專利名稱：烷基酚或烷基萘酚為原料合成的表面活性劑、其配方體系及在三次采油中的應用的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種以烷基酚或烷基萘酚為原料合成的表面活性劑，含該種表面活性劑配方體系及其在三次采油中的應用。
背景技術：
在石油開采技術中應用表面活性劑采油研究起始于二十世紀三十年代初，至今有70多年的歷史。七十多年來，無論理論和實踐上都獲得了很大的發(fā)展，目前，基本上形成了以下幾種注入體系。(1)活性水驅，(2)膠束溶液驅，(3)低界面張力體系驅油，(4)三元復合驅。其中三元復合驅(堿-聚合物-表面活性劑)是二十世紀八十年代才發(fā)展起來的一種提高原油采收率的新方法，由于這種方法在低表面活性劑用量的情況下仍能獲得較高的驅油效率，因此，它已經成為在經濟和技術上都很成功的提高原油采收率的新技術。
在油田進入高含水期后，剩余油以不連續(xù)的油膜被圈閉在油藏巖石的孔隙中，作用于油珠上的兩個主要力是粘滯力和毛細管力。如果使用適當的表面活性劑體系，降低油水間的界面張力，便減少了使殘余油移動時油珠變形所帶來的阻力，從而提高原油采收率。
然而，現(xiàn)有的三元復合驅油體系中，含有高濃度的堿，如氫氧化鈉、碳酸鈉等，在使用過程中，對地層和油井等帶來了巨大的傷害，所以現(xiàn)在迫切需要一種新型驅油體系，在無堿的情況下，仍然能與地下原油形成10-3～10-4mN/m的超低界面張力，提高原油采收率20％(OOIP)以上。本發(fā)明所述的正是這種無堿超低界面張力的新型表面活性劑及其配方體系在三次采油中的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種以烷基酚或烷基萘酚為原料合成的表面活性劑，在無堿的條件下，仍然與原油形成10-3～10-5mN/m的超低界面張力。
本發(fā)明的另外一個目的是提供上述表面活性劑配方體系在三次采油中的應用。
經過大量的實驗，我們得到本發(fā)明所述的一種以烷基酚或烷基萘酚為原料合成的新型表面活性劑，該表面活性劑的分子式為 和/或 其中m為8～21中的任意一個整數；n為0～12中的任意一個整數；p為0～10中的任意一個整數；x為6～16中的任意一個整數；y為0～12中的任意一個整數；z為0～10中的任意一個整數；
R為 -CH2NHCH2COOM、-CH2NHCH2CH2COOM、 -COOM、-SO3M中的任意一種；M為堿金屬、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一種。
表面活性劑分子式中，優(yōu)選為m為8～12中的任意一個整數、n為0～9中的任意一個整數、p為0～3中的任意一個整數、x為6～12中的任意一個整數、y為0～9中的任意一個整數、z為0～3中的任意一個整數、R為 -CH2NHCH2CH2COOM、-COOM中的任意一種；M為鈉、鉀、鋰、-乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一種。
表面活性劑分子式中，進一步優(yōu)選為m為8～12中的任意一個整數、n為0～3中的任意一個整數、p為2～3中的任意一個整數、x為6～12中的任意一個整數、y為0～3中的任意一個整數、z為2～3中的任意一個整數、R為 -CH2NHCH2CH2COOM中的任意一種；M為鈉、鉀中的任意一種。最優(yōu)選為m為12、n為0、p為3、x為9、y為0、z為3、R為-CH2NHCH2CH2COOM、M為鉀。
上述的表面活性劑可以配制成的表面活性劑配方體系，該配方體系包括以下幾種成分(1)表面活性劑為0.02％～0.8％(重量)；(2)聚合物為0～0.3％(重量)；(3)鹽為0～2.0％(重量)；(4)余量為油田注入清水或污水；上述表面活性劑配方體系配制成的表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系與地下原油可以達到10-3～10-5mN/m的超低界面張力，可有效地驅替油層中的剩余油，提高原油采收率25％(OOIP)以上。
本發(fā)明所述配方體系在三次采油中的應用，在配方體系中可以加入聚合物，聚合物為水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～3000萬。它具有控制粘度的作用。本發(fā)明所述的一種用于三次采油用表面活性劑配方體系在實際應用，當油田是均質地層或低滲透油田時，就不需要加入聚合物，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽；對于中高滲透油田，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽，還可以進一步加聚合物，都能夠達到最佳驅油效果。
本發(fā)明所述配方體系在三次采油中的應用，在配方體系中可以加入鹽，鹽是氯化鈉，氯化鉀，尿素。
本發(fā)明所述配方體系在三次采油中的應用，在表面活性劑配方體系中還可以加入助劑，用來提高表面活性劑配方體系的流動性和溶解度，所述的助劑為醇類、醚類、堿類中的任意一種或多種混合而成的助劑。這里用的是C1～C12的一元醇、乙二醇、丙三醇、乙二醇醚、丙二醇醚、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硅酸鈉中的任意一種或多種混合而成的助劑。
本發(fā)明所述表面活性劑配方體系在三次采油中的應用中，表面活性劑可以是一種，也可以是幾種表面活性劑，還可以進一步加入其他陰離子表面活性劑/非離子表面活性劑組成新的配方體系與地下原油能夠達到10-3～10-5mN/m的超低界面張力，提高原油采收率。這里強調的是，在三次采油中應用時，凡是表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物的二元復合驅油體系中含有本發(fā)明所述的羧酸鹽表面活性劑，也是本發(fā)明的組成部分。
綜上所述，在實際應用中，由于油田區(qū)塊的不同，油藏條件不一致，原油、地下水、粘土礦物的成分不同，因此針對不同的油藏條件，就可選擇不同組合、不同比例制成表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系，以達到最佳驅油效果。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(1)不含堿本發(fā)明中表面活性劑配方體系在無堿條件下，仍能與地下原油形成10-3～10-5mN/m的超低界面張力，不但克服了在現(xiàn)場應用時高濃度堿對地層和油井的巨大傷害，而且也符合環(huán)保要求，對設備無傷害，能夠達到最佳的驅油效果；(2)具有良好的耐酸、堿和電解質性能及易于生物降解的特性；(3)可以提高原油采收率25％(OOIP)以上，且成本很低，可以為油田帶來巨大的經濟效益。
本發(fā)明用下面的實施例進行詳細說明，這些實施例只用來說明效果，而不是限制本發(fā)明的范圍。
如無特別說明，實施例中使用的試劑和測試儀器如下一、使用試劑對十二烷基苯氧基丁基叔胺羧基甜菜堿大慶高新區(qū)鑫諾精細化工有限公司生產水溶性聚丙烯酰胺 大慶油田助劑廠生產(抗鹽聚合物)實驗水大慶油田采油四廠清水、四廠污水原油 大慶油田脫水原油二、測試儀器500型旋轉滴界面張力儀 美國德克薩斯大學生產實驗溫度45℃實施例實施例一對十二烷基苯氧基丁基叔胺羧基甜菜堿的合成在裝有冷凝器，攪拌器的1000ml三口燒瓶中加入對十二烷基苯酚262g、溶劑對二甲苯200ml、氫氧化鈉40g和水100g，升溫至80℃并在該溫度下反應1小時，以備后用。在另一個1000ml的三口燒瓶中加入1，4-二溴丁烷324g，升溫到110℃，開始滴加上面制備的混合溶液，滴完之后繼續(xù)反應4小時。靜止分層除去水層和無機鹽，洗滌干燥，減壓精餾得到純的對十二烷基苯氧基丁基溴。
將340g的對十二烷基苯氧基丁基溴、二甲胺116g和催化劑用量的碳酸鈉12.7g加入到帶有冷凝和攪拌的高壓釜中，升溫到150℃反應6小時。靜止分層除去水層及鹽，水洗3～4次，干燥，減壓精餾得產品247g。
將247g的產品對十二烷基苯氧基丁基叔胺、95g的氯乙酸鈉、200ml水和300ml異丙醇加入到帶有冷凝器和攪拌器的1000ml三口燒瓶中，充分混合后升溫到70℃反應10小時，靜止加熱除去水與異丙醇，用正丙醇萃取產物和未反應的原料，再除去正丙醇并用石油醚萃取未反應的原料，然后除去石油醚得到純的產品。
實施例二 一種表面活性劑配方體系的合成取對十二烷基苯氧基丁基叔胺羧基甜菜堿0.3g，聚丙烯酰胺0.25g，氯化鈉0.8g，水98.65g，攪拌30分鐘，得到一種表面活性劑配方體系。
實施例三對十二烷基苯氧基丁基叔胺羧基甜菜堿為0.05～0.3％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-5mN/m的超低界面張力，可以加入鹽，鹽是氯化鈉0.1～0.8％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-5mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發(fā)生變化。
實施例四對十二烷基苯氧基丁基伯胺丙氨酸鉀表面活性劑為0.05～0.3％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-4～10-5mN/m的超低界面張力，可以加入鹽，鹽是氯化鈉0.1～0.8％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-4～10-5mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發(fā)生變化。
實施例五對十二烷基苯氧基丁酸鉀為0.05～0.3％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，可以加入鹽，鹽是氯化鈉0.1～0.8％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-4mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發(fā)生變化。
實施例六對壬基萘氧基丁基叔胺羧基甜菜堿為0.05～0.3％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-5mN/m的超低界面張力，可以加入鹽，鹽是氯化鈉0.1～0.8％(重量)時配制成的表面活性劑驅油體系與地下原油的界面張力為10-3～10-5mN/m的超低界面張力，實驗水為大慶油田采油四廠污水，原油為大慶油田脫水原油。這里強調的是，當原油性質改變時，界面張力會發(fā)生變化。
實施例七在氣測滲透率為1000md，巖芯中先注入二元段塞，其組成為上述表面活性劑(對十二烷基苯氧基丁基伯胺丙氨酸鉀表面活性劑)配制成的表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，再注入后續(xù)段塞0.1PV(孔隙體積)聚合物，可以提高原油的采收率25％(OOIP)以上。
實施例八在氣測滲透率為1000md，巖芯中先注入二元段塞，其組成為上述表面活性劑配方體系(對十二烷基苯氧基丁基叔胺羧基甜菜堿)配制成的表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，再注入后續(xù)段塞0.1PV(孔隙體積)聚合物，可以提高原油的采收率25％(OOIP)以上。
實施例九在氣測滲透率為1000md，巖芯中先注入二元段塞，其組成為上述表面活性劑配方體系(對壬基萘氧基丁基叔胺羧基甜菜堿)配制成的表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系0.38PV(孔隙體積)，再注入后續(xù)段塞0.1PV(孔隙體積)聚合物，可以提高原油的采收率25％(OOIP)以上。
權利要求
1.一種以烷基酚或烷基萘酚為原料合成的表面活性劑，該表面活性劑的分子式為 和/或 其中m為8～21中的任意一個整數；n為0～12中的任意一個整數；p為0～10中的任意一個整數；x為6～16中的任意一個整數；y為0～12中的任意一個整數；z為0～10中的任意一個整數；R為 -CH2NHCH2COOM、-CH2NHCH2CH2COOM、 -COOM、-SO3M中的任意一種；M為堿金屬、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一種。
2.根據權利要求1所述的表面活性劑，表面活性劑分子式中，m為8～12中的任意一個整數、n為0～9中的任意一個整數、p為0～3中的任意一個整數、x為6～12中的任意一個整數、y為0～9中的任意一個整數、z為0～3中的任意一個整數、R為 -CH2NHCH2CH2COOM、-COOM中的任意一種；M為鈉、鉀、鋰、一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺中的任意一種。
3.根據權利要求1或2所述的表面活性劑，表面活性劑分子式中，m為8～12中的任意一個整數、n為0～3中的任意一個整數、p為2～3中的任意一個整數、x為6～12中的任意一個整數、y為0～3中的任意一個整數、z為2～3中的任意一個整數、R為 -CH2NHCH2CH2COOM中的任意一種；M為鈉、鉀中的任意一種。
4.根據權利要求1～3之一所述的表面活性劑，表面活性劑分子式中，m為12、n為0、p為3、x為9、y為0、z為3、R為-CH2NHCH2CH2COOM、M為鉀。
5.權利要求1～4之一所述的表面活性劑配制成的表面活性劑配方體系，該配方體系包括以下幾種成分(1)表面活性劑為0.02％～0.8％(重量)；(2)聚合物為0～0.3％(重量)；(3)鹽為0～2.0％(重量)；(4)余量為油田注入清水或污水。
6.根據權利要求5所述的表面活性劑配方體系，其特征在于，可以加入聚合物，聚合物為水溶性聚丙烯酰胺，分子量300～3000萬。
7.根據權利要求5～6之一所述的表面活性劑配方體系，其特征在于，鹽是氯化鈉，氯化鉀，尿素中的任意一種。
8.根據權利要求5～7之一所述的表面活性劑配方體系，其特征在于，在表面活性劑配方體系中還可以加入助劑，所述的助劑為醇類、醚類、堿類中的任意一種或多種混合而成的助劑。
9.根據權利要求5～8之一所述的表面活性劑配方體系在三次采油中的應用，其特征在于，對于低滲透油田，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽；對于中高滲透油田，可以單獨使用表面活性劑，還可以加鹽，還可以進一步加聚合物。
10.權利要求9的應用，表面活性劑配方體系中表面活性劑可以是一種，也可以是幾種表面活性劑，還可以進一步加入其他陰離子表面活性劑/非離子表面活性劑組成新的配方體系與地下原油能夠達到10-3～10-5mN/m的超低界面張力，提高原油采收率。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種以烷基酚或烷基萘酚為原料合成的表面活性劑，含該種表面活性劑配方體系及其在三次采油中的應用。在配方體系中也可以加入一些助劑、鹽、聚合物和水，均勻混合而成。該表面活性劑配方體系配制成的表面活性劑驅油體系或表面活性劑——聚合物二元復合驅油體系與地下原油可以達到10
文檔編號C09K8/58GK1730147SQ20041007046
公開日2006年2月8日 申請日期2004年8月4日 優(yōu)先權日2004年8月4日
發(fā)明者劉春德, 王彥偉, 孫志巍, 張寶弘 申請人:大慶高新區(qū)鑫諾精細化工有限公司