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      一種改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng)及其用途的制作方法與工藝

      文檔序號:12014693閱讀:479來源:國知局
      本發(fā)明屬于油田開發(fā)領(lǐng)域,涉及用于油田開發(fā)的化學(xué)驅(qū)油添加劑,具體地,涉及一種改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng)及其用途,適用于低表面活性劑濃度,無堿加入的化驅(qū)系統(tǒng)(即化學(xué)驅(qū)油系統(tǒng))。

      背景技術(shù):
      在通常油田開發(fā)中,最先的開采方法是利用油層本身能量開采,也就是一次采油。在這個階段,原油靠自身能量隨井管噴發(fā)而出。通常15-20%左右的油藏是靠一次采油開發(fā)出來的。隨著開采的深入,當(dāng)天然的能量由于衰減而無法滿足需要的時候,水或氣需要被注入油層來維持油井的產(chǎn)量或采收率,這是二次采油階段。另外15-20%的原油儲藏由二次開發(fā)而收獲。隨著二次采油的效率不斷下降,向油層注射流體或能量,利用所產(chǎn)生的物理,化學(xué)甚至生物作用,以此來提高產(chǎn)量或采收率-三次采油階段。這種向地層注入流體或能量來提高原油的產(chǎn)量或采收率的各種方法,通稱為強化采油(EnhancedOilRecovery或者EOR),即三次采油。所述二次采油效率下降的原因是,由于毛細(xì)作用力,剩余的原油以斷續(xù)的形式被束縛在油藏層的巖砂的空隙,造成原油無法隨注入水系統(tǒng)自由流動。普通的注水法無法有效克服這種毛細(xì)作用力,造成被注入水?dāng)y帶而出的原油越來越少,產(chǎn)油效率下降。這個毛細(xì)作用力可以在理論上用一個毛細(xì)管數(shù)來表示其大小。只有當(dāng)原油的毛細(xì)管數(shù)被克服時,被束縛的原油才有可能被釋放。下面的公式可以用來估計注入水系統(tǒng)的所具有的毛細(xì)管數(shù):Nc=V*μ/IFT其中,Nc是注入水系統(tǒng)的毛細(xì)管數(shù),V是注入水系統(tǒng)的流速,μ是注入水系統(tǒng)的黏度,IFT是油水界面張力。只有當(dāng)注入水系統(tǒng)的毛細(xì)管數(shù)大于一個臨界數(shù)值(臨界毛細(xì)管數(shù))時,原油的毛細(xì)管數(shù)才能夠被克服。從這個公式可見,提高毛細(xì)管數(shù)的方法有以下幾種:1)提高流速;2)提高黏度;3)降低油水界面張力。由于受注入設(shè)備和地層條件的限制,提高流速的空間非常有限。提高體系黏度(一般通過添加聚合物來實現(xiàn))可以提高毛細(xì)管數(shù)一個數(shù)量級。而最有效的方法是降低油水界面張力,如果界面張力從通常不含表面活性劑時的10-30dyn/cm(達(dá)因/厘米;1dyn/cm=1mN/m)降到~10-3dyn/cm的超低范圍,體系的毛細(xì)管數(shù)就此提升4個數(shù)量級。這個界面張力的減低通常是通過加入表面活性劑來實現(xiàn)的。油水界面張力是兩種不同液體(油和水)互相排斥的結(jié)果。由于表面活性劑同時具有親油和親水的功能,它們聚集在油水界面形成單層或多層吸附。它們親油基團(tuán)朝向油層,親水基團(tuán)朝向水相。油水界面張力的降低程度取決于它們的親油作用和親水作用的平衡程度。當(dāng)這兩種作用越相近,界面張力的數(shù)值越小。當(dāng)這兩種作用趨近平衡時,油水界面張力就可能進(jìn)入超低界面張力區(qū)域(~10-3dyn/cm)。傳統(tǒng)的表面活性劑為基礎(chǔ)的三次采油采用三元復(fù)配技術(shù):即由表面活性劑、聚合物和堿三元復(fù)配形成。其中,表面活性劑是一類化學(xué)物質(zhì)同時具有親油基團(tuán)和親水基團(tuán)。聚合物是一類高分子化學(xué)物質(zhì),當(dāng)它們?nèi)芙庠谒飼r,能夠形成高黏度的溶液。堿在是指無機類化學(xué)物質(zhì),它們能夠在水溶液中產(chǎn)生氫氧根離子,堿金屬氧化物(如氧化鈉),堿金屬氫氧化物(氫氧化鈉)以及強堿弱酸形成的鹽(碳酸鈉)等是這里所指的堿的代表。但是,這種傳統(tǒng)的三元復(fù)配技術(shù)用于油田開發(fā)的三次采油,主要問題有:1)長期的堿的使用會造成地層的破壞,對采油和環(huán)境造成負(fù)面影響;2)堿的使用造成一些表面活性劑和聚合物的不穩(wěn)定和分解,限制了對表面活性劑和聚合物的選擇。由于堿對地層和環(huán)境的副作用,堿的使用越來越受到限制。無堿的表面活性劑的單獨使用或者表面活性劑-聚合物“二元復(fù)配系統(tǒng)”正成為新的發(fā)展方向。常規(guī)的三元復(fù)配系統(tǒng)中,堿在三次采油的主要作用是皂化原油中的酸性物質(zhì),使它們變成皂化的表面活性劑,利用這種就地產(chǎn)生的表面活性劑,來增加表面活性劑的總體濃度(減少實際加入的表面活性劑濃度,減低采油的成本)。由于前述的堿的負(fù)面影響,新配方方向是尋找經(jīng)濟(jì)有效的無堿的表面活性劑系統(tǒng)。但通常不加入堿的情況下,現(xiàn)有技術(shù)一般是通過提高表面活性劑的濃度來實現(xiàn)。在高表面活性劑濃度的條件下(表面活性劑的有效使用濃度在3%以上),由于表面活性劑所形成的膠束的溶解油的能力,這種含有表面活性劑的注入水系具有比單純注入水系更高的攜帶油的能力。但是這種只靠膠束溶解,產(chǎn)油能力的提高有限。更重要的是,高濃度表面活性劑驅(qū)油的手段是通過優(yōu)化表面活性劑來形成油水中間相微乳系統(tǒng)(這種微乳系統(tǒng)同時溶解油和水在同一個均相里,由于這個油水同存的均相的比重具有介于油和水的比重之間,因此在一個垂直的試管里,這個油水微乳存在于水相的上面,在油相的下面,因此被稱為中間相)。在這種微乳系統(tǒng)里,表面活性劑膠束不但具有很高的溶解油的能力,而且可以降低油水界面張力到超低范圍。通過中間相微乳,表面活性劑同時具有超低界面張力和提高的膠束溶油能力。但是,由于表面活性劑的成本原因,這種高濃度表面活性劑配方的應(yīng)用限制很大。但是,低濃度系統(tǒng)的配方,特別是在無堿的條件,缺少相應(yīng)的實驗室研究和理論指導(dǎo),實際應(yīng)用的經(jīng)驗缺乏,由此造成系統(tǒng)性配方和優(yōu)化配方的能力弱,尋找配方時盲目性大。由于甜菜堿表面活性劑的獨特的結(jié)構(gòu):使得它們在無堿的情況下具有高效的減低界面張力的作用。在表面活性劑使用濃度0.005%左右,油水界面張力就可以達(dá)到超低界面張力。由于甜菜堿表面活性劑的親油基團(tuán)可以來自原油成分或者植物成分,使得親油基團(tuán)的碳鏈長度以及結(jié)構(gòu)的選擇范圍大,可以比其它類型的表面活性劑更容易找到與油匹配的親油基團(tuán),而且,顯然甜菜堿表面活性劑還具有綠色可再生的優(yōu)勢。甜菜堿的親油基團(tuán)的結(jié)構(gòu)具有多樣性。類似其它表面活性劑,甜菜堿表面活性劑的親油基團(tuán)的碳鏈長度和碳鏈結(jié)構(gòu)(比如分支等)可以變化很多;而不同于其它表面活性劑,甜菜堿表面活性劑上的親油基團(tuán)可以根據(jù)需要而調(diào)整(增長碳鏈,引進(jìn)其它功能基團(tuán)等)。通常用的親油基團(tuán)改進(jìn)方法包括,用普通的烷基羧酸(可以來自動植物或者來自原油)和多胺反應(yīng)形成酰胺;然后在多胺上加所需的功能基團(tuán);最后和氯乙酸鈉反應(yīng)形成甜菜堿。在這里,由于可供選擇的烷基羧酸,多胺和所加的功能團(tuán)的種類眾多,可形成甜菜堿表面活性劑的種類相應(yīng)很多。由于氮原子上有三個C-N鍵可作為親油基團(tuán)連接的部位,不同的親油基團(tuán)可以同時通過這些部位引進(jìn)到表面活性劑,同一的親油基團(tuán)也可以通過這三個C-N鍵多次連接到表面活性劑上。由于甜菜堿表面活性劑是兩性表面活性劑—同時具有陰離子(羧基)和陽離子(季胺)的屬性,甜菜堿和水的作用,由于這兩種離子的同時存在,大于一般陰離子或陽離子表面活性劑。同時由于它們的親水基團(tuán)同時具有陰離子和陽離子的功能(因此它們稱為兩性離子),這樣不但增強表面活性劑和水的作用,同時還增添與聚合物以及其它表面活性劑的協(xié)同增效的作用。這種協(xié)同增效的作用是其它傳統(tǒng)三次開采的表面活性劑所缺乏的。但是,即便甜菜堿表面活性劑具有上面所述的優(yōu)點,由于原油性質(zhì)的多樣和成分復(fù)雜,加上回注水的組成因各地點而各不相同,單一甜菜堿表面活性劑無法適應(yīng)原油和回注水的多樣性。實際上的應(yīng)用也顯示,用一種單一甜菜堿表面活性劑極少可以達(dá)到理想的效果。主要原因包括:1)即使有較多的親油、親水基團(tuán)可供選擇對象,往往最理想的親油、親水基團(tuán)只存在紙上,現(xiàn)實中無法實現(xiàn);2)即使實驗室里能夠合成功效理想的表面活性劑,由于原料,工藝,成本等限制,實驗的結(jié)果無法推廣為可以大批量生產(chǎn)的工業(yè)化產(chǎn)品3)由于原油成分,回注水成分,地層溫度,聚合物等條件因產(chǎn)地和應(yīng)用而變化,單一表面活性劑的系統(tǒng)缺乏配方改進(jìn)余地;4)甜菜堿表面活性劑本身功效的可能限制。因此,需要開發(fā)一種操作性強的對單一表面活性劑的改進(jìn)配方。

      技術(shù)實現(xiàn)要素:
      本發(fā)明的目的是對以上不足,改進(jìn)單一的甜菜堿表面活性劑系統(tǒng),替代傳統(tǒng)三元復(fù)配系統(tǒng),提供一種在無堿的條件下,使用低濃度的改進(jìn)甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),用于化學(xué)驅(qū)油,尤其是三次采油的化學(xué)驅(qū)油,通過該方式的三次采油,一個二次采油后期的油井可以多開發(fā)10-15%的油藏。為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明提供了一種改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),該系統(tǒng)包含:甜菜堿表面活性劑,該甜菜堿表面活性劑選擇烷基二甲基甜菜堿,烷基酰胺基丙基二甲基甜菜堿,烷基磺基甜菜堿,烷基羥基磺基甜菜堿中的任意兩種以上;及油井注入水;其中,在該系統(tǒng)中,所有的表面活性劑以100%活度計的濃度總范圍是0.005%-1%;優(yōu)選地,所述所有的表面活性劑以100%活度計的濃度總范圍是0.05%-0.4%。上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),其中,所述的系統(tǒng)還包含非甜菜堿表面活性劑,其中,以100%活度計,甜菜堿表面活性劑與非甜菜堿表面活性劑的有效濃度比為1:0.05-1。上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),其中,所述的甜菜堿表面活性劑為同類的甜菜堿表面活性劑兩種或兩種以上的混合物。上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),其中,所述的甜菜堿表面活性劑為不同類的甜菜堿表面活性劑兩種或兩種以上的混合物。上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),其中,該系統(tǒng)還包含聚合物,該聚合物選擇瓜爾豆膠、纖維素及聚丙烯酰胺中的任意一種或一種以上;該聚合物在系統(tǒng)中的濃度范圍是100ppm–2000ppm。上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),其中,所述系統(tǒng)的pH在6.0–9.0;優(yōu)選地,所述系統(tǒng)的pH在7.0–8.0。上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),其中,所述的注入水的礦化度在0-100,000mg/L。本發(fā)明還提供了一種根據(jù)上述的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng)的用途,其中,該系統(tǒng)用于采油過程中的化學(xué)驅(qū)油,使用時,該系統(tǒng)中的各組分采用預(yù)先混合或使用時分別注入到待采油的原油礦藏中。由于背景技術(shù)所述的理由,需要尋找一種不需要使用堿的化學(xué)驅(qū)油用的表面活性劑配方。且,由于高濃度表面活性劑的缺陷,需要研制一種無堿、低表面活性劑濃度(表面活性劑的有效濃度在0.01%-1%)的化學(xué)驅(qū)油用的表面活性劑配方。在低濃度表面活性劑的使用條件下(表面活性劑的有效濃度在0.01%-1%),膠束通常無法形成中間相微乳系統(tǒng),因此膠束溶油的效果有限。此時的主要的驅(qū)油機理是通過形成表面活性劑在油水界面的飽和吸附,以此來降低界面張力。當(dāng)表面活性劑在水相的濃度達(dá)到它的臨界膠束濃度(CriticalMicelleConcentration,CMC)附近,表面活性劑在油水界面的吸附趨向飽和,油水界面張力達(dá)到最低值。本發(fā)明的表面活性劑系統(tǒng)可以使得這個最低界面張力的數(shù)值達(dá)到~10-3dyne/cm或更抵。與高濃度表面活性劑的驅(qū)油相比,這種低濃度的表面活性劑應(yīng)用的成本大大降低。按常規(guī)技術(shù),對甜菜堿任何結(jié)構(gòu)上的改進(jìn)(如改變和氮原子相連的3個烷基的性質(zhì),包括改變它們碳鏈的長度、結(jié)構(gòu)或者其它功能團(tuán)的引入等),只能來自于甜菜堿的起始原料和反應(yīng)物的變化。這樣的改進(jìn)不但受限制于原料種類的局限,原料市場化的限制,化學(xué)反應(yīng)機理和生產(chǎn)條件的限制,而且費時費力,因為每一個改動,意味著一個新的多階段的化學(xué)合成過程。經(jīng)試驗證實,不同的甜菜堿表面活性劑之間、陰離子表面活性劑與甜菜堿表面活性劑之間具有協(xié)同效應(yīng),這種協(xié)同作用在pH中性條件下更是顯著。由于甜菜堿表面活性劑同時具有陰離子和陽離子的性質(zhì),它們和陰離子表面活性劑具有互相吸引作用。但是不同于陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑之間的吸引作用,甜菜堿表面活性劑和陰離子表面活性劑之間的吸引作用在pH中性條件下,不會產(chǎn)生諸如沉淀之類的副作用。隨著不同的甜菜堿表面活性劑和陰離子表面活性劑之間的濃度比例,它們之間的作用也隨之變化。隨之同時變化的還有整個表面活性劑系統(tǒng)和水相的作用力。通過這種改變甜菜堿表面活性劑和陰離子表面活性劑之間的濃度比例,可以達(dá)到一個表面活性劑系統(tǒng)和水相的作用力的掃描,以求尋找一個最佳的表面活性劑系統(tǒng)和水相的作用力,用這個表面活性劑系統(tǒng)和水相的作用力來平衡表面活性劑系統(tǒng)和油相的作用力。當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)與水相的作用力和表面活性劑系統(tǒng)與油相的作用力達(dá)到平衡時,超低油水界面張力也就可以實現(xiàn)。因此通過表面活性劑復(fù)配來進(jìn)一步提高甜菜堿表面活性劑的功效,就具有很大的現(xiàn)實意義和經(jīng)濟(jì)效益,這樣的復(fù)合配方可以不但帶來更多的靈活性,而且能節(jié)省實驗的時間和投資。本發(fā)明利用不同甜菜堿表面活性劑之間、陰離子表面活性劑與甜菜堿表面活性劑之間的協(xié)同作用,可以在無聚合物的條件下單獨使用,也可以與聚合物相配,形成二員復(fù)配系統(tǒng)來使用,以實現(xiàn)無堿條件下的超低界面張力。本發(fā)明提供的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),具有抗礦化度能力強,與聚合物特別是PAM類的聚合物匹配性好,溫度穩(wěn)定高。將本發(fā)明提供的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),在無堿的情況下,用于三次采油化學(xué)驅(qū)油,在三次采油中的使用濃度(有效活度重量百分比)在0.005-1%的低濃度下,也可和原油形成超低油水界面張力(~10-3dyn/cm或更低);能大幅提高驅(qū)油效率,可以將一個二次采油后期采油效率嚴(yán)重下降的油井經(jīng)三次采油,多開發(fā)10-15%的油藏,經(jīng)濟(jì)效益非常顯著。而且,本發(fā)明的改進(jìn)的甜菜堿表面活性劑組合物系統(tǒng),用于化學(xué)驅(qū)油,使用濃度很低(低于1%),成本大幅下降;進(jìn)一步地,由于該系統(tǒng)不需要加入其他常規(guī)堿,不但使得聚合物的選擇面更廣,對于保護(hù)自然資源意義也非常重大。具體實施方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步地說明。實施例1A-1C在該些實施例里,我們比較兩個同一類型的甜菜堿表面活性劑的單獨功效(A和B),以及它們的混合系統(tǒng)的功效(C)。甜菜堿表面活性劑A是月桂基二甲基甜菜堿,它的親油基團(tuán)的碳數(shù)目為12左右。甜菜堿表面活性劑B是油基二甲基甜菜堿,它的親油基團(tuán)的碳數(shù)目18左右。它們同屬烷基二甲基甜菜堿表面活性劑。實施例1A取月桂基二甲基甜菜堿(來自美國西方表面活性劑研發(fā)中心(WesternSurfactantsResearchandDevelopmentCenter,USA,具有30%有效濃度,pH6.0-7.0)50克去離子水50克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:無;(4)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度:0.05%(相當(dāng)于將月桂基二甲基甜菜堿稀釋2000倍使用)。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.05%時,測得的油水界面張力5.6×10-2dyn/cm。實驗表明,月桂基二甲基甜菜堿在這個無堿應(yīng)用條件下達(dá)不到超低界面張力的要求。實施例1B取油基二甲基甜菜堿(來自美國西方表面活性劑研發(fā)中心(WesternSurfactantsResearchandDevelopmentCenter,USA,具有30%有效濃度pH6.0-7.0)50克;去離子水50克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:無;(4)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度:0.05%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.05%時,測得的油水界面張力1.4×10-3dyn/cm。實驗表明,油基二甲基甜菜堿在這個無堿應(yīng)用條件下可以達(dá)到超低界面張力的要求。實施例1C取月桂基二甲基甜菜堿(同實施例1A)25克,油基二甲基甜菜堿(同實施例1B)25克,去離子水50克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油、測試儀器、測試條件同實施例1A、1B。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.05%時,油水界面張力為5.1×10-5dyn/cm。結(jié)果表明,油基二甲基甜菜堿和月桂基二甲基甜菜堿的混合系統(tǒng)體現(xiàn)出協(xié)同作用,使得混合體系的界面張力不但優(yōu)于月桂基二甲基甜菜堿,而且比已經(jīng)達(dá)標(biāo)的油基二甲基甜菜堿的功效更好。實施例2D-2F在該些實施例里,我們比較另兩個同一類型的甜菜堿表面活性劑的單獨功效(D和E),以及它們的混合系統(tǒng)的功效(F)。甜菜堿表面活性劑D是油基酰胺二甲基丙基甜菜堿,它的親油基團(tuán)的碳數(shù)目為18左右。甜菜堿表面活性劑E是芥酸基酰胺二甲基丙基甜菜堿,它的親油基團(tuán)的碳數(shù)目為22左右。它們同屬酰胺二甲基丙基甜菜堿類。實施例2D取油基酰胺二甲基丙基甜菜堿(來自美國西方表面活性劑研發(fā)中心(WesternSurfactantsResearchandDevelopmentCenter,USA,具有35%活度,pH6.0-7.0)16克,丙二醇(分析純,來自FisherScientific,水溶性助劑,幫助表面活性劑形成均相,可流動性溶液)40克,去離子水44克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:1000ppm聚丙烯酰胺(來自遼寧盤錦海瀾化工分子量2500萬);(4)表面活性劑濃度:0.10%,0.20%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.1%時,油水界面張力為1.8×10-2dyn/cm;當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.2%時,油水界面張力為2.4×10-2dyn/cm。結(jié)果表明,單一的油基酰胺二甲基丙基甜菜堿無法在這兩個測試濃度下達(dá)到超低界面張力(~10-3dyn/cm或更低)。實施例2E取芥酸基酰胺二甲基丙基甜菜堿(來自美國西方表面活性劑研發(fā)中心(WesternSurfactantsResearchandDevelopmentCenter,USA,具有30%活度,pH6.0-7.0)16克,丙二醇(分析純,來自FisherScientific,水溶性助劑,幫助表面活性劑形成均相,可流動性溶液)40克,去離子水44克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:1000ppm聚丙烯酰胺(來自遼寧盤錦海瀾化工分子量2500萬);(4)表面活性劑濃度:0.10%,0.20%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.1%時,油水界面張力為>0.1dyn/cm;當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.2%時,油水界面張力為>0.1dyn/cm。結(jié)果表明,芥酸基酰胺二甲基丙基甜菜堿的單獨測試的結(jié)果比油基酰胺二甲基丙基甜菜堿的效果更差。實施例2F取油基酰胺二甲基丙基甜菜堿((同實施例2D)8克,芥酸基酰胺二甲基丙基甜菜堿(同實施例2E)8克,丙二醇40,去離子水44克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:1000ppm聚丙烯酰胺(來自遼寧盤錦海瀾化工分子量2500萬);(4)表面活性劑濃度:0.10%,0.20%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.1%時,油水界面張力為8.0×10-3dyn/cm;當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.2%時,油水界面張力為6.4×10-3dyn/cm。結(jié)果表明,當(dāng)兩個酰胺二甲基丙基甜菜堿單獨測試時,均無法達(dá)到需要的超低界面張力要求。但由于二者之間的協(xié)同作用,它們的混合系統(tǒng)可以實現(xiàn)超低界面張力的要求。實施例3G-3I為進(jìn)一步證實混合酰胺二甲基丙基甜菜堿的協(xié)同效應(yīng),在該些實施例里,測試油基酰胺二甲基丙基甜菜堿(G)和另一個酰胺二甲基丙基甜菜堿KC18x(H),以及它們的混合系統(tǒng)的功效(I)。甜菜堿表面活性劑KC18x是改性石油酸(NaphthenicAcid)而來的酰胺二甲基丙基甜菜堿。實施例3G取油基酰胺二甲基丙基甜菜堿(同實施例2D)50克,去離子水50克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:1000ppm聚丙烯酰胺(來自遼寧盤錦海瀾化工分子量2500萬);(4)表面活性劑濃度:0.05%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.05%時,油水界面張力為>0.1dyn/cm。結(jié)果表明,油基酰胺二甲基丙基甜菜堿仍然顯示不能以單一甜菜堿表面活性劑的形式達(dá)到界面張力的要求。實施例3H取甜菜堿表面活性劑KC18x,50克,去離子水50克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。其中,KC18x是改性石油酸(NaphthenicAcid)得到的酰胺二甲基丙基甜菜堿。本實施例里的KC18x樣品來自美國KingChemTech,USA,具有45%活度,pH9.0-10.0。原油、測試儀器、測試條件同上實施例3G。表面活性劑濃度:0.05%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.05%時,油水界面張力為>0.1dyn/cm。結(jié)果表明,KC18x的結(jié)果類似上述的油基酰胺二甲基丙基甜菜堿,即單一的KC18x甜菜堿表面活性劑也無法有效降低油水界面張力。實施例3I取油基酰胺二甲基丙基甜菜堿(同實施例2D)10.5克,甜菜堿表面活性劑KC18x(同實施例3H)39.5克,去離子水50克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體原油、測試儀器及測試條件同實施例3G。表面活性劑濃度:0.05%測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.05%時,油水界面張力為8.5×10-3dyn/cm。結(jié)果表明,雖然系統(tǒng)G和系統(tǒng)H都無法單獨降低油水界面張力至合格,但它們的混合系統(tǒng)在一定組成比例時,可以達(dá)到超低界面張力的合格要求。實施例4J、4K本實施例測試兩個不同類型的甜菜堿表面活性劑的混合系統(tǒng),其中所涉及的甜菜堿表面活性劑類型包括烷基二甲基甜菜堿和酰胺二甲基丙基甜菜堿。實施例4J取油基二甲基甜菜堿(同實施例1B)16克,丙二醇40,去離子水44克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:1000ppm聚丙烯酰胺(來自遼寧盤錦海瀾化工分子量2500萬);(4)表面活性劑濃度:0.10%,0.20%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.1%時,油水界面張力為7.5×10-2dyn/cm;當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.2%時,油水界面張力為8.4×10-3dyn/cm。實驗表明,0.2%濃度下油基二甲基甜菜堿和聚合物的二元復(fù)配系統(tǒng)在這個無堿應(yīng)用條件下可以達(dá)到超低界面張力的要求;但在0.1%的濃度下,這個表面活性劑不能達(dá)到要求。本實施例中,當(dāng)加入聚合物,且表面活性劑濃度更高的情況下,界面張力反而增大(相對于實施例1B)。原因在于這里的聚合物(聚丙烯酰胺)具有非常強的親水性能,同時這聚合物和甜菜堿表面活性劑的親水基團(tuán)也有很強的作用。由于這里的聚合物非常強的親水性能,聚合物的親油傾向極低,不在界面吸附。聚合物和甜菜堿表面活性劑的作用,增大了表面活性劑單體的水溶解,相應(yīng)減低了表面活性劑的油水界面的吸附傾向和界面的表面活性劑濃度(油水界面張力相應(yīng)升高)。和無聚合物的體系相比,為了達(dá)到相同的界面吸附濃度,加入聚合物后相應(yīng)的表面活性劑的濃度要更高。在原先親油/親水達(dá)到平衡的甜菜堿表面活性劑系統(tǒng)(體現(xiàn)在具有超低界面張力)里加入聚合物,由于聚合物和甜菜堿表面活性劑的親水基團(tuán)作用增強,系統(tǒng)的親水/親油平衡偏向親水,造成界面張力上升。綜上所述,聚合物的存在,會造成了界面吸附的表面活性劑濃度減低,原先的親油親水的平衡偏向親水,相應(yīng)的結(jié)果是界面張力升高。彌補方法之一是提高表面活性劑的濃度來提高油水界面表面活性劑的吸附濃度。但這個提高濃度方法,不能解決由于過分親水傾向帶來的不平衡。實施例4K取油基二甲基甜菜堿(同實施例1B)4克,油基酰胺二甲基丙基甜菜堿(同實施例2D)12克,丙二醇40,去離子水44克;以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。重油油樣、測試儀器、測試條件同實施例4J。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.1%時,油水界面張力為2.5×10-3dyn/cm;當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.2%時,油水界面張力為1.3×10-2dyn/cm。結(jié)果表明,當(dāng)油基二甲基甜菜堿和油基酰胺二甲基丙基甜菜堿在這個比例下混合時,0.1%的混合體系表面活性劑可以降油水界面張力到10-3dyn/cm的數(shù)量級;但是,這個混合系統(tǒng)的0.2%濃度,卻不能保持原先油基二甲基甜菜堿的功效,反而使得原先在油基二甲基甜菜堿系統(tǒng)里合格的界面張力變得不合格。實施例5本實施例提供了一種在混合甜菜堿的基礎(chǔ)上進(jìn)一步改進(jìn)的手段。前述實施例顯示混合甜菜堿系統(tǒng)仍然有一定的局限性,因此考慮通過引進(jìn)陰離子表面活性劑來進(jìn)一步提高功效。取系統(tǒng)K(同實施例4K,為油基二甲基甜菜堿與油基酰胺二甲基丙基甜菜堿的混合物)84.2克,十二烷基苯磺酸(來自遼寧盤錦海海瀾化工,100%)15.8克。以上分別加入一個燒杯,然后用電磁攪拌器在室溫下攪拌均勻。用氫氧化鈉和醋酸調(diào)節(jié)pH到7-8。所形成的表面活性劑系統(tǒng)呈均勻透明液體。原油:來自中國東北油田,原油呈現(xiàn)高酸,高芳香烴成分。測試儀器:TX-500C界面張力。測試條件:(1)溫度55攝氏度;(2)回注水含礦化度4000mg/L;(3)聚合物:1000ppm聚丙烯酰胺(來自遼寧盤錦海瀾化工分子量2500萬);(4)表面活性劑濃度:0.10%,0.20%。測試結(jié)果:當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.1%時,油水界面張力為6.3×10-3dyn/cm;當(dāng)表面活性劑系統(tǒng)的稀釋濃度為0.2%時,油水界面張力為6.9×10-3dyn/cm。結(jié)果表明,由于陰離子表面活性劑十二烷基苯磺酸的加入,使得原先不能達(dá)標(biāo)(實施例4K)的0.20%濃度也成功實現(xiàn)了超低界面張力。綜合例子4和例子5,我們看到甜菜堿體系不但可以通過混合取得協(xié)同效應(yīng),混合甜菜堿表面活性劑和陰離子表面活性劑可能具有更大的協(xié)同作用。盡管本發(fā)明的內(nèi)容已經(jīng)通過上述優(yōu)選實施例作了詳細(xì)介紹,但應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到上述的描述不應(yīng)被認(rèn)為是對本發(fā)明的限制。在本領(lǐng)域技術(shù)人員閱讀了上述內(nèi)容后,對于本發(fā)明的多種修改和替代都將是顯而易見的。因此,本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由所附的權(quán)利要求來限定。
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