本發(fā)明涉及一種適用于油田開采用，具有優(yōu)良的耐溫、抗鹽性能及優(yōu)良的起泡性和穩(wěn)泡性的泡沫驅(qū)油用發(fā)泡劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
泡沫驅(qū)油由于其良好的封堵性能及對油水的選擇性，被認(rèn)為是一項很有發(fā)展前景的三次采油方式。提高原油采收率主要的機(jī)理有提高驅(qū)油波及面積(波及系數(shù))和提高驅(qū)油效率兩個方面。泡沫流體同時具有這兩種特性。泡沫驅(qū)是利用各種氣體(氮?dú)狻⒍趸?、空氣或其他氣體)與泡沫劑混合形成泡沫作為軀體介質(zhì)的驅(qū)替方法，泡沫具有選擇性封堵、堵水不堵油、堵高不堵低的特性。
文獻(xiàn)記載1956年Fried首次對泡沫驅(qū)油開展了研究，1958年Bond等人發(fā)表了世界上第一份泡沫驅(qū)油的專利，1964年至1967年美國聯(lián)合石油公司在伊利諾斯州Siggins油田進(jìn)行的，取得了良好的效果水油比從15%降到12%。1994年，英國和挪威在北海油田的3個試驗區(qū)對泡沫進(jìn)行了為期4年的試驗研究，研究了泡沫對高GOR成產(chǎn)井錐進(jìn)和指進(jìn)的改善作用。
我國1965年在玉門老君廟油田開展了國內(nèi)第一個泡沫試驗，有一定的效果，但生產(chǎn)狀況不理想。百色油田與1996年進(jìn)行了空氣泡沫驅(qū)油實驗，收到了良好的控水增油和提高采收率的效果。大慶油田的泡沫復(fù)合驅(qū)由堿、表面活性劑、聚合物組成，天然氣作為注入氣，也收到良好的采收率。勝利油田于2003年在孤島中28-8井注入強(qiáng)化泡沫進(jìn)行驅(qū)油試驗，取得了較好的效果。
中國專利號為201310212134.5公開了《一種酸性CO2泡沫壓裂體系高效起泡劑》，其配方為：兩性離子表面活性劑A 38-42%、兩性離子表面活性劑B 40-45%、兩性雙子表面活性劑5-8%、高分子聚合物0.3-0.5%、余量為溶劑。適用于鄂爾多斯盆地氣井酸性CO2泡沫壓裂體系。該體系的缺點或不足為起泡能力一般、耐溫能力有限(僅為20-80℃)。
中國專利號為201010283154.8公開了《一種復(fù)合泡沫驅(qū)油用起泡劑》，其配方為：羥基磺基甜菜堿0.2-0.4%、1227為0.1%、十二醇為0.04-0.1%，余量為地層水。該發(fā)泡劑的缺點或不足為抗溫性較差(僅為50℃)。
中國專利號為201010521953.4公開了《一種耐溫抗鹽低張力泡沫驅(qū)油劑及其制備方法》，其制備方法為：由烷醇酰胺、雙極性基表面活性劑和水在40-60℃下持續(xù)攪拌至完全溶解制的。該體系的缺點或不足為泡沫穩(wěn)定性較差(50℃下泡沫半衰期僅為40分鐘)。
從目前已經(jīng)報道取得較好現(xiàn)場效果的油田的后續(xù)推廣來看，都不盡人意，推廣的力度較小，原因主要有以下幾點：1、目前尚未建立泡沫驅(qū)的系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)；2、目前主要報道了泡沫驅(qū)有利的數(shù)據(jù)，對于泡沫驅(qū)的弱點和問題，研究不多，影響了泡沫驅(qū)的效果及推廣；3、泡沫穩(wěn)定性差、耐溫抗鹽能力不足、遇油消泡、驅(qū)油效率低于聚合物；4、表面活性劑被大量吸附在巖石表面，降低了驅(qū)油效果等。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是針對目前大部分發(fā)泡劑發(fā)泡能力不強(qiáng)、泡沫穩(wěn)定性較差等不足之處，采用甜菜堿類、聚醚磺酸鹽類以及氟碳類表面活性劑作為發(fā)泡劑的組合成分制備一種發(fā)泡能力強(qiáng)、泡沫穩(wěn)定性好，同時具有良好的耐溫抗鹽性能，適用于油田驅(qū)油使用的發(fā)泡體系。
本發(fā)明以質(zhì)量百分比計：烷基酰丙基磺基甜菜堿質(zhì)量百分比為: 2%～40%；脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸鹽質(zhì)量百分比為: 1%～20%；烷基甜菜堿質(zhì)量百分比為: 1%～10%；氟碳類表面活性劑質(zhì)量百分比為: 1%～5%；水余量。
烷基酰丙基磺基甜菜堿分子式為：CnH2n+1CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-，其中：n = 12～20；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉分子式為：CnH2n+1O(CH2CH2O)mSO3Na，其中：n = 10～18，m = 3～20；
烷基甜菜堿分子式為：CnH2n+1N+(CH3)2CH2COO-，其中：n = 12～18；
氟碳類表面活性劑分子式為：CnF2n+1COONa，其中n = 6～8。
本發(fā)明優(yōu)選地，各組分分子式如下：
烷基酰丙基磺基甜菜堿分子式為：CnH2n+1CONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3-，其中：n為14～18；
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉分子式為：
CnH2n+1O(CH2CH2O)mSO3Na，其中：n為12～16，m為4～6；
烷基甜菜堿分子式為：
CnH2n+1N+(CH3)2CH2COO-，其中：n 為14～18。
本發(fā)明提供的制備方法為：將上述烷基酰丙基磺基甜菜堿、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉、烷基甜菜堿、氟碳類表面活性劑，加入到水中，50℃下低速攪拌至完全溶解，即得。
本發(fā)明采用羅氏泡沫儀，評價發(fā)泡劑的起泡性及穩(wěn)泡性，在80～100℃、礦化度80000ppm，其起泡體積可達(dá)650mL以上，泡沫半衰期在28min以上。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)16%以上。
本發(fā)明起泡性能優(yōu)異，且可以形成穩(wěn)定的泡沫，具有較強(qiáng)的耐溫、抗鹽等能力，滿足油田開發(fā)的需要。
具體實施方式
實施例1：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=16)4.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=12，m=4)1.0g、烷基甜菜堿(n=14)1.0g、氟碳類表面活性劑0.5g，依次加入到43.5g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為80000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在100℃下測得泡沫體積為652mL，泡沫半衰期為37min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)18%。
實施例2：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=18)5.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=14，m=6)0.8g、烷基甜菜堿(n=16)1.0g、氟碳類表面活性劑0.6g，依次加入到42.6g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為80000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在80℃下測得泡沫體積為665mL，泡沫半衰期為32min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)21%。
實施例3：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=14)3.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=14，m=4)1.0g、烷基甜菜堿(n=16)0.6g、氟碳類表面活性劑0.5g，依次加入到44.9g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為80000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在80℃下測得泡沫體積為655mL，泡沫半衰期為41min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)24%。
實施例4：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=18)4.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=16，m=4)1.5g、烷基甜菜堿(n=18)0.8g、氟碳類表面活性劑0.8g，依次加入到42.9g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為80000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在90℃下測得泡沫體積為687mL，泡沫半衰期為35min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)16%。
實施例5：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=14)8.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=14，m=4)2.5g、烷基甜菜堿(n=14)0.6g、氟碳類表面活性劑0.4g，依次加入到38.5g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為80000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在80℃下測得泡沫體積為662mL，泡沫半衰期為28min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)17%。
實施例6：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=16)10.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=16，m=4)1.2g、烷基甜菜堿(n=18)1.0g、氟碳類表面活性劑0.6g，依次加入到37.2g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為50000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在100℃下測得泡沫體積為675mL，泡沫半衰期為30min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)19%。
實施例7：
依次準(zhǔn)確稱取烷基酰丙基磺基甜菜堿(n=14)8.0g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉(n=12，m=4)2.5g、烷基甜菜堿(n=14)1.0g、氟碳類表面活性劑0.5g，依次加入到38g水中，緩慢攪拌至各組分完全溶解。取0.5g該樣品，用礦化度為50000ppm的模擬水配制成質(zhì)量濃度為0.5%的溶液，利用羅氏泡沫儀在100℃下測得泡沫體積為670mL，泡沫半衰期為35min。室內(nèi)模擬提高采收率達(dá)16%。