[发明专利]超低油水界面张力的表面活性剂二元复配体系

说明书

本发明涉及一种超低油水界面张力的表面活性剂二元复配体系，主要解决表面活性剂对降低油水界面张力效果差的问题。本发明通过采用表面活性剂二元复配体系，包括甜菜碱表面活性剂和非离子表面活性剂，所述的甜菜碱表面活性剂与非离子表面活性剂的摩尔比为1:(0.01～100)，其中甜菜碱表面活性剂结构可由如下分子通式A表示，其中X为乙酸根、丙酸根、乙磺酸根、丙磺酸根、羟丙磺酸根中的任意一种，R₁为C₆～C₂₄的脂肪基或芳香基中的任意一种，R₂，R₃为C₁～C₄烷基中的任意一种；非离子表面活性剂由如下分子通式B表示的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田提高原油采收率方工业应用中。

技术领域

本发明涉及一种能产生超低油水界面张力的表面活性剂二元复配体系，属于油田化学技术领域。

背景技术

随着世界能源需求的增加，石油的合理开发利用已引起人们的极大重视，对石油的开采量及开采效率的要求也越来越高。实现油气资源的高效开采，对于提高原油产量不仅具有现实意义，更具有重要的战略意义。常规的采油方法(一次和二次法)一般仅采出原油地质储量的1/3，还有约2/3的原油未能采出，因此在能源日趋紧张的情况下，提高采油率已成为石油开采研究的重大课题。多年来的研究已提出多种强化采油技术则，可分为四大类：一是热力驱，包括蒸汽驱、火烧油层等；二是混相驱，包括CO₂混相、烃混相及其他惰性气体混相驱；三是化学驱；四是微生物采油，包括生物聚合物、微生物表面活性剂驱。化学驱是强化采油中非常重要并大规模实施的技术，包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱等以及聚合物、碱、表面活性剂的多种组合技术。

化学驱的效果是物理作用和化学作用的结果，物理作用是指驱替液的波及作用，而化学作用是指驱替液的微观驱油作用。化学作用的核心是降低驱替液与原油的界面张力。油水界面张力能否降至超低(10^-3mN/m)，是筛选化学驱油剂的重要指标。油水界面张力的高低，取决于界面层内的分子组成，油相的疏水性越强，与水相差异越大，界面张力越高。表面活性剂在油水界面吸附和富集，亲水基伸向水相，亲油基伸向油相，使界面能大幅降低，从而降低界面张力。油水界面张力的降低意味着表面活性剂体系能够克服原油间的内聚力，将大油滴分散成小油滴，从而提高原油流经孔喉时的通过率。

目前三次采油用表面活性剂大多采用多元复配体系，同时包含非离子型表面活性剂和离子型表面活性剂，部分配方中还加入碱和醇等助剂。如专利CN101024764A提供了一种油田稠油井用的表面活性剂，该活性剂是由水、片碱、乙醇、油酸、烷基酚聚氧乙烯醚、十二烷基苯磺酸钠组成。再如专利CN1458219A公开了一种三次采油应用的表面活性剂聚合物纯二元超低界面张力复合驱配方，其中使用的表面活性剂是石油磺酸盐或以石油磺酸盐为主剂加稀释剂和其它表面活性剂复配的复合表面活性剂，其组份的重量百分比为石油磺酸盐50～100％，烷基磺酸盐0～50％，羧酸盐0～50％，烷基芳基磺酸盐0～35％，低碳醇0～20％。又如专利CN1394935发明了一种化学驱油剂，其主要包括辛基苯磺酸钠阴离子表面活性剂，表面活性剂助剂、表面活性剂增效剂、表面活性剂增溶剂。这种驱油剂能明显地降低稠油的结构粘度，同时可降低油水界面张力，从而提高原油采收率。

然而，上述三次采油用表面活性剂仍存在较多问题，主要是表面活性剂活性差、驱油效率低；由于驱油体系含无机碱，对地层和油井带来伤害，引起腐蚀设备和管道等问题，而且由于无机碱会严重降低聚合物的粘度，为达到所需的粘度只得大大提高聚合物的使用浓度，使采油综合成本提高；表面活性剂的抗高温、抗高盐、抗高矿化度的能力有限。

众所周知，阴离子表面活性剂，如石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐等目前被大量应用于三次采油过程中，而单一的阳离子表面活性剂因其易被地层吸附或产生沉淀，故降低油水界面张力的能力差，一般不用于三次采油。甜菜碱表面活性剂是近年来研究较多的一类表面活性剂，分子结构中同时存在阳离子中心和阴离子中心，使其溶液显示出与常规表面活性剂不同的性质特点。