[發明專利]一種甜菜堿表面活性劑系統用于化學驅油的用途

無效

• 申請號: 201310397138.5
• 申請日: 2013-09-04
• 公開（公告）號: CN103409123A
• 公開（公告）日: 2013-11-27
• 發明（設計）人: 吳斌;林增琪;林晨;吳安然
• 申請（專利權）人: 上海海瑰化工科技有限公司
• 主分類號: C09K8/584
• 分類號: C09K8/584
• 代理公司: 上海信好專利代理事務所(普通合伙) 31249
• 代理人: 張靜潔;賈慧琴

技術領域

本發明屬于油田開發領域，涉及用于油田開發的化學驅油添加劑，具體地，涉及一種甜菜堿表面活性劑系統用于化學驅油的用途，適用于低表面活性劑濃度，無堿加入的化驅系統。

背景技術

在通常油田開發中，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而出。通常15-20%左右的油藏靠這樣（即一次采油）開發出來的。隨著開采的深入，當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，利用所產生的物理，化學甚至生物作用，以此來提高產量或采收率。這些向地層注入流體或能量來提高原油的產量或采收率的各種方法，通稱為強化采油?（Enhanced?Oil?Recovery?或者EOR），即三次采油。

大體而言，三次采油典型的方法包括以下幾種：

a.?注氣法。通過想油藏層注入可以和溶解于原油里的氣體，以此提高地層的壓力來促進油的流動；同時通過溶解的氣體來降低油水的界面張力，提高注入水系的挾帶油的能力。注入氣體的例子包括，二氧化碳，天然氣等。

b.?注液法。?注入含有可以降低毛細管數的化學試劑的水溶液，以此提高油相的流動性。常用的化學試劑包括：堿類、聚合物、表面活性劑等。這些化學試劑可以單獨使用，也可以混合使用。

c.?熱力法。通過各種手段提高油藏的溫度，因此降低原油的黏度，從而使原油由被束縛成為可流動，操作手段包括水蒸氣法，火驅等。

d.?生物法。通過向油藏同時注入微生物和營養成分，或者只注入相關的營養成分（如果地層已經有了所需的微生物），引起和加速原油的某些成分的生物降解。降解所產生的生物表面活性劑可以用來降低油水界面張力。

二次采油效率下降的原因是，由于毛細作用力，剩余的原油以斷續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自由流動。普通的注水法無法有效克服這種毛細作用力，造成被注入水攜帶而出的原油越來越少，產油效率下降。這個毛細作用力可以在理論上用一個毛細管數來表示其大小。只有當原油的毛細管數被克服時，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的所具有的毛細管數：

Nc?=?V?*??μ/IFT

其中，Nc是注入水系統的毛細管數，V是注入水系統的流速，μ是注入水系統的黏度，IFT是油水界面張力。只有當注入水系統的毛細管數大于一個臨界數值（臨界毛細管數）時，原油的毛細管數才能夠被克服。從這個公式可見，提高毛細管數的方法有以下幾種：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）可以提高毛細管數一個數量級。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10-30?dyn/cm（達因/厘米）降到~10^-3?dyn/cm的超低范圍，體系的毛細管數就此提升4個數量級。這個界面張力的減低通常是通過加入表面活性劑來實現的。

油水界面張力是兩種不同液體（油和水）互相排斥的結果。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。它們親油基團朝向油層，親水基團朝向水相。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。當這兩種作用越相近，界面張力的數值越小。?當這兩種作用趨近平衡時，油水界面張力就可能進入超低界面張力區域（?~10^-3dyn/cm）。

傳統的表面活性劑為基礎的三次采油采用三元復配技術：即由表面活性劑、聚合物和堿三元復配形成。其中，表面活性劑是一類化學物質同時具有親油基團和親水基團。聚合物是一類高分子化學物質，當它們溶解在水里時，能夠形成高黏度的溶液。堿在是指無機類化學物質，它們能夠在水溶液中產生氫氧根離子。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）等是堿的代表。

傳統的三次采油的表面活性劑是陰離子型和非離子表面活性劑，最常見的是陰離子型，比如石油磺酸鹽表面活性劑。它們通常和聚合物，堿同時使用，形成“三元復配系統”。這些傳統三元復配系統的副作用和配方的挑戰性如下：