蒸汽复合驱泡沫组合物及制备方法

摘要

本发明涉及一种蒸汽泡沫复合驱组合物及制备方法，主要解决现有蒸汽泡沫复合驱采油过程中存在的泡沫剂遇二价离子沉淀、形成的泡沫封堵能力小的问题。本发明通过采用一种蒸汽泡沫复合驱用组合物，包括长链聚醚含氮化合物、长链二芳基磺酸盐、矿化水和气体、蒸汽，长链聚醚含氮化合物、长链二芳基磺酸盐溶解在矿化水中与气体、蒸汽混合形成泡沫，其中所述长链聚醚含氮化合物具有式(I)所示的分子通式，所述长链二芳基磺酸盐表面活性剂具有式(II)所示的分子通式的技术方案较好地解决了该问题，其在矿化度0‑300000mg/L、200℃的条件下，形成的泡沫阻力因子可达100，可用于蒸汽泡沫复合驱过程中。

权利要求

1.一种蒸汽复合驱泡沫组合物，包括：

(1)泡沫剂组合物水溶液；

(2)气体；

(3)蒸汽；

其中，泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为1:(0.2～20)；所述泡沫剂组合物，以摩尔份数计包括1份的长链聚醚含氮化合物和0.1～50份的长链二芳基磺酸盐表面活性剂；以所含长链二芳基磺酸盐与长链聚醚含氮化合物总的质量计，所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1～2wt％；所述蒸汽与气体的体积比为0～5:1；

所述长链聚醚含氮化合物，具有式(I)所示的分子通式：

所述长链二芳基磺酸盐表面活性剂，具有式(II)所示的分子通式：式(I)中，所述R1为C10～C26的脂肪基；y＝0～20，z＝0～60；R4、R5为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种；R6、R7为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种；其中所述取代烷基、取代亚烷基中的取代基选自羟基取代基、卤素取代基；Y选自使式(I)所示分子呈电中性的阴离子基团；式(II)中，所述R2为C10～C26的脂肪基；所述R3为H或C1～C26的脂肪基；n、m为

0～3的整数或小数、且n+m>1；L为O、S、-(CH2)1-3-、-OC2H4O-、-OC3H6O-中的一种；X为碱金属离子、碱土金属离子或铵离子中的一种，且当X为碱金属离子或铵离子时，a＝n、b＝m，当X为碱土金属离子时，a＝n/2、b＝m/2。

2.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述R1为C10～C20的烷基、烷基苯。

3.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述所述R7优选为C2H4或C3H6。

4.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述所述Y选自-COO—、-SO3—、-HPO4—中的至少一种。

5.根据权利要求1～4任一所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述z为大于0小于等于30。

6.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述R2为C12～C20的烷基中的任意一种。

7.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述R3为H或C1～C16的烷基中的任意一种。

8.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述X为K+、Na+、NH4+中的至少一种。

9.根据权利要求1所述蒸汽复合驱泡沫组合物，其特征在于所述长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐的摩尔比为1:0.2～10，所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1～0.5wt％；泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为1:(0.5～8)，蒸汽与氮气的体积比为0.3～3:1。

10.权利要求1～9任一所述蒸汽复合驱泡沫组合物的制备方法，包括：(1)将所需量的长链二芳基磺酸盐、长链聚醚含氮化合物按照所需摩尔比溶解在矿化水中，混匀后，得到所述的泡沫剂组合物水溶液；

(2)将所需量的泡沫剂组合物水溶液与所需量的气体、蒸汽实现气液混合，得到所述蒸汽复合驱泡沫组合物。

说明书

蒸汽复合驱泡沫组合物及制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种蒸汽复合驱泡沫组合物及制备方法。

背景技术

[0002] 我国稠油资源相当丰富。稠油具有粘度高、密度大的特点，开发难度增加，开发效果差。蒸汽驱和蒸汽吞吐技术是目前开发稠油的主要手段，但由于蒸汽与油水间密度和粘度差异，造成蒸汽在油藏中超覆流动和粘性指进现象，非均质性严重的油藏出现蒸汽窜流。

[0003] 泡沫辅助蒸汽驱是在注蒸汽的过程中加入发泡剂，泡沫是一种可压缩的非牛顿流体，在地层中渗流具有选择性，以泡沫流体的形式进行驱替，可有选择性地封堵高渗透带，改善蒸汽驱的注入剖面，增大波及系数，有效的抑制蒸汽的超覆和窜流。

[0004] 目前报道的蒸汽驱用的耐高温的发泡剂主要有脂肪酸钠盐、α-烯烃磺酸盐、烷基芳基磺酸盐等。如文献《油田化学》1000-4092(2010)02-0196-04提供了一种以质量分数为0.5％的妥尔油脂肪酸钠盐为主剂的蒸汽驱用的耐高温的发泡剂，应用于地层水矿化度为
1500m克/L，其中钙镁离子含量15.16mg/L的地层中。再如文献US055148，CN88103174.7选用平均分子量至少为400的烷基芳基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、α-烯烃磺酸盐二聚物等组分中的一种或者多种，采用该剂作为发泡主剂使得体系的耐盐性能有限，所以该体系适用范围为包含有100～50,000mg/L的电解质的水相。

发明内容

[0005] 本发明所要解决的技术问题之一是现有蒸汽泡沫复合驱采油过程中存在的泡沫剂耐盐能力差，形成的泡沫波及系数小的问题，提供一种新的蒸汽复合驱泡沫组合物。该组合物具有在矿化度0～300000mg/L的地层水条件下不会与离子沉淀，形成蒸汽复合泡沫具有阻力因子高等优点。

[0006] 本发明所要解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题一相对应的泡沫组合物的制备方法。

[0007] 为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种蒸汽复合驱泡沫组合物，包括：

[0008] (1)泡沫剂组合物水溶液；

[0009] (2)气体；

[0010] (3)蒸汽；

[0011] 其中，泡沫剂组合物水溶液与气体的体积比为1:(0.2～20)；所述泡沫剂组合物，以摩尔份数计包括1份的长链聚醚含氮化合物和0.1～50份的长链二芳基磺酸盐表面活性剂；以所含长链二芳基磺酸盐与长链聚醚含氮化合物总的质量计，所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1～2wt％；所述蒸汽与气体的体积比为0～5:1；

[0012] 所述长链聚醚含氮化合物，具有式(I)所示的分子通式：

[0013]

[0014] 所述长链二芳基磺酸盐表面活性剂，具有式(II)所示的分子通式：

[0015]

[0016] 式(I)中，所述R1为C10～C26的脂肪基；y＝0～20，z＝0～60；R4、R5为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种；R6、R7为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种；Y选自使式(I)所示分子呈电中性的阴离子基团；式(II)中，所述R2为C10～C26的脂肪基；所述R3为C0～C26的脂肪基；n、m为0～3的整数或小数、且n+m>1；L为O、S、-(CH2)1-3-、-OC2H4O-、-OC3H6O-中的一种；X为碱金属、碱土金属或铵盐中的一种，且当X为碱金属或铵盐时，a＝n、b＝m，当X为碱土金属时，a＝n/2、b＝m/2。

[0017] 上述技术方案中，所述泡沫剂组合物水溶液中的水可以是本领域技术人员所熟知的油田驱油用的各类水质，可以是去离子水、清水、污水等，以及含无机矿物质的水，而含无机矿物质的水可以是自来水、油田地层水或油田注入水；例如但不限定选自矿化水，矿化度为0～300000mg/L。

[0018] 上述技术方案中，所述气体也可以是本领域技术人员所熟知的油田用于泡沫驱的各类气体，例如但不限定可以为氮气，二氧化碳，空气等气体。

[0019] 上述技术方案中，所述R1为C10～C26的脂肪基，可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团，可以是饱和碳链，也可以含有不饱和碳链，作为优选R1的优选方案为C10～C20的烷基、烷基苯。

[0020] 上述技术方案中，所述R4、R5为C1～C5的烷基、取代烷基中的任意一种；R6、R7为C1～C5的亚烷基、取代亚烷基中的任意一种；其中所述取代烷基、取代亚烷基中的取代基可以是羟基取代基、卤素取代基等取代基团。

[0021] 上述技术方案中，所述R7优选为C2H4或C3H6。

[0022] 上述技术方案中，所述Y只要是使分子通式(I)呈电中性的阴离子基团即可，例如但不限定Y优选自-COO—、-SO3—、-HPO4—中的至少一种，进一步优选为-COO—、-SO3—中的至少一种。

[0023] 上述技术方案中，所述z的优选方案为大于0小于等于30。

[0024] 上述技术方案中，所述y的优选方案为大于0。

[0025] 上述技术方案中，所述R2为C10～C26的脂肪基，可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团，可以是饱和碳链，也可以含有不饱和碳链，作为优选所述R2的优选方案为C12～C20的烷基。

[0026] 上述技术方案中，所述R3为H或C1～C26的脂肪基，可以含有酰基、羰基、醚基、羟基等基团，可以是饱和碳链，也可以含有不饱和碳链，作为优选R3的优选方案为H或C1～C16的烷基。

[0027] 上述技术方案中，所述X的优选方案K+、Na+、NH4+中的至少一种。

[0028] 上述技术方案中，所述长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐的摩尔比优选为1:0.2～10；所述泡沫剂组合物水溶液中泡沫剂组合物的浓度为0.1～0.5wt％。

[0029] 上述技术方案中，所述y大于0，z大于0。

[0030] 为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种泡沫组合物的制备方法，包括以下步骤：

[0031] (1)将所需量的长链二芳基磺酸盐、长链聚醚含氮化合物按照所需摩尔比溶解在矿化水中，混匀后，得到所述的泡沫剂组合物水溶液；

[0032] (2)将所需量的泡沫剂组合物水溶液与所需量的气体、蒸汽实现气液混合，得到所述蒸汽复合驱泡沫组合物。

[0033] 本发明的泡沫剂组合物中长链二芳基磺酸盐从结构上属于双子类型，使得其耐盐性有很大的提高，该剂在矿化度300000mg/L的矿化水中可以保持澄清透明；长链聚醚含氮化合物由于同时带有阴、阳两性的官能团，同时还有非离子的片段，也具有较好的耐盐性；两种组分复配后，长链二芳基磺酸盐的阴离子部分与长链聚醚季铵盐的阳离子部分，由于阴、阳离子泡沫剂相反电荷极性基之间的静电吸引作用，使得泡沫剂分子在表面上吸附量增大，从而具有单一泡沫剂无法比拟的界面排布密度，阻碍的气体通过液膜的扩散，使之更容易形成和稳定泡沫。且两种组分都不含有容易水解的基团，使得其可以应用于高盐油藏的蒸汽氮气驱油过程中。

[0034] 本发明的用于蒸汽泡沫复合驱用组合物，可以有效地封堵大孔道，实验发现，在矿化度0-300000mg/L、200℃的条件下，该组合物形成的泡沫阻力因子可达100，取得了较好的技术效果。

[0035] 下面通过实施例对本发明作进一步阐述。

具体实施方式

[0036] 为了更好的理解本发明，以下结合实施例进一步阐述本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。

[0037] 【实施例1】

[0038] 长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐与按照摩尔比1:2溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.3％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比0.5:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为1:1。

[0039] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0040] 【实施例2】

[0041] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:10溶解于矿化度为50000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.1％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比3:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为
0.3:1。

[0042] 取上述的组合物在250℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0043] 【实施例3】

[0044] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:0.2溶解于矿化度为200000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.3％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比4:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为
2:1。

[0045] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0046] 【实施例4】

[0047] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:1溶解于矿化度为150000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.5％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比7:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为
3:1。

[0048] 取上述的组合物在300℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0049] 【实施例5】

[0050] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:0.5溶解于矿化度为50000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.2％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比8:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为1:
1。

[0051] 取上述的组合物在300℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0052] 【实施例6】

[0053] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于去离子水中，泡沫剂总的质量分数为0.5％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽空气按照体积比3:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，空气蒸汽比例为0.7:1。

[0054] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0055] 【实施例7】

[0056] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:50溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.3％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽二氧化碳按照体积比5:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，二氧化碳蒸汽比例为0.9:1。

[0057] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0058] 【实施例8】

[0059] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.2％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比2:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为
2:1。

[0060] 取上述的组合物在250℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0061] 【实施例9】

[0062] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为250000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.5％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比2:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为
2:1。

[0063] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0064] 【实施例10】

[0065] 将长链聚醚含氮化合物与长链二芳基磺酸盐按照摩尔比1:2溶解于矿化度为300000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.3％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比0.5:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为1:1。

[0066] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录注入泡沫平衡后形成的阻力与注水形成阻力的比值，即为阻力因子，结果见表1所示。

[0067] 【比较例1】

[0068] 使用【实施例1】中的C12H25O(CHCH3CH2O)3(CH2CH2O)7CH2CH2N(CH3)2C3H6OSO3，【实施例2】中的C16H33O(CHCH3CH2O)10(CH2CH2O)20CH2CH2N(C2H5)(C3H7O)CH2COO，【实施例3】中的C14H29OCHCH3CH2O(CH2CH2O)30CH2CH2N(C3H7O)2C5H10SO3，【实施例4】中的
C20H33OCHCH3CH2OCH2CH2OCH2CH2N(C3H7)(C5H11)CH2SO3，【实施例5】中的C12H25O(CHCH3CH2O)
20CH2CH2OCH2CH2N(CH3)(C2H5)C2H4SO3的单剂，溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.3％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比0.5:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为1:1。

[0069] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录阻力因子，结果见表3所示。

[0070] 【比较例2】

[0071] 使用【实施例1-5】中的长链二芳基磺酸盐，溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂总的质量分数为0.3％，混合均匀形成泡沫剂水溶液。之后与蒸汽氮气按照体积比0.5:1实现气液混合，即形成所需的强化泡沫驱用组合物，氮气蒸汽比例为1:1。

[0072] 取上述的组合物在200℃条件下，在长度为100厘米，直径为3.8厘米，渗透率为1000mD的填沙管中进行泡沫封堵能力测定实验，记录阻力因子，结果见表4所示。

[0073] 【比较例3】

[0074] 将十六α烯烃磺酸钠溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂质量分数为0.5％，混合形成泡沫剂水溶液，溶液底部有白色沉淀析出。

[0075] 【比较例4】

[0076] 将妥尔油脂肪酸钠溶解于矿化度为100000mg/L的水中，泡沫剂质量分数为0.5％，混合形成泡沫剂水溶液，溶液底部有白色沉淀析出。

[0077] 表1实施例1-10中的泡沫剂组合物组分结构

[0078]泡沫剂 R1 y z R4 R5 R6 R7 Y R2 R3 m+n a+b L X
实施例1 C12H25 3 7 CH3 CH3 C3H6O C2H4 SO3- C16H33 CH3 2.0 2.0 OC2H4O K实施例2 C16H33 10 20 C2H5 C3H7O CH2 C2H4 COO- C20H41 H 3.0 3.0 C3H6 Na实施例3 C14H29 1 30 C3H7O C3H7O C5H10 C2H4 SO3- C12H25 C8H17 2.7 2.7 CH2 K实施例4 C20H33 1 1 C3H7 C5H11 CH2 C2H4 SO3- C12H25 C16H33 4.0 4.0 O Na实施例5 C12H25 20 1 C2H5 CH3 C2H4 C2H4 SO3- C16H33 C2H5 2.3 2.3 CH2 NH4实施例6 C12H25 0 7 CH3 CH3 C3H6O C2H4 SO3- C16H33 CH3 2.0 2.0 O K
实施例7 C12H25 3 7 CH3 CH3 C3H6O C3H6 SO3- C16H33 CH3 2.0 2.0 OC3H6O K实施例8 C26H45 3 7 CH3 CH3 C3H6O C2H4 SO3- C10H21 CH3 2.0 2.0 C2H4 K
实施例9 C10H21 3 7 CH3 CH3 C3H6O C2H4 SO3- C16H33 CH3 2.0 2.0 O K
实施例10 C12H25 0 0 CH3 CH3 C3H6O C2H4 SO3- C16H33 CH3 2.0 2.0 CH2 K

[0079] 表2实施例中的组合物在模拟水中的泡沫封堵性能

[0080]

[0081] 表3比较例1中的组合物在模拟水中的封堵性能

[0082]

[0083] 表4比较例2中的组合物在模拟水中的封堵性能

[0084]