一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂及其应用.pdf

本发明涉及一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂及其应用，属于石油开发领域。所述乳化驱油剂包括分子式为CH3(CH2)nO(C2H4O)mCH(COOH)CH2SO3Na的表面活性剂。当所述表面活性剂在乳化驱油剂中的质量浓度为0.2～0.3％，注入速率为0.1～0.3mL/min时，可提高原油的采收率20%以上。与多元复配而成的常规的驱油剂相比，本发明在单一的表面活性剂中结合了更多的活性基团，使其具有复配表面活性剂的特性，有利于在油水界面形成更稳定的界面薄膜，增强了对原油的乳化的效果，提高了原油的采收率。

1.一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂，包括分子式为
CH₃(CH₂)_nO(C₂H₄O)_mCH(COOH)CH₂SO₃Na的表面活性剂，其中n＝5～17，m＝4～10。
2.根据权利要求1所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述表面活性剂的制备方法
包括：将烷基聚氧乙烯醇醚与马来酸酐混合反应得到烷基聚氧乙烯醚二酸，然后使所述
烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠反应，得到目标产物。
3.根据权利要求2所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述表面活性剂的制备方法
包括：在水和异丙醇的混合溶剂中，将烷基聚氧乙烯醇醚与马来酸酐混合，回流反应得
到烷基聚氧乙烯醚二酸，将所述烷基聚氧乙烯醚二酸从溶剂中分离，在水中分散溶解并
加入亚硫酸钠，回流反应得到目标产物。
4.根据权利要求3所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述烷基聚氧乙烯醇醚与马
来酸酐的摩尔比为1:1-1.5，所述烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠的摩尔比为1:1-1.5。
5.根据权利要求3所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述烷基聚氧乙烯醇醚与马
来酸酐在70-100℃下回流反应20-30小时，所述烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠在
60-80℃下回流反应4-6小时。
6.根据权利要求1至5任一项所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述乳化驱油剂还
包括质量浓度<0.001%的Span-80和/或OP-10。
7.根据权利要求1至6任一项所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述表面活性剂
在乳化驱油剂中的质量浓度为0.1～0.5％，其余为水。
8.根据权利要求7所述的乳化驱油剂，其特征在于：所述表面活性剂在乳化驱油
剂中的质量浓度为0.2～0.3％。
9.权利要求1至8任一项所述乳化驱油剂的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于：乳化驱油剂在岩心中的注入速率为
0.1～0.3mL/min。

一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂及其应用，属于石油开发领域。

背景技术

一般认为气侧渗透率小于100mDa的油藏为低渗透油藏，其在我国的油田开发中有
重要地位。对低渗透油藏储层开发原油采收率有重要影响的参数有：储层岩石的润湿性
（亲水、亲油、弱亲水、强亲水等）和带电性能、原油的物性（粘度、密度、组成等）、
油/水之间的界面张力、注入水的粘度、界面张力、毛细管力等。

聚合物、表面活性剂和碱三元复合驱油技术，以及聚合物和表面活性剂二元复合驱
技术是当前化学驱提高原油采收率的重要手段。一方面，聚合物可以增加水溶液体系的
粘度，改善油/水流度比，进而提高宏观波及系数，这有利于提高原油的采收率。此外，
聚合物溶液的粘弹性改变了聚合物溶液在孔道中的受力状态，增加了孔道内凸起部位流
体的流速，对油膜的作用力增强，可增加携带能力，有利于提高驱油效率。另一方面，
表面活性剂能在油/水界面上吸附，降低油/水之间的界面张力，这样也有利于提高原油
的采收率。

但是当前使用的超高分子量的聚合物会造成在低渗透储层孔道的堵塞，具有大面积
破坏原油储层的隐患。此外，所用的驱油剂体系一般都是多元复配体系来降低原油水界
面张力，由于低渗透油藏储层特殊的地址条件对多元复配驱油剂体系存在强烈的色谱分
离效应。具备超低界面张力的驱油体系对提高低渗透储层原油采收率有重要的意义和价
值。

表面活性剂部分乳化原油体系不仅能降低原油/水界面张力，而且能提高驱油体系的
粘度。因此，表面活性剂乳液体系从某种意义上同时兼备了聚合物与表面活性剂复合驱
油剂两方面的技术特点。到目前为止，尚无表面活性剂乳液体系驱替低渗透油藏储层的
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发明内容

本发明的目的之一是提供一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂。

本发明的又一目的是提供所述乳化驱油剂的应用。

本发明提供的一种用于低渗透油藏的乳化驱油剂，包括分子式为
CH₃(CH₂)_nO(C₂H₄O)_mCH(COOH)CH₂SO₃Na的表面活性剂，其中n＝5～17，m＝4～10。
所述表面活性剂为烷基聚氧乙烯基磺酸盐羧酸盐。

所述表面活性剂的制备方法包括：将烷基聚氧乙烯醇醚与马来酸酐混合反应得到烷
基聚氧乙烯醚二酸，然后使所述烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠反应，得到目标产物。
其合成路线如下：

RO(CH₂CH₂O)_mH+C₂H₂(CO)₂O→RO(CH₂CH₂O)_mCH(COOH)CH₂COOH；

RO(CH₂CH₂O)_mCH(COOH)CH₂COOH+Na₂SO₃→RO(C₂H₄O)_mCH(COOH)CH₂SO₃Na；

其中R=CH₃(CH₂)_n，n＝5～17，m＝4～10。

在本发明的一个实施例中，所述表面活性剂的制备方法包括：在水和异丙醇的混合
溶剂中，将烷基聚氧乙烯醇醚与马来酸酐混合，回流反应得到烷基聚氧乙烯醚二酸，将
所述烷基聚氧乙烯醚二酸从溶剂中分离，在水中分散溶解并加入亚硫酸钠，回流反应得
到目标产物。

上述方法中，优选所述烷基聚氧乙烯醇醚与马来酸酐的摩尔比为1:1-1.5，所述烷基
聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠的摩尔比为1:1-1.5，烷基聚氧乙烯醇醚与马来酸酐的反应条
件为在70-100℃下回流反应20-30小时，烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠的反应条件为
在60-80℃下回流反应4-6小时。

在本发明的一个优选实施例中，所述表面活性剂的制备方法的具体步骤为：在水和
异丙醇的混合溶剂中，将烷基聚氧乙烯醇醚和马来酸酐以1:1.1的摩尔比混合，在80℃
下回流反应24小时，得到烷基聚氧乙烯醚二酸，将所述烷基聚氧乙烯醚二酸从溶剂中
分离，在水中分散溶解并加入亚硫酸钠，所述烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠的摩尔比
为1:1，在60℃下回流反应5小时，得到目标产物。

将所述表面活性剂溶于水，即得到本发明的乳化驱油剂。优选所述表面活性剂在乳
化驱油剂中的质量浓度为0.1～0.5％，更优选为0.2～0.3％。

乳化对驱油最主要的作用是乳化携带及乳化液调剖，通过表活剂溶液降低界面张
力，使被剥蚀下来的油形成易流动的O/W乳状液，通过乳状液对高渗透层位产生一定
的封堵，使中、低渗透层位启动，从而进一步扩大驱油体系的波及效率。化学驱中的油
水乳化条件研究首先需要考虑驱替过程中体系的乳化情况，油水乳化时需要克服分散体
系熵值的增加，因此低的界面张力是一个必要的热力学条件。实验表明当表面活性剂浓
度高于0.1％时，油水间可获得较低的界面张力，达到10^-2mN/m数量级，接近并部分达
到10^－3的超低界面张力。满足了油水乳化的热力学条件。

在本发明的一个实施例中，优选所述乳化驱油剂还包括少量（质量浓度<0.001%）
的Span-80和/或OP-10。所述Span-80成分是山梨糖醇酐油酸酯，OP-10成分是烷基酚
聚氧乙烯醚，两者都是乳化剂，与前述表面活性剂协同作用，可以增强乳化效果。

本发明还提供了所述乳化驱油剂的应用，当乳化驱油剂中表面活性剂浓度为
0.2～0.3％时，可提高采收率20%以上。当浓度为0.2%时，优选其注入速率为
0.1～0.3mL/min。此时可提高采收率15%以上，同时注入压力升高不明显，对注入性能
的影响不大。

常规的驱油剂都是多元复配而成，本发明的驱油剂只含有一种表面活性剂，就能得
到比较好的驱油效果。原因是在单一的表面活性剂中结合了更多的活性基团，使其具有
复配表面活性剂的特性。且所述表面活性剂的结构稳定，有利于在油水界面形成更稳定
的界面薄膜，增强了对原油的乳化的效果，提高了原油的采收率。

有益效果：对于低渗透目标油藏，使用本发明提供的乳化驱油剂可以大幅度提高原
油的采收率，在室内实验中提高原油的采收率达20%以上。

附图说明

图1为实施例2的注入压力变化曲线；

图2为表面活性剂浓度与增加的注入压力关系曲线，以及表面活性剂浓度与提高采
收率之间的关系曲线；

图3为表面活性剂浓度注入速度与增加的注入压力关系曲线，以及驱油剂注入速度
与提高采收率之间的关系曲线。

具体实施方式

下面给出的实施例是为了说明本发明，而不是对本发明进行限制。

实施例1～6

实施例中的表面活性剂通过如下方法制备得到：在水和异丙醇（水和异丙醇体积比
为1:1）的混合溶剂中，将烷基聚氧乙烯醇醚和马来酸酐以1:1.1的摩尔比混合，在80℃
下回流反应24小时，得到烷基聚氧乙烯醚二酸，将所述烷基聚氧乙烯醚二酸从溶剂中
分离，在水中分散溶解并加入亚硫酸钠，所述烷基聚氧乙烯醚二酸与亚硫酸钠的摩尔比
为1:1，在60℃下回流反应5小时，得到CH₃(CH₂)_nO(C₂H₄O)_mCH(COOH)CH₂SO₃Na，
其中n＝5～17，m＝4～10，将所述表面活性剂直接溶于水，配制得到不同浓度的乳化
驱油剂。

实施例1～6为在不同的表面活性剂浓度下岩心驱油的实验数据。实验条件是温度
83℃，注入速度0.2mL/min。所用岩心是2.5cm直径，10cm长的天然贝雷砂岩，渗透率
为50毫达西，试验结果见表1。从表1中可以看出，当表面活性剂质量浓度大于0.2％
后，采出液中可见乳化现象，这证明了在驱替过程中，岩心中的油水体系在表面活性剂
的作用下产生了乳化。

表1注入不同浓度表面活性剂的岩心驱油试验

实施例2的注入压力变化曲线如图1（表面活性剂质量浓度0.2%，注入速度
0.2mL/min）所示，可以看出在同样的浓度和速度条件下，当注入表面活性剂驱油时的
注入压力明显增加。并且在注入表面活性剂100分钟后采出液中才见到有乳化液滴出现。

在同样的注入速度条件下，随着表面活性剂浓度的变化，开展岩心驱替的注入压力
变化实验。实验条件是温度83℃，所用岩心是2.5cm直径，10cm长的天然贝雷砂岩，
渗透率为50毫达西。注入速度0.2mL/min，岩心驱油实验表面活性剂浓度与增加的注入
压力关系曲线，以及表面活性剂浓度与提高采收率之间的关系曲线如图2所示，表明当
表面活性剂浓度大于0.3％之后，受油水乳化的影响，注入压力急剧增大，导致注入性
能下降。当控制表面活性剂质量浓度在0.2～0.3％范围内，可提高采收率20%以上，同
时注入压力增加不大，注入性能影响不太大。

在同样的表面活性剂浓度条件下，随着注入速度的变化，开展岩心驱替的注入压力
变化实验。实验条件为温度83℃、注入表面活性剂的质量浓度0.2％、岩心用Φ2.5cm
×10cm的天然贝雷砂岩，渗透率为5毫达西。驱油剂注入速度与增加的注入压力关系
曲线，以及注入速度与提高采收率之间的关系曲线如图3所示，表明当驱油剂的注入速
度小于0.1mL/min或者大于0.3mL/min时，要么提高采收率的幅度太小，要么压力增加
太快，都不理想。最佳情况为控制驱油剂注入速度在0.1～0.3mL/min范围内，这时可提
高采收率15%以上，同时注入压力升高不明显，对注入性能的影响不大。

从注入不同表面活性浓度的岩心驱油试验数据中可看出：随着采出液乳化程度的增
加，采收率逐步提高。说明在表面活性剂的作用下，岩心中的油水乳化后，有利于提高
采收率。表面活性剂驱提高采收率主要的作用是提高洗油效率和乳化后的乳液调剖扩大
了波及体积。因此提高的这部分采收率应源自乳液调剖扩大了波及体积的贡献。注入速
度与提高采收率关系曲线说明，相同浓度的表面活性剂采用不同的速度注入时，高的注
入速度意味着增强了油水乳化的动力学条件，增加了乳化能力，从而有利于提高采收率。

应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限
制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性
和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作
出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发
明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相
反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。