一种高效复合防膨驱油剂及其制备方法.pdf

本发明提供了一种高效复合防膨驱油剂，它由以下重量百分比的原料制成：聚丙烯酰胺30%~50%，二氯乙烷15%~30%，辛基苯磺酸钠10%~15%，海藻酸钾5%~20%，NaOH1%~5%，以及KCl5%~15%。本发明所述的驱油剂原材料来源广泛，生产耗能少，成本低；驱油效率高，机理全面；并具有抑制粘土膨胀和提高洗油效率双重作用。使用浓度0.8%的本发明产品进行驱油时，原油采收率可提高15%~25%，并保证注水井的连续注采；低Kraff点，具有良好的钙皂分散性，有良好的润湿能力、乳化原油、适应性广等优点。本发明还提供了所述驱油剂的制备方法。

1.  一种高效复合防膨驱油剂，其特征在于，它由以下重量百分比的原料制成：
聚丙烯酰胺   30%~50%
二氯乙烷     15%~30%
辛基苯磺酸钠 10%~15%
海藻酸钾      5%~20%
NaOH        1%~5%
KCl         5%~15%。

2.  权利要求1所述的高效复合防膨驱油剂，其特征在于，它由以下重量百分比的原料制成：
聚丙烯酰胺    42%
二氯乙烷      21%
辛基苯磺酸钠  12%
海藻酸钾       8%
NaOH         3%
KCl           14%。

3.  权利要求1或2所述的任意一种高效复合防膨驱油剂，其特征在于：所述的聚丙烯酰胺的分子量为800~1200万。

4.  权利要求1所述的高效复合防膨驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
①将所述比例的聚丙烯酰胺和二氯乙烷加入反应釜，在0.4~0.6MPa和搅拌条件下，于80~95℃反应10~15小时；
②在步骤①反应得到的混合物中加入所述比例的辛基苯磺酸钠、海藻酸钾和NaOH，反应1~20小时；
③将步骤②反应得到的混合物降温至15~35℃，加入所述比例的KCl，继续搅拌0.5~1小时，得到本发明所述的高效复合防膨驱油剂。

5.  权利要求4所述的制备方法，其特征在于：步骤③所述的降温通过向容纳反应混合物的反应釜通冷凝水的方式实现。

一种高效复合防膨驱油剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油开采工业中的防膨驱油剂，尤其是用于强水敏层注水开采和三次采油的高效复合防膨驱油剂及其制备方法。
背景技术
随着经济的快速发展，中国对原油的需求量越来越大，净进口量约占总消耗量的30%，原油已经成为制约中国经济发展的重要因素。为了减少国际原油价格对中国经济发展的影响，保持经济的持续增长，采用新技术，提高现有油田原油的采收率，增加原油产量，成为了中国当务之急。
目前石油工业中，一次采油是原油依靠地下压力，通过油井自喷出地面的过程，随着地下压力的降低，自喷结束，一次采油可采出地下原油的10-15%左右，二次采油是通过往地下不断注水，补充地下能量，从而实现驱油的目的。但随着不断注水，采出液中含水不断上升，目前中国陆上油田采出液中含水高达92-94%左右。按照国际公认标准，采出液中含水达到97%，即无经济效益，但二次采油只可采出地下原油的20%左右。为了采出地下剩余的60%的原油，石油工业中普遍进行三次采油既化学驱油。现有的化学驱油剂的理论是：驱油剂必须使油水界面张力降至10^-3dyn/cm以下，否则被视为无实用价值。所以现有的驱油剂，只追求超低界面张力，不注重油藏地质特征及原油物性条件，更是没有考虑到岩层的膨胀。地层因粘土膨胀引起的粘土运移，破坏地层骨架，造成出砂，改变原油的储层渗透性，使原油产量下降，因此保护油层储层的原始结构，保护性开采成为油田开采中举足轻重的问题，我们迫切需要开发廉价高效的防膨驱油体系。
发明内容
本发明的目的是提供一种价格低廉、使用范围广、既能抑制粘土膨胀又能提高洗油效率的高效符合防膨驱油剂及其制备方法。
本发明的上述目的通过以下技术方案实现：
提供一种高效复合防膨驱油剂，它由以下重量百分比的原料制成：
聚丙烯酰胺    30%~50%
二氯乙烷      15%~30%
辛基苯磺酸钠  10%~15%
海藻酸钾       5%~20%
NaOH          1%~5%
KCl            5%~15%
所述高效复合防膨驱油剂，优选的原料及其重量百分比如下：
聚丙烯酰胺      42%
二氯乙烷        21%
辛基苯磺酸钠    12%
海藻酸钾        8%
NaOH           3%
KCl             14%
所述的聚丙烯酰胺，其分子量优选800-1200万，进一步优选1200万。
本发明所述高效复合防膨驱油剂原料中，聚丙烯酰胺具有增粘、降滤失、流变调节、胶凝、分流、剖面调整等功能；二氯乙烷的作用在于化学合成；辛基苯磺酸钠的作用在于驱油；海藻酸钾的作用在于使溶液具有适度的粘性，并使化合物保持一定的聚合度，优化了性能；NaOH能增强驱油效果，同时起到改善海藻酸钾的性能，防止海藻酸钾在酸性条件下进一步水解及调节组合物溶液pH值的作用，这对油田特定区域油藏的开发特别重要；KCl的作用在于对粘土具有一定的防膨性能，在这里起协同作用。但KCl的抗冲刷能力较差，而且当浓度过高时容易损坏地层构造，所以一般不单独使用。
本发明还提供所述高效复合防膨驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
①将所述比例的聚丙烯酰胺和二氯乙烷加入反应釜，在0.4~0.6MPa和搅拌条件下，于80~95℃反应10~15小时；
②在步骤①反应得到的混合物中加入所述比例的辛基苯磺酸钠、海藻酸钾和NaOH，反应1~20小时；
③将步骤②反应得到的混合物降温至15~35℃，加入所述比例的KCl，继续搅拌0.5~1小时，得到本发明所述的高效复合防膨驱油剂。
所述方法中，步骤③所述的降温可以通过向容纳反应混合物的反应釜通冷凝水的方式实现。
本发明的高效复合防膨驱油剂被申请人命名为“HD-A1”驱油剂，可广泛用于石油钻探开采的各个领域，特别是强水敏储层的石油开采。
与现有技术中的化学驱油剂相比，本发明的高效复合防膨驱油剂具有以下有益效果：
①   原材料来源广泛，生产耗能少，成本低。
②   驱油效率高，机理全面。
本发明所述的驱油剂既能防止粘土运移、膨胀，又能提高洗油效率，具有双重作用，使用浓度0.8%的本发明产品进行驱油时，原油采收率比水驱可提高15%~25%，并保证注水井的连续注采。
表1.HD-A1高效复合防膨驱油剂防膨性能评价

 上述性能评价实验依据中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T5971-94及SY/T5329-94。实验结果证明，浓度为5000mg/L的本发明产品试管法防膨率可达到85%以上。
表2.HD-A1高效复合防膨驱油剂驱油性能评价

 上述驱油性能评价实验结果证明：引入本发明产品可以使采收率有较大提高，原油采收率比水驱可提高15%~25%，且温度越高，驱油效率越好。
③   本发明产品与非离子表面活性剂复配产生协同效应，低Kraff点，具有良好的钙皂分散性，有良好的润湿能力，是优良的润湿剂。
④   本发明的驱油剂可以使油-水表面张力显著降低（当质量分数为1%时，高效防膨驱油剂能降低油水界面张力至4×10^-4～6×10^-4mN·m^-1），使得从岩石表面拉开油滴所需的粘附功大大减少，油滴或油膜更易被洗下来，洗油能力大大提高。
⑤   本发明的驱油剂可以乳化原油，使被乳化的油不再粘附回岩石表面，有利于提高洗油效率，被乳化的油在高渗透层段产生叠加的液阻效应，迫使注入水进入中、低渗透层段，有利于提高波及系数，从而提高原油采收率。
⑥   本发明的防膨驱油剂与粘土矿物具有极强的结合力，配伍性好，使用本发明的防膨驱油剂进行油田开采作业时，结合能力强的离子或化学剂取代结合能力弱的易膨胀分散的离子，相互间不仅把粘土颗粒包围，形成吸附膜，也阻止了水分子与粘土颗粒的接触而抑制粘土膨胀，通过阻止微粒运移防止其二次堵塞，最终达到降低注水压力，保证石油正常开采的作用。粘土防膨稳定剂不仅能有效的综合粘土粒子的电荷，抑制粘土表面渗透水化作用，也能抑制粘土离子的膨胀、分散运移将油层粘土固定在原位。由于阳离子聚合物粘土表面吸附过强而达到不可逆，因此具有长效性。
⑦   本发明的驱油剂适应性广。本发明驱油剂适宜的地层原油粘度为1mPa·s~2000mPa·s；适宜的地层水矿化度在0mg/L~50000mg/L；适宜的地层温度为10℃~120℃；适宜油层的渗透率为0.005μm²~500μm²。
具体实施方式
实施例1：
常温、常压下，向带冷凝器的2m³不锈钢反应釜中加入聚丙烯酰胺800kg、二氯乙烷400kg，启动搅拌，90℃反应15小时，控制在0.6MPa，加入辛基苯磺酸钠300kg、海藻酸钾200kg和NaOH100kg，反应10小时，通冷凝水，降温至30℃，加入KCl300kg，继续搅拌1小时，得产品2吨，储存包装。
实施例2：
常温、常压下，向带冷凝器的2m³不锈钢反应釜中加入聚丙烯酰胺882kg、二氯乙烷441kg，启动搅拌，80℃反应14小时，控制在0.6MPa，加入辛基苯磺酸钠252kg、海藻酸钾168kg和NaOH63kg，反应8小时，通冷凝水，降温至15℃，加入KCl294kg，继续搅拌1小时，得产品2吨，储存包装。
实施例3：
常温、常压下，向带冷凝器的2m³不锈钢反应釜中加入聚丙烯酰胺800kg、二氯乙烷400kg，启动搅拌，90℃反应12小时，控制在0.5MPa，加入辛基苯磺酸钠300kg、海藻酸钾200kg和NaOH100kg，反应6小时，通冷凝水，降温至30℃，加入KCl300kg，继续搅拌0.5小时，得产品2吨，储存包装。