驱渗型采油剂用组合物及驱渗型采油剂

摘要

本发明提供了一种驱渗型采油剂用组合物，以重量百分比计，其含有：0.5-45重量％的主剂，0.5-50重量％的辅剂，5-99重量％的无机碱金属盐；其中，所述主剂为聚丙烯酸盐，其包括聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠和聚丙烯酸铵中的一种或几种的组合，所述辅剂为聚天冬氨酸、聚天冬氨酸盐和聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯中的一种或几种的组合。本发明还提供了一种含有上述驱渗型采油剂用组合物的驱渗型采油剂及其制备方法和在采油过程中的应用。本发明提供的驱渗型采油剂原料简单易得，用量少，特别在低渗条件下具有较高采收率。

说明书

技术领域

本发明涉及一种驱渗型采油剂用组合物以及含有该驱渗型采油剂用组合物的驱渗 型采油剂，属于石油开采技术领域。

背景技术

目前世界上大多数油田都已进入开采中后期，油藏经历了一次采油和二次采油后， 仍有超过60％的石油地质储量残留在油藏的岩石孔隙中。目前，三次采油方法很多，表 面活性剂在三次采油中得到人们的普遍重视，由于使用表面活性剂可降低油水间的界面 张力，减小毛细管中残余油的滞留力，因而驱油效率较高。虽然表面活性剂的种类非常 多，但由于原油成分复杂，又要考虑地层吸附损失，所以，真正能应用到三次采油中的 表面活性剂不多。

目前国内外研制开发的驱油用表面活性剂主要是阴离子磺酸盐(石油磺酸盐、烷基 苯磺酸盐等)和羧酸盐以及非离子表面活性剂。石油磺酸盐虽已被广泛使用，但由于其 有效成分芳香族化合物的比例很小，所以使用浓度较高。早期的表面活性剂在低渗油藏 渗吸驱油的采收率一般低于5％，并且采油速度较慢，使得渗吸采油在油田应用中的效 果受到限制。特别由于低渗油藏储集空间物理性质的复杂性和特殊性，决定了渗吸效果 控制着低渗油藏水驱开发动态与开发效果，而现场所采用的表面活性剂对渗吸驱油效果 的影响将决定着措施成败。

CN101955767A公开了一种用于三次采油化学驱油剂的双子表面活性剂及其制备方 法。通过该双子表面活性剂用天然岩芯通过驱油模拟试验评价了二元复合体系的驱油效 果，在空气中渗透率在459-1563μm²的范围内，属于中、高渗油藏，采收率在18.7％-20.4％ 之间。

CN101445722A公开了一种适合于低渗油田用表面活性剂驱油剂，其中各组分的重 量百分比为：重烷基苯磺酸盐或α-烯烃磺酸盐为38-70％，阴离子磺酸盐Gmini型表面 活性剂为5-8％，非离子表面活性剂为5-15％，有机溶剂为2-5％，水为18-50％，所述的 阴离子磺酸盐Gmini型表面活性剂是5，5’-二壬基-2，2’-(一缩二乙二醇氧基)双苯磺酸盐、 5，5’-二壬基-2，2’-(二缩三乙二醇氧基)双苯磺酸盐或者5，5’-二壬基-2，2’-(三缩四乙二醇氧 基)双苯磺酸盐中的一种或其任意混合物；非离子表面活性剂是壬基酚聚环氧乙烯醚、 山梨醇聚氧乙烯醚、甘油脂肪酸酯和失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或一种以上的混合 物；有机溶剂为异丙醇、正丁醇、异丁醇中的一种或一种以上的混合物。该驱油剂在较 高温度下(80℃)可有效降低油水界面张力达到10^-3mN/m，与聚合物形成的二元复合 驱体系可提高采收率约20％OOIP以上。

CN1865392A公开了一种应用于三次采油的高效复配驱油剂，按重量百分比该驱油 剂包括50-70％石油磺酸盐，15-25％非离子表面活性剂，5-10％阴离子表面活性剂，2-5％ 有机溶剂，0.1-3％氯化钠和5-25％水。所述非离子表面活性剂为壬基酚聚环氧乙烷醚、 山梨醇聚氧乙烯醚、甘油脂肪酸酯、失水山梨醇脂肪酸酯中的一种或一种以上的混合物。 所述阴离子表面活性剂为十六烷基硫酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、硬脂 酸钠中的一种或一种以上的混合物。水驱后利用该驱油剂与聚丙烯酰胺聚合物进行二元 复合驱提高采收率20％以上，聚丙烯酰胺聚合物驱后二元复合驱提高采收率10％以上。

虽然已经有很多表面活性剂用作驱油剂，但是由于低渗透油藏储层孔隙小、喉道细、 比表面积大、固液表面分子力作用和原油边界层厚等因素影响，原油采收率还是较低。 如何提高低渗油藏中的采收率，仍然是一个亟待解决的技术问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种性能良好、采收率较高的驱渗型采 油剂用组合物及驱渗型采油剂及其制备方法和在采油过程中的应用，克服现有技术原油 采收率较低的缺陷，特别是低渗油藏的原油采收率较低的缺陷。

为达到上述目的，本发明提供了一种驱渗型采油剂用组合物，其中，所述驱渗型采 油剂用组合物含有主剂、辅剂、无机碱金属盐，其中，所述主剂为聚丙烯酸盐，其包括 聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠、聚甲基丙烯酸钠和聚丙烯酸铵中的一种或几种的组合，所述 辅剂为聚天冬氨酸、聚天冬氨酸盐和聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯等中的一种或几种的组 合，其中，以所述驱渗型采油剂用组合物的总量为基准，所述主剂的含量为0.5-45重量 ％，所述辅剂的含量为0.5-50重量％，所述无机碱金属盐的含量为5-99重量％。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，根据本发明提供的上述各组分的含量即可实现本 发明的目的，优选地，以所述驱渗型采油剂用组合物的总量为基准，所述主剂的含量为 1-40重量％，更优选为2-39重量％。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，优选地，以所述驱渗型采油剂用组合物的总量为 基准，所述辅剂的含量为1-40重量％，更优选为2-37重量％。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，优选地，以所述驱渗型采油剂用组合物的总量为 基准，所述无机碱金属盐的含量为20-98重量％，更优选为24-96重量％。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，根据本发明提供的上述各组分的含量已经能够较 好的实现本发明的目的，优选地，所述主剂与所述辅剂的质量比为0.1-10∶1，更优选 为0.3-7∶1。通过采用该优选技术方案，可以进一步提高所述驱渗型采油剂用组合物的 效果。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，优选地，所述聚丙烯酸盐为聚丙烯酸钠等。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，所述聚丙烯酸钠可以为本领域技术人员已知的能 够用作水处理剂的聚丙烯酸钠均可实现本发明目的，可以直接使用，也可以以其溶液形 式使用。优选地，所述聚丙烯酸钠为符合HG/T 2838-1997化工行业标准的聚丙烯酸钠。 例如固含量为≥30重量％，游离单体(以CH₂＝CH-COOH计)含量为0.5-1重量％，pH 值为6-8的聚丙烯酸钠。更优选地，采用固含量为30-50重量％的聚丙烯酸钠实现本发 明目的的效果更佳。在本发明中，聚丙烯酸钠的固含量和pH值与HG/T2838-1997化工 行业标准中固含量和pH值的含义相同。需要说明的是，当本发明中各种成分以其溶液 形式使用时，其用量以其中的有效成分计。如使用上述化工行业标准的聚丙烯酸钠时， 聚丙烯酸钠的用量以其固含量计算。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，所述聚天冬氨酸盐可以是本领域技术人员已知的 能够具有阻垢分散作用的各种聚天冬氨酸盐中的一种或几种的组合，均可实现本发明目 的。优选地，所述聚天冬氨酸盐包括聚天冬氨酸钠、聚天冬氨酸钾和聚天冬氨酸铵等中 的一种或几种的组合。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，所述辅剂可以为聚天冬氨酸和/或聚天冬氨酸盐中 的任意一种与聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯的组合。优选地，所述辅剂为聚天冬氨酸钠与 聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯的组合，二者可以以任意比例混合，均可实现本发明的目的。 优选地，所述聚天冬氨酸钠与所述聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯的质量比为0.1-3∶1，更 优选地，为0.5-2∶1。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，所述聚天冬氨酸钠可以为本领域技术人员已知的 能够用作水处理剂的聚天冬氨酸钠均可实现本发明目的，可以直接使用，也可以以其溶 液形式使用。优选地，所述聚天冬氨酸钠为符合HG/T 3822-2006化工行业标准的聚天 冬氨酸钠，例如固含量为≥30重量％，pH值(1重量％水溶液)为8.5-10.5的聚天冬氨 酸钠。更优选地，所述聚天冬氨酸钠为固含量为≥40重量％，pH值(1重量％水溶液) 为9-11的聚天冬氨酸钠。在本发明中，聚天冬氨酸钠的固含量和pH值与HG/T 3822-2006 化工行业标准中固含量和pH值的含义相同。需要说明的是，使用上述聚天冬氨酸钠时， 聚天冬氨酸钠的用量以其固含量计算。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，所述聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯可以为本领域技 术人员已知的具有乳化作用的聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯均可实现本发明目的。优选 地，采用酸值为≤2.0mgKOH/g，皂化值为45-55mgKOH/g，羟值为65-80mg KOH/g， 氧乙烯基为65-69.5wt％的聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯实现本发明目的的效果更佳。

在上述驱渗型采油剂用组合物中，所述无机碱金属盐可以为本领域技术人员常用的 各种碱金属元素的盐中的一种或几种的组合。例如钠盐和/或钾盐等。本发明对所述无机 碱金属盐的种类也没有特别的要求，可以为硝酸盐、硫酸盐、磷酸盐、磷酸氢盐、碳酸 盐、碳酸氢盐和氯化物等中的一种或几种的组合。优选地，所述无机碱金属盐为钠盐， 更优选地，所述无机碱金属盐为碳酸氢钠和氯化钠，二者可以以任意比例混合，均可实 现本发明的目的。优选地，所述碳酸氢钠和氯化钠的质量比为1-3∶1实现本发明的目 的的效果更佳。

本发明还提供了一种驱渗型采油剂，该驱渗型采油剂含有水和上述驱渗型采油剂用 组合物。

在上述的驱渗型采油剂中，所述驱渗型采油剂中水的含量本领域技术人员可以根据 实际需要而定。优选地，所述驱渗型采油剂用组合物与溶剂水的质量比为1∶40-3000， 更优选地为1∶40-2500。

本发明还提供了一种驱渗型采油剂的制备方法，该方法包括将所述驱渗型采油剂用 组合物的主剂、辅剂、无机碱金属盐和水混合均匀。优选地，将所述驱渗型采油剂用组 合物与水混合均匀后使用。通过采用该优选技术方案，可以进一步提高本发明所述驱渗 型采油剂的使用效果。优选地，本发明所述驱渗型采油剂用组合物的各组分可以与水在 临用前混合均匀。通过采用该优选技术方案，可使运输和储存更为方便。

在上述的驱渗型采油剂的制备方法中，所述驱渗型采油剂用组合物中各成分与水的 混合顺序没有特别要求，可以直接将所述驱渗型采油剂用组合物的各组分与水进行同 时、分批或分步混合，只要能得到均匀的混合物即可。水的用量本领域技术人员可以根 据实际需要而定。优选地，主剂、辅剂、无机碱金属盐的总量与水的质量比为1∶40-3000， 更优选地为1∶40-2500。

在上述的驱渗型采油剂的制备方法中，优选地，所述驱渗型采油剂的pH值为6-8。 通过采用该优选技术方案，可以进一步提高所述驱渗型采油剂在使用过程中的稳定性。 作为溶剂的水可以为清水和/或油田采出水。在本发明中，所述油田采出水在使用前可以 采用本领域技术人员公知的方法(例如：GB50428-2007中规定的方法)来对油田采出 水进行处理。优选地，所述溶剂水为待使用本发明提供的驱渗型采油剂的油田的采出水， 一方面可以节省水资源，另一方面还可以减轻油田对采出水进行处理的压力，此外，还 保留了地下水层的离子浓度，减小对地层的影响。

本发明还提供了上述驱渗型采油剂在采油过程中的应用。该驱渗型采油剂性能良 好，原料简单易得且用量少，将其应用到采油过程中，可有效提高低渗油藏的原油采收 率。

本发明的发明人通过大量实验发现，采用聚丙烯酸盐作为主剂，另外添加具有阻垢 分散作用的辅剂和/或具有乳化作用的辅剂制备得到的驱渗型采油剂，能够在低渗油藏中 得到较好的采收率。这可能由于所述主剂与所述辅剂联合能够起到一种协同作用，增强 了渗吸、脱油、洗油功能以及扩大波及功能。本发明的驱渗型采油剂对环境友好、无污 染、对地层无伤害；原料简单易得，在低渗条件下，岩芯模拟实验渗吸采收率能够达到 34.47％。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实 施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

以下结合实施例更详细地说明本发明。

以下实施例和对比例中，所述岩芯为天然露头岩芯；

聚丙烯酸钠由山东省桓台县金龙化工有限公司公司生产，牌号为PAAS，其中，固 含量为30-50重量％，游离单体(以CH₂＝CH-COOH计)含量为0.5-1重量％，pH值为 6-8；

聚天冬氨酸钠由山东省桓台县金龙化工有限公司生产，牌号为PASP，其中，固含 量为≥40重量％，pH值(1重量％水溶液)为9-11；

聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯由上海秉奇化工科技有限公司生产，牌号为Tween 80， 酸值为≤2.0mgKOH/g，皂化值为45-55mgKOH/g，羟值为65-80mgKOH/g，氧乙烯基为 65-69.5wt％；

其他试剂均来自商购。

所述采收率根据下列公式计算：

渗吸采收率＝(脱出的原油质量/岩芯中饱和进去的油总质量)×100％

实施例1

(1)驱渗型采油剂的制备

将0.1g聚丙烯酸钠，0.02gNaHCO₃和NaCl混合物(NaHCO₃∶NaCl＝1∶1(质量 比))，0.03g聚天冬氨酸钠，0.02g聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯，以及99.83g清水或大 庆地层模拟水混合均匀，得到100g驱渗型采油剂，所述驱渗型采油剂的pH值为6.8。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用45℃时黏度为10mPa·s，d＝0.8294g/cm³的大庆原油饱和过的岩芯进行静态渗吸脱油实验，具体操作参见SY/T6424-2000“复合 驱油体系性能测试方法”和一种常压脱油瓶(例如：ZL201120075849.7提供的“一种 自吸仪”，将其全文引用到这里作为参考)。结果如表1所示。

表1

实施例2

(1)驱渗型采油剂的制备

将0.05g聚丙烯酸钠，0.5gNaHCO₃和NaCl混合物(NaHCO₃∶NaCl＝2∶1(质量 比))和0.05g聚天冬氨酸钠，以及99.4g清水或大庆地层模拟水混合均匀，得到100g 驱渗型采油剂，所述驱渗型采油剂的pH值为7.4。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用45℃时黏度为10mPa·s，d＝0.8294g/cm³的大庆原油饱和过的岩芯进行静态渗吸脱油实验，具体操作参见SY/T6424-2000“复合 驱油体系性能测试方法”和一种常压脱油瓶(例如：ZL201120075849.7提供的“一种 自吸仪”，将其全文引用到这里作为参考)。结果如表2所示。

表2

实施例3

(1)驱渗型采油剂的制备

将0.05g聚丙烯酸钠，0.02gNaHCO₃和NaCl混合物(NaHCO₃∶NaCl＝3∶1(质量 比))和0.01g聚天冬氨酸钠，以及99.92g清水或大港地层模拟水混合均匀，得到100g 驱渗型采油剂，所述驱渗型采油剂的pH值为6.8。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用53℃时黏度为9.9mPa·s，d＝0.8603g/cm³的大港饱和过的岩芯原油进行静态渗吸脱油实验，具体操作参见SY/T6424-2000“复合 驱油体系性能测试方法”和一种常压脱油瓶(例如：ZL201120075849.7提供的“一种 自吸仪”，将其全文引用到这里作为参考)。结果如表3所示。

表3

实施例4

(1)驱渗型采油剂的制备

将0.3g聚丙烯酸钠，2.0gNaHCO₃和NaCl混合物(NaHCO₃∶NaCl＝2∶1(质量比)) 和0.1g聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯，以及97.68g清水或大港地层模拟水混合均匀，得 到100g驱渗型采油剂，所述驱渗型采油剂的pH值为7.2。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用53℃时黏度为9.9mPa·s，d＝0.8603g/cm³的大港饱和过的岩芯原油进行静态渗吸脱油实验，具体操作参见SY/T6424-2000“复合 驱油体系性能测试方法”和一种常压脱油瓶(例如：ZL201120075849.7提供的“一种自 吸仪”，将其全文引用到这里作为参考)。结果如表4所示。

表4

实施例5

(1)驱渗型采油剂的制备

将0.3g聚丙烯酸钠，2.0gNaHCO₃和NaCl混合物(NaHCO₃∶NaCl＝2∶1(质量比)) 和0.02g聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯，以及97.68g清水或大港地层模拟水混合均匀，得 到100g驱渗型采油剂，所述驱渗型采油剂的pH值为7.0。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用53℃时黏度为9.9mPa·s，d＝0.8603g/cm³的大港饱和过的岩芯原油进行静态渗吸脱油实验，具体操作参见SY/T6424-2000“复合 驱油体系性能测试方法”和一种常压脱油瓶(例如：ZL201120075849.7提供的“一种自 吸仪”，将其全文引用到这里作为参考)。结果如表5所示。

表5

实施例6

(1)驱渗型采油剂的制备

将0.1g聚丙烯酸钠，0.02gNaHCO₃和NaCl混合物(NaHCO₃∶NaCl＝1∶1(质量 比))，0.045g聚天冬氨酸钠，0.005g聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯，以及99.83g清水或 大庆地层模拟水混合均匀，得到100g驱渗型采油剂，所述驱渗型采油剂的pH值为7.4。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用53℃时黏度为9.9mPa·s，d＝0.8603g/cm³的大港饱和过的岩芯原油进行静态渗吸脱油实验，具体操作参见SY/T6424-2000“复合 驱油体系性能测试方法”和一种常压脱油瓶(例如：ZL201120075849.7提供的“一种自 吸仪”，将其全文引用到这里作为参考)。结果如表6所示。

表6

实施例7

(1)驱渗型采油剂的制备

根据实施例6的方法制备驱渗型采油剂，不同的是，pH值为5.4(pH值调节采用 少量醋酸钠和醋酸，或氢氧化钠和盐酸，配制时直接滴加液体酸或碱后搅匀即可)。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用实施例6的方法进行实验，结果如表7 所示。

表7

对比例1

(1)驱渗型采油剂的制备

根据实施例5的方法制备驱油剂，不同的是，不添加聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯， 100g纯剂中添加97.7g清水或大港地层模拟水。

(2)渗吸脱油实验

采用步骤(1)制备的驱渗型采油剂以及采用实施例5的方法进行实验，结果如表8 所示。

表8

对比例2

采用实施例5的方法进行实验，不同的是采用根据CN1865392A“应用于三次采油 的高效复配驱油剂及其制备方法”的实施例1制得的驱油剂代替本发明提供的驱渗型采 油剂。结果如表9所示。

表9

从表1-9的结果可以看出，采用本发明提供的驱渗型采油剂，在气测渗透率小于 100/mD的情况下，原油采收率最高可以达到34.47％，与现有技术相比，显著提高了低 渗油藏采收率；另外，通过实施例4和5可以看出，所述主剂与所述辅剂的重量比为 0.1-10∶1时，能进一步提高本发明所述的驱渗型采油剂的采收率；还有，通过实施例1 和6可以看出，聚天冬氨酸钠与聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯的质量比在0.1-3∶1的范围 内时，能进一步提高本发明所述的驱渗型采油剂的采收率；还有，通过实施例6和7可 以看出，所述驱渗型采油剂的pH在6-8范围内具有更高的采收率；此外，通过将实施 例5与对比例1相比，不添加辅剂的驱渗型采油剂的采收率明显低于本发明提供的驱渗 型采油剂的采收率。通过将实施例5与对比例2相比，采用本发明的驱渗型采油剂的采 收率比现有技术中的驱油剂的采收率明显提高。

由此可以看出，本发明提供的驱渗型采油剂显著提高了低渗油藏的采收率。