Мицеллярная смесь для добычи нефти Советский патент 1989 года по МПК E21B43/22 

1

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче нефти с применением мицеллярной смеси, способной образовывать, микроэмульсии с высокоминерализованной водой.

Цель изобретения - повышение нефтевытесняющей способности состава за счет снижения межфазного натяжения между мицеллярной смесью и нефтью и устойчивости к жесткой воде.

Мицеллярная смесь для добычи нефти состоит из углеводорода, воды и спирта, ПАВ, причем в качестве ПАВ

она содержит смесь с/-олефинового сульфоната и этоксилата, выбранного из группы, состоящей из (1)полиокси- этиленалкилового эфира формулы

ьЈь Ч

СО

ьэ

RCHCfyCHjO)-:- Н,

где R, - линейная или разветвленная алкильная или алкенильная группа, содержащая 10-18 атомов углерода; m - число 1-10,

или группа (И)полиоксиэтиленалкилфенильные эфиры формулы

ы

RЈO ° CHiCHi°HH,

Где ЬЦ - линейная и разветвленная ал кильная группа, содержащая 6-15 атомов углерода; п - число 1-15,

при массовом соотношении /-олефино- вого сульфоната к этоксилату 5,5:1,5 3:6 при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Углеводород 10-70

ПАВ6-14

Спирт0,8-6

Вода10-80

Мицеллярные смеси, используемые для добычи нефти, представляют собой прозрачные микроэмульсии Водная среда, используемая при образовании ми- целлярной смеси, включает мягкую воду, воду, содержащую неорганические соли, и солевые растворы. Например, при образовании мицеллярной смеси могут использоваться дождевая вода, речная вода, озерная вода, подпочвенная вода, вода нефтяных пластов и морская вода.

Мицеллярные смеси обладают отличной стойкостью к жесткой воде и устойчивостью к солям щелочных металлов. Для получения мицеллярных смесей может использоваться вода или солевой раствор (рассол), содержащий примерно 0-10 мас.%, преимущественно 0,1-8 мас.% неорганических солей. Ти личными примерами неорганических солей, содержащихся в воде (или рассоле), являются хлористый натрий, КС1, сульфат натрия и сульфат калия. Например, морская вода содержит около 3,5 мас.% неорганических солей включающих около 1600 ч./млн.долей в расчете на ионы магния, ионы двухвалентного металла.

Подходящими сульфонатами -олефи на, содержащимися в качестве одного компонента смеси ПАВ в мицеллярных смесях, являются сульфонаты, имеющие 10-30 углеродных атомов, выбираемые соответствующим образом в зависимости от характера нефтяных месторождений и подземных источников и от видов воды (или рассола) и используемых ПАВ. с{-0лефиновые сульфонаты представляют собой преимущественно сульфонаты, содержащие 50 мас.% или более «(-олефиновых сульфонатов, имеющих 14-22 атома углерода.

to

15

, 737214

Ы-Олефиновыми сульфонатами могут быть их щелочно-металлические соли, аммониевые соли и соли органических аминов. В большинстве случаев контркатионами являются натрий, калий, аммоний и алкеноламмоний. Легко доступными по низкой цене являются натриевые соли.

Примерами с -олефиновых сульфона - тов,используемых при образовании ми целлярных смесей данного изобретения, являются 1-додеценсульфонат, 1-тетрадеценсульфонат, 1-гексадецен- сульфонат, о -олефиновые сульфонаты (АОС), имеющие 10-14 атомов углерода, АОС, имеющие 14-16 атомов углеро- да, АОС, имеющие 14-18 атомов углерода, АОС, имеющие 16-18 атомов углерода, и АОС, имеющие 20-24 атомов углерода.

Этоксилаты, содержащиеся в качестве другого компонента ПАВ в мицеллярных смесях, представляют собой эток- имеющие следующие общие форсил а ты, мулы

Ro4cH2Crl20)-mH ,

I.

5

5

0

0

5

вг-С °НсНгШ2оЬпн, и

где R,, - алкильная или алкенильная

группа с прямой или разветвленной цепью, содержащая 10- 18 атомов углерода; R2 - алкильная группа с прямой

или разветвленной цепью, содержащая 6-15 атомов углерода;

m 1-10 п 1-15.

Типичными примерами полиоксиэти- ленаклиловых эфиров имеющих общую формулу I, являются полиоксиэтилен- гексиловый эфир (т 1), полиокси- этиленоктиловый эфир (т 2), полиок- сиэтилендециловый эфир (т 2,5), по- лиоксиэтилендодециловый эфир (т 3), полиоксиэтилентетрадециловый эфир (т 3,5), полиоксиэтиленгексадецило- вый эфир (т 4) и полиоксиэтиленок-1 тадециловый эфир (т 5).

Типичными примерами полиоксиэти- леналкилфенильных эфиров, имеющих общую формулу II, являются полиокси- этиленгексифениловый, эфир (п 1), полиоксиэтиленоктилфениловый эфир (п 2), полиоксиэтиленнонилфениловый эфир (п 4,5 и 6), полиоксиэтилен- децилфениловый эфир (п 6), полиок

5I/

сиэтилен гетрлдешшфеннловый эфир (п 7), полиоксиэтилентетрадешшфенило- вый эфир (п 8) и полиокснэтиленпен- тадецилфениловып эфир (п 10).

Интервалы состава мицеллярных смесей, способных образовывать микроэмульсии, изменяются в зависимости от соотношения о -олефинсулъфоната и этоксилата в мицеллярных смесях. Мик- роэмульсии могут образовываться в широком интервале состава. Поэтому, когда миделлярные смеси инжектируются под давлением в подземные резервуары, микроэмульсии могут в широком интервале состава удерживаться от изменения их состава, вызываемого при смешении с нефтью и подземной водой. Весовое отношение -олефинсульфоната к этоксилату, составляющее меньшее или большее, чем упомянутый интервал состава,приводит в результате к узкому интервалу состава, способному образовывать микроэмульсии, а поэтому является непригодным для практическо- го использования.

Мицеллярные смеси содержат примерно 6-14 мас.% поверхностно-активного агента, принимая во внимание как низкие натяжения на поверхности раздела, так и разумную стоимость.

Углеводороды, используемые в качестве нефтяного компонента, включают, например, нефть, ожиженный нефтяной газ, неочищенный бензин (наф- ту), керосин, дизельное масло и топливное масло. Извлеченная нефть используется в большинстве случаев ввиду ее низкой стоимости и доступности, а также в виду ее состава, сходного с составом нефти, содержащейся в подземных источниках. Как упоминалось, мицеллярные смеси могут содержать 4- 90 мае. % углеводородов.Целесообразная концентрация углеводородов 10- 70 мас.%, благодаря чему образуется эмульсия типа масло в воде (М/В), поскольку использование большого количества углеводородов является неэкономичным.

Совместные ПАВ, используемые при образовании мицеллярных смесей данного изобретения, являются существенным компонентом для образования микроэмульсий, ассоциированных с ПАВ, Используемые ПАВ представляют собой спирты, например спирты, имеющие 2- - 8 атома углеводорода, этиленгликоле- вые моноэфиры спиртов, имеющих 1-5

15

20

73

Q 25

,

30

35

5

0

5

7216

атома углерода, и диэтиленгликолевые моноэфиры спиртов, имеющих 1-5 атома углерода. Примерами таких спиртов являются этанол, пропанолы, бутанолы, пентанолы, гексанолы, 2-этилгекса- нол или другие октанолы, метоксиэта- нол, этоксиэтанол, пропоксиэтанол, бутоксиэтанол, диэтиленгликольмономе- тиловый эфир, диэтиленгликольмонобу- тиловый эфир.

Используемые ПАВ могут содержаться в мицеллярных смесях в количестве 0,1-20 мас.%. Однако целесообразно использовать ПАВ в количестве 0,8- 6 мас.% с точки зрения стабильности микроэмульсии и способности понижения межфазного натяжения между нефтью и смесью.

Поскольку в качестве одного из компонентов ПАВ мицеллярных -смесей используется этоксилат, мицеллярные смеси имеют отличную устойчивость к жесткой воде и выносливость к солености. Соответственно, когда мицеллярные смеси инжектируются под давлением в подземные резервуары, микроэмульсии могут сохраняться в широком -интервале составов без изменений их состава при смешении с нефтью и подземной водой. Кроме того, вязкость предложенной мицеллярной смеси может контролироваться в широком интервале путем соответствующего подбора вида гидрофобной группы и подавления количества молей окиси этилена этоксилата и соотношения состава. Учитывая, что микроэмульсии должны сохраняться в подземных резервуарах, вязкость мицеллярных смесей должна быть несколько выше, чем вязкость нефти в подземных резервуарах.

Применение мицеллярной смеси по изобретению позволяет достичь высокой эффективности нефтедобычи в сравнении с той, которая достигается с применением смесей, содержащих нефтяные сульфокислоты, путем использования пластовой воды с высоким интервалом изменения концентрации солей, т.е. от низкой концентрации, при которой нефтяные сульфокислоты (типичные ПАВ для мицеллярных вытесняющих агентов) могут быть использованы, до высокой концентрации, при которой нефтяные использованы быть не могут.

При этом вязкость указанных мицеллярных смесей может нужным образом регулироваться в широком интерва7 1473721

ле путем подбора соответствующего этоксидата. Для этого к мицеллярным смесям могут добавляться обычные загущенные агенты. Примерами загущенных агентов, используемых при образовании мицеллярных смесей, являются гетерополисахариды, продуцируемые микроорганизмами, конденсаты нафталинсульфокислоты и формальдегида, по-JQ ка содержание жидкого топлива в исиакриламиды, полиакрилаты, оксиэтил- целлюлозы, карбоксиметилцеллюлозы и ругие водорастворимые полимерные вещества.

Мицеллярные смеси данного изобре- 15 тения легко получить с помощью любого известного способа. Например, углеводороды,.ПАВ, водная среда и совместные ПАВ могут смешиваться при любом порядке смешения при использо 20 вании обычных смесительных приспособлений, температур смешивания и давлений, при которых производится смешивание.

Добыча нефти из подземных резер- 25 вуаров может осуществляться с помощью любого общепринятого метода ми- целлярной проходки выработки при использовании мицеллярных смесей по изобретению.30

Образование микроэмульсий оценивали визуально, а межфазные натяжения между мицеллярными смесями и нефтью и данные вязкости определяли после образования этих микроэмульсий, причем для визуальной оценки использовали символы: о - образовалась микроэмульсия; х - образовалась суспензия или произошло двухфазное разделение .40

Величины межфазного натяжения между мицеллярными смесями и водой оказались теми же, что и величины межфазного натяжения между мицеллярными смесями, и нефтью. Измеряли эти величины с помощью тензометра типа прибора с вращающейся каплей при 25 С. Значения вязкости определяли также при 25°С с помощью вискозиметра Брук- филда.

Для испытания по определению эффективности нефтедобычи провели с применением стержня из песчаника Бе- реа диаметром 3,8 и длиной 14 см, проницаемость которого составляла приблизительно 500 мД (миллидарси), а пористость - примерно 20%. Стер- жень, в достаточной степени насыщенный рассолом, поместили в оправку

35

45

50

55

8

для стержня, а затем в этот стержень под давлением нагнетали жидкое топливо с расходом потока 6 мл/мин до тех пор, пока полностью не прекрати лось выделение рассола. Затем под давлением с тем же расходом потока нагнетали рассол согласно методу с водяным вытеснителем до тех пор, по50

5 0

0

5

5

0

5

текающей жидкости не достигло уровня ниже 0,1%, т.е. осуществили извлечение жидкого топлива. После осуществления метода с водяным вытеснителем оправку для стержня и микроэмульсии использовали для осуществления метода с мицеллярным вытеснителем. Такие микроэмульсии вначале нагнетали под давлением в стержень в количестве 10 об.% от общего объема пор,а затем под давлением раствор ксантановой смолы в рассоле в количестве до 100 об.% общего объема пор и, наконец, в количестве до 100 об.% от об-1- щего объема пор нагнетали рассол. Таким образом, было извлечено жидкое топливо. Скорость подачи нагнетаемой под давлением жидкости составляла 2 фута/день (0,61 м/день). Эффективность извлечения нефти определяли путем измерения количества воды в стерг жне после испытания согласно толу- ольному азеотропному методу с целью преобразовать выделяемое количество жидкого топлива.

Пример 1. Мицеллярные смешанные композиции приготовили путем смешения 7 мас.% о -олефинсульфона- та натрия С 14-C1g (AOC-Na С Н-С 1-8) с 7 мас.% неионогенных ПАВ (см. табл. 1 ), 6 мас.% н-амилового спирта в качестве совместного ПАВ, 40 мас.% жидкого топлива (жидкое топливо ASTM, образец 2) в качестве углеводорода и 40 мас.% рассола, содержащего 2% хлористого натрия.

Полученные результаты совместно с использованными неионогенными ПАВ показаны в табл. 1.

Пример 2. Мицеллярные смешанные композиции приготовили путем смешения в количествах, указанных в табл. 2, смеси в соотношении 1:1 нефтяного сульфоната натрия TRS-10 (товарный знаке производится фирмой Уитко кемикал корпорейшн,США) или AOC-Na С, в с полиоксиэтилендаури- ловым эфиром (т 3), изопропиловым спиртом или к-амиловым спиртом, жидТаблица З

Изобретение относится к нефтедобывающей пром. Цель - повышение нефтевытесняющей способности состава за счет снижения межфазного натяжения между мицеллярной смесью и нефтью и устойчивостью к жесткой воде. Смесь содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.% : углеводород 10-70

поверхностно-активное вещество (ПАВ) 6-14

спирт 0,8-6

вода 10-80. В качестве ПАВ используют смесь альфа-олефинового сульфоната. Он содержит 12-24 атомов углерода и этоксилата, выбранного из группы, состоящей из (I) полиоэксиэтиленалкилового эфира формулы R₁O - CH₂CH_2M - H, где R₁ - линейная или разветвленная алкильная или алкенильная группа, содержащая от 10 до 18 атомов углерода, M - число 1-10, или из группы (II) полиоксиэтиленалкилфенильного эфира, при массовом соотношении альфа-олефинового сульфоната и этоксилата 5,5-1,5 до 3:6. Данная смесь используется для добычи нефти и представляет собой прозрачные микроэмульсии. Смесь обладает стойкостью к жесткой воде и устойчивостью к солям щелочных металлов. 7 табл.

Между мицеллярнымн смесями к нефтью.

Таблица 4

Полиоксиэтиленнонил- фениловый эфир (п

5), %2,5-1,0 2,0

Изопропиловый спирт,%- 3,03,0

Изобутиловый спирт, %- -- 2,0 0,8 1,5

н-Амиловый спирт, %2,0 Керосин, % 402020 - Жидкое топливо, %40 -- 40 - 15 Рассол 0,5%-ного хлористого натрия, %-50-- - - То же, 2%-ного, %50 -70 То же, 10%-ного, %-72,8 77,5

Морская вода, %- -- 50 Визуальная оценкао оо о о о Межфазное натяжение,

10-3дн/см4,59 6,675,27 1,2 8,7 7,4 Вязкость, сП38 1723 65 13 15 Эффективность извлечения нефти, %88 8788 89 85 87

Между мицеллярными смесями -и нефтью.

AOC-Na С,2 , %-- - - 1,4

AOC-Na CH-C,g, %4,02,0 1,0 3,0 3,6

AOC-Na C4o-Cij4, %1,22,0 1,8 3,0 Полиоксиэтиленлауриловый эфир (),%-- - - 1,5 Полноксиэтиленнонилфениловый эфир (п 5), %2,84,0 5,2 3,0 0,7

Иэопррпштовьй спирт, %-- - 0,5 Изобутиловый спирт, %-- - - 2,8

н-Амиловый спирт, %2,02,0 2,0 0,5

Керосин, %-35 10

Жидкое топливо, %3045 70 Рассол 0,5%-ного хлористого натрия, %20

То же, 2%-ного, %4555 То же, 5%-ного, %60- 80

Визуальная оценкаоо о о о Межфазное натяжение,

НО-Здн/см0,456,32 7,89 9,73 3,2 Вязкость, сП8943 27 57 30 Эффективность извлечения нефти, %8587 86 84 89

Между мицеллярными смесями и нефтью.

Продппяепи .З

Таблица. 6

1473721

1Полиоксиэтиленлауршювый эфиро (т - 2)

2Полиоксиэтиленлауриловый эфиро (т 5)

3То же (т 15)х

4Полиоксиэтиленстеариловый эфиро (т 4)

5То же (т 8)о

6ПолиоксиэтиленоктилфениловыйО эфир (п 2)

7Полиоксиэтиленоктилфениловыйо эфир (п 6)

8Полиоксиэтиленнонилфениловый

эфир (п 5)о

9То же (п 10)о

(п 20)х

11Полиоксиэтилендодецилфениловый

эфир (п 7)о

12То же (п 12)о

13Плуроник

14Плуроник Р-84 х

15Тетроник 702 х

Этиленоксидный продукт присоединения полипропиленгликоля (40% этиленоксида, молекулярный вес полипропиленгликоля 1-200), Продукт присоединения этиленноксида и полипропиленгликоля (40% этиленоксида, молекулярный вес полипропиленгликоля 2250). Продукт присоединения этиленоксида и пропиленгликоля (20% этиленоксида, молекулярный вес полипропиленгликоля 2500). Между мицеллярной смесью и нефтью.

мйиеллярнЫми смесями я жфтшо.

12 Таблица I

62

34

44

36 71

35

6,88 4,72

47 26

7,11 9,72

43 22

Т в л а ц « 2

ким топливом, использованным в примере 1, и рассолом, содержание хлористого натрия в котором составляло 2%.

Полученные результаты совместно с соотношениями между компонентами композиции приведены в табл. 2.

Как видно их табл. 2, мицеллярные смеси, приемлемые для приготовления микроэмульсий, позволяют достичь более высокой эффективности извлечения нефти, чем применение мицеллярных смесей, содержащих нефтяные сульфо- кислоты (см. примеры 22 и 23, а так- же 28 и 29).

Пример 3. Мицеллярные смешанные композиции приготовили путем смешения 14 или 12 мас.% смесей в различных количественных соотношени- ях AOC-Na С (4. -С и полиоксиэтилен- лаурилового эфира (т 3): 6 мас.% н-амилового спирта или 3 мас.% изо- пропилового спирта) 40 мас.% жидкого топлива, использованного в примере 1 .или 30 мас.% керосина и 40 или 55% рассола с содержанием хлористого натрия 2%.

Полученные результаты совместно с соотношениями между компонентами композиции приведены в табл. 3.

Результаты табл. 3 показывают,что весовое соотношение между с(-олефин- суЛьфонатом и этоксилатом должно находиться в интервале 5,5;1,5-3:6, что позволяет приготовить мицеллярные смеси, приемлемые для образования микроэмульсий в широком интервале изменений состава.

Пример 4. Мицеллярные сме- шанные композиции приготовили с использованием в качестве ПАВ ct-оле- финсульфоната, полноксиэтиленлаури- лового эфира и полиоксиэтиленнонил- фенилового эфира.

Q 5

0 5

0

0

5

Полученные результаты совместно с составами мицеллярных смешанных композиций приведены в табл. 4, 5 и 6.

Формула изобретения

Мицеллярная смесь для добычи нефти, содержащая углеводород, поверхностно-активное вещество (ПАВ), спирт и воду, отличающаяся тем, что, с целью повышения нефтевы- тесняющей способности состава за счет снижения межфазного натяжения между мицеллярной смесью и нефтью и устойчивости к жесткой воде, в качестве ПАВ она содержит смесь /-олефиново- го сульфоната, содержащего 12-24 атомов углерода, и этоксилата, выбранного из группы, состоящей из (1)поли- оксиэтиленалкилового эфира формулы

R O -(СНаСНгО Н,

где R1 - линейная или разветвленная алкильная или алкенильная группа, содержащая 10-18 атомов углерода; m 1 ... 10,

или из группы (ii)полисксиэтиленалкилфенильного эфира формулы

R2 O 0 CH2CH2°h;H

где R.J - линейная или разветвленная

алкильная группа, содержащая 6-15 атомов углерода; п 1... 15,

при массовом соотношении о -олефичо- вого сульфоната и этоксилата 5,5:1,5- 3:6 при следующем соотношении компонентов в смеси, мас,%:

Углеводород10-70

ПАВ6-14

Спирт0,8-6,0

Вода10-80

61Полиоксиэтилендециловый эфир (т 1)

62Полиоксиэтиленстеарило- вый эфир (т 10)

63Полиоксиэтиленгексилфв ниловый эфир (п 1)

64Полиоксиэтилендодецил- фениповый эфир (п 15)

65Полноксиэтиленпентаде- цилфениловый эфир (п

12)

66То же (п 15) 67 То же (п 18)

Сравнение.

Таблица 7

74 31 91 22 37

25