Мицеллярный слаг для добычи нефти Советский патент 1991 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно к мицеллярному слагу, способному поглощать большие количества нефти и солевого раствора в получаемых микроэмульсиях и имеющему хорошую стабильность и высокую способность извлекать нефть из подземных нефтеносных пластов.

Цель изобретения - повышение нефтеотдачи .

Мицеллярный слаг используют при извлечении нефти Слаг состоит, в

основном, из поверхностно-активного вещества и водной среды, которая может содержать неорганическую соль Поверхностно-активное вещество содержит в качестве основных компонентов внутримолекулярной олефинсульфо- нат (10-26 атомов углерода),100 мае .ч . и 0,1-60 маСоЧ„ сульфоната простого эфира общей формулы

R ч-0-(кгО)И1- (RjOJn - R. - S03X,

где R - алкильная или алкенилфе- нильная группа, содержащая от 12 до

РЭ

ы

26 атомов углерода, или алкип или

алкенильная группа, содержащая 1024 атомов углерода}

Ra- . или C3HS;

RJ - . или С3Н6;

4- . или или СН4СН(ОН)СНг;

(0-10);

njyO; (0-1Q)

т + п равно 0-15 (1-Ю)

X - щелочной или щелочноземель ный металл с

На чертеже графически показаны соотношения между пропорцией смеши- ваемых поверхностно-активных веществ, т,е„ сульфоната эфира и внутримолекулярного олефипсульф оната, параметром растворимости и оптимальной соленостью,

Мицеллярные слаги, используемые для извлечения нефти, - это прозрачные или дисперсные жидкости, содержащие в водной среде 0,1 - 15 мас.% повехностно-активного вещества.

Внутримолекулярные олефиносулъфо- наты (ВОС) - это вещества, получаемые сульфированием внутримолекулярных олефинов, содержащих в качестве основного компонента моноолефины,

виниленового типа, содержащие 10- 26 (предпочтительно 12-24 атомов углерода), общей формулы:

R - СН СН R

где R и R - - независимо друг от друга прямые или с разветвленной цепью насыщенные углеводородные группы, содержащие один или более атомов уг- лерода, при условии, что общее количество атомов углерода в R и R t составляет 8-24, они могут содержат около 33% (около одной трети олефи- нов) или менее тризамещенных моно- олефинов с Сульфированные продукты нейтрализуются, соответствующими основаниями, а затем возможен гидролиз нейтрализованных продуктов,, Внутримолекулярные олефинсулъфонаты, полу- ченные таким способом, обычно содержат около 10-60 мас,% алкенил- сульфонатов с двойной связью и около 90-40% оксиалкансульфонатов, а также около 80% или более моносуль- фонатов и 20% или менее дисульфона- тов„ Можно использовать другие внутримолекулярные олефинсульфонаты, с другим процедтным содержанием, кото

5 0

5

0

5

0 45 50

рые могут быть получены соответствующим выбором условий сульфирования и гидролиза.

Увеличение числа атомов углерода внутримолекулярного олефина ведет к увеличению процентного содержания алкенилсульфоната. С другой стороны увеличение молярного соотношения между сульфирующим агентом и внутримолекулярным олефином во время сульг фирования ведет к увеличению процентного содержания дисульфоната.

Внутримолекулярные олефинсульфонаты, пригодные для использования, должны содержать 40% и более, предпочтительно 45-90%, гидроксиалкансульфонатов и 20% или менее, предпоч- тительно О,1-15%, дисульфоната. При использовании этих внутримолекулярных олефинсульфонатов могут образоваться микроэмульсии, имеющие достаточно низкое поверхностное натяжение, благодаря чему увеличивается эффективность извлечения нефти.

Внутримолекулярные олефинсульфонаты могут использоваться в виде солей щелочных металлов, солей алюминия и их органических аминосолей Предпочтительные катионы - Na, К, Ш и ал- каноламмоний.

Внутримолекулярные олефинсульфо- )наты, используемые при образовании мицеллярных слагов: внутримолекулярные олефинсульфонаты, содержащие 12, 13,14,15,16,18,20,22,24, 12-16, -13-14, 14-16, 14-18, 15-17, 16-18, 17-20 и 20-24,26 атомов углерода. Эти сульфонаты могут использоваться по отдельности или в любой комбинации друг с другом.

Сульфонаты эфиров - это вещества, имеющие общую формулу

R, - О - (RgO)- ()n - Rf- so,x,

где R,p R2, Rj, RH, X,m,n - указаны.

Эти сульфонаты эфиров могут быть получены следующим образом„

Окиси алкилена с 2-4 атомами углерода (предпочтительно 3 атома углерода) подвергают взаимодействию с ал- килфенолами с 12-26 атомами углерода (предпочтительно 14-24 атомов углерода) или алифатическим спиртом с 8-24 атомами углерода (предпочтительно с 10-20 атомов углерода), в

результате чего образуются алкилфени ловые или алкиловые эфиры. Полученны алкилфениловые или алкиловые эфиры ,вступают в реакцию с натрийизотио- натом, пропансульфоном или эпихлор- гидрином, затем следует реакция с сульфитом натрия. Алкилфенолы, используемые для приготовления сульфо- натов эфиров, могут содержать насыщенные или ненасыщенные, прямые или разветвленные алкильные группы. Алифатические спирты могут быть насыщенными или ненасыщенными прямыми или разветвленными первичными или вторичными спиртами. Для приготовления сульфонатов эфиров используют такие окиси алкилена, как окись этилена и окись пропилена, в количестве 1-20 (предпочтительно 1-10) грамм молекул. Подходящие катионы - это ионы щелочных металлов, ионы щелочноземельных металлов и ионы органического аммония. Предпочтительные катионы Na, К и N11 ф,

Сульфонаты эфиров, пригодные для использования в мицеллярном слаге - это эфиры сульфоновой кислоты, полученные из нонилфенолэтоксилатов (Р 1 -10), октилфенолэтоксилатов (Р 1-10),, этоксилатоз лаурилового спирта (Р 2,3,4,5,7 и 10) этоксила- тов синтетических спиртов с 10-12 атомами углерода (Р 2,3,5,7,9) и этоксилатов синтетических спиртов с 12-14 атомами углерода (Р 2,3,5, 7 и 9).

Сульфонаты эфиров вводят в мицелляр- ный слаг в количестве 0,1-60 мае.ч. (предпочтительно 0,5-50 мае.ч.). Когда используют слишком малое количество сульфоната эфира, образование желаемой микроэмульсии затруднено. Если используют слишком большое количество сульфоната эфира, эффект, дос- тигаемый вводом мицеллярного слага, уменьшается из-за снижения растворяемости.

Воду или рассол, содержащие неорганическую соль в концентрации 0-20% (предпочтительно 0,1-15%), используют в качестве водной среды для получения мицеллярного слага, поскольку поверхностно-активные вещества, используемые в мицеллярном слаге, противостоят воздействию соли и жесткой воды. Водная среда, исполь- дуемая при образовании мицеллярного слага состоит из мягкой воды, рассо

10

15

20

25

$

ла и воды из подземных пластов, например дождевой, речной, озерной, грунтовой, подтоварной и морской. В качестве неорганических солей, содержащихся в рассоле, применяют NaCl, КС1, , MgCli, СаС1г. Двухвалентные ионы металлов, в частности ион Mg и ион Са, применяются в количестве до 5000 ч„ на млн„

Мицеллярный слаг, пригодный к использованию при добыче нефти, может содержать вспомогательные поверхностно-активные вещества, в частности анионные поверхностно-активные вещества и неионные поверхностно-активные вещества, такие как нефтяные сульфонаты, алкилбензолсульфонаты, сульфонаты полиоксиэтиленалкиловых эфиров сульфокислоты, диалкилсульфо- сукцинаты, о -олефинсульфонаты, мыла, этоксилаты алкилфенола, этоксилаты высших спиртов, эфиры полиэфирных кислот, алкиламиды жирных кислот и полиоксиэтиленамиды жирных кислот.

Когда необходимо контролировать вязкость слагов мицелл к слагай мицелл могут добавляться известные загущающие агенты, такие как раствори- 3Q мые в воде полимеры, низшие спирты и углеводороды, в частности гетеро- полисахариды, производимые микробами, формальдегидные конденсаты нафталин- сульфокислоты, полиакриламиды, по- лиакрилата, оксиэтилцеллюлозы и карб- оксиметилцеллюлозы. В качестве низших спиртов могут использоваться в слаге прямые и разветвленные спирты с 1-8 атомами углерода. Однако, поскольку применение слишком большого количества этих низших спиртов приводит к уменьшению нефтеотдачи, изшие спирты, если и используют, то в количестве 2% или менее от массы. Углеводороды - это нефть, сжиженный нефтяной газ, сырой газолин (нафта), керосин, дизельное топливо и топочный мазут. Предпочтительно используют добытую нефть благодаря ее низкой себестоимости и доступности, а также из- за ее состава, который идентичен или подобен составу нефти, оставшейся в нефтеносном пласте.

При использовании слага мицелл вы- 5 сокая эффективность извлечения нефти может быть достигнута даже в тех случаях, когда микроэмульсии в подземных пластах разбавлены нефтью и водой. Количества нефти и воды, поглощаемые

5

0

0

микроэмульсиями, могут заметно возрастать.

Слаги мицелл могут быть легко получены любым известным способом Например, ингредиенты,включающие поверхностно-активные вещества и водную среду, могут смешиваться в любом порядке с использованием обычных смесителей (мешалок), температуры смешивания и давления о

Нефть из подземных пластов, используя предлагаемые слаги мицелл, можно добывать любым способом, например, способом, с помощью которого слаг подается под давлением по крайней мере в одну нагнетательную скважину в подземный нефтеносный пласт, ; а затем по крайней мере одна вытесняющая жидкость, такая как вода для заводнения и/или водный раствор вышеуказанного загустителя (т.е. биополимеры, такие как ксантановые смолы, гидрофильные полимеры, такие как по- лиакриламиды и полисахариды, и производные целлюлозы, такие как карбок- симетшщеллюлозы и оксиэтилцеллюлозы) , вводятся в нагнетательную скважину с тем, чтобы вытеснить оставшуюся в пласте нефть в сторону продуктивной скважины и добыть нефть через нее„ Подходящее количество слагов мицелл закачивают-в нагнетательную скважину в количестве 5-200% от объема пор подземных пластов, однако это количество - некритическое.

Пример 1 о Водные растворы поверхностно-активных веществ получают растворением 7:3 (по массе) смеси С( BOC-Na и синтетического с «.С 13 спирта этокси ()-пропан- сульфоната в качестве поверхностно- активного компонента в различных концентрациях-в водном 1-15%-ном растворе NaCl, 5 мл каждого из полученных растворов поверхностно-активного вещества перемешивают в течение 10 мин, при 50°С с 5 мл сырой нефти Сарукава. После отстоя смеси визуально заметно образование микроэмульсии.

Результаты приведены в табл„1 (концентрация раствора NaCl меняется от 1 до 15% для каждой концентрации поверхностно-активного вещества, приведенной в табл „О

Сравнительный пример 1а. Используют 7:3 (по массе смесь C+g-C j BOC

0

5

0

5

0

5

0

5

Na и изобутанола вместо смеси CftBOC-Na - эфир сульфокислоты.,

П р и м е р 2. Смеси Cta-C2o BOC- Na и синтетического С1г-С разветвленного вторичного спирта этокси ()пропансульфоната, смешанные в различных пропорциях в качестве поверхностно-активного вещества с 5 мл водного раствора NaCl при различных концентрациях и 5 мл додекана,помещают в пробирки с тем, чтобы концентрация поверхностно-активного вещества была 4% о

I

Содержимое пробирок перемешивают в течение 10 мин при 50°С, После отстоя образуется микроэмульсия.

По результатам этих опытов определяют оптимальную концентрацию хлористого натрия (количество додекана и водного раствора хлористого натрия внедрявшиеся в микроэмульеию средней фазы,должны быть одинаковыми). Мерой растворимости считается количество н-додекана или водного раствора хлористого натрия на 1 г поверхностно-активного вещества при оптимальной концентрации соли

Корреляция между оптимальной концентрацией соли и растворимостью и соотношением поверхностно-активных веществ в смеси показана на чертеже.

Сравнительный пример 2а. Проводят по примеру 2, но используют водный раствор NaCl, содержащий 4% BOC-Na и 2% амилового спирта. Оптимальная соленость и параметр растворимости в этом случае составляют соответственно 1,8% и 8,1 см3/г.

П р и м е р 3. Полупрозрачную однородную жидкость для добычи нефти получают перемешиванием 2% С ig--C к BOC-Na и 2% C1S-C20 BOC-Na, 1% ок- тилфенол этокси () -тэтансульфоната 10% гептана и 90% рассола, содержащего 3,6% NaCl, 0,2% СаС1е и 0,1%MgCl Опыт по добыче нефти проводят на керне из песчаников Береа длиной 28 см и диаметром 3,8 см с проницаемостью 200 мД и пористостью около 20%. Керн, достаточно насыщенный рассолом, содержащим 6,2% NaCl, 0,3% CaCl и 0,01% MgClz поместили в кер- нодержательо В него под давлением закачали топочный мазут со скоростью

91650016

6 см3/мин до прекращения появления

Опыт по добыче не же, как в примере 3 пользованием для доб мицелл, полученного зом. В этом опыте со NaCl 4,56; M ность полимерного ра соленость конечного а в качестве углевод зован н-додекан.

25

рассола. Затем рассол под давлением вводили с той же скоростью в воду заводнения до тех пор, пока содержа- ние топочного мазута в потоке не стало ниже 0,1%„ В результате извлекли нефтьо После заводнения кернодер- жатель и слаг мицеллы помещают в ванну с постоянной температурой 80°С. ю

Слаг мицелл сначала вводят в керн под давлением в количестве 10% об объема пористого пространства, затем 1%-ный водный раствор NaCl, содержащий 1500 м. д. ксантановой смолы, 15 ченные по примеру 5, закачивают под давлением в количестве 100% от объема пористого пространства и, наконец, 1%-ный водный раствор NaCl закачивают под давлением в объеме 100% от объема пористого 20 пространства. В результате извлекают топочный мазут. Скорость закачки под давлением составляет 0,3046 м в день.

Эффективность извлечения нефти определяют, измеряя количество воды в керне после опыта азеотропным способом в толуоле в пересчете добытого, количества на топочный мазут. Нефтеотдача составляет 93%,

П р и м е р 4. Полупрозрачный слаг мицелл для добычи нефти готовят перемешиванием 3% Cij-Cf BOC-Na, 3% ок- .тилфенолэпокси()-пропансульфоната и 94% рассола, содержащего 10,4% NaCl, 1,3% СаС1г и 0,2% MgCl,

Опыт по добыче нефти выполняют также, как в примере 3, с использованием для добычи нефти мицеллярного слага, полученного при 50°С, но рассол, используемый при приготовлении слага для добычи нефти, также используют в качестве рассола, закачиваемого в керн, и для приготовления полимерного раствора.

Нефтеотдача в этом опыте составляет 89%.

Пример 5 0 Полупрозрачный слаг мицелл для добычи нефти был приготовлен при перемешивании 0,9% С 15- С 1 BOC-Na, 3,5% BOC-Na, 0,6% С12-С 4 КОС разветвленного вто- 50 ричного спирта этокси()-гидрокси- пропансульфата, 4% н-додекана и 91% рассола, содержащего 2,2% NaCl, 0,49% CaClz и 0,1% MgCl2.

30

Нефтеотдача в это

В табл„2 представ

Формула изо

Мицеллярный слаг д содержащий основной п тивный агент и водный нической соли, отл с я тем, что, с цел нефтеотдачи, в качес активного агента миц содержит смесь внутр олефинсульфоната, со до 26 атомов углерод простого эфира общей

КГ0-(Кар)„Г (R,0

где R4 - алкильная ил 35 фенильная группа, сод до 26 атомов углерода ная или алкенильная г жащая 10-24 атомов уг RЈ - С2Н или СЭН R, - СгН4 или С3Н R4 - СгН4, CjHg ил с п О; m О и n+m

X - щелочной или ный металл, при следу нии компонентов, мае„ Внутримолекулярный олефин- сульфонат10

Сульфонат простого

эфира0,

причем поверхностно-а в мицеллярном слаге с концентрации 0,1-15 м

40

45

10

Опыт по добыче нефти выполняют так же, как в примере 3 при 50dC с использованием для добычи нефти слага мицелл, полученного указанным образом. В этом опыте состав рассола,%: NaCl 4,56; MgCl2 0,21, соленость полимерного раствора 1% NaCl, соленость конечного рассола 0,5% NaCl а в качестве углеводорода был использован н-додекан.

ченные по примеру 5,

ные по примеру 5,

Нефтеотдача в этом опыте 91%.

В табл„2 представлены данные, полу

ченные по примеру 5,

Формула изобретения

Мицеллярный слаг для добычи нефти, содержащий основной поверхностно-активный агент и водный раствор неорганической соли, отличающий- с я тем, что, с целью повышения нефтеотдачи, в качестве поверхностно- активного агента мицеллярный слаг содержит смесь внутримолекулярного олефинсульфоната, содержащего от 10 до 26 атомов углерода, и сульфонат простого эфира общей формулы

КГ0-(Кар)„Г (R,0)h- R4- S09X,

где R4 - алкильная или алкенильная фенильная группа, содержащая от 12 до 26 атомов углерода, или алкильная или алкенильная группа, содержащая 10-24 атомов углерода, RЈ - С2Н или СЭН6, R, - СгН4 или С3Н6 R4 - СгН4, CjHg или СН2СН(ОН)СНг с п О; m О и n+m от 0 до 15,

X - щелочной или щелочноземельный металл, при следующем соотношении компонентов, мае„ч. Внутримолекулярный олефин- сульфонат100

Сульфонат простого

эфира0,1-60

причем поверхностно-активный агент в мицеллярном слаге содержится в концентрации 0,1-15 мас„%0

II

1650016

Таблица 1

12

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и предназначено для. поглощения .больших ,количеств нефти и солевого раствора в получаемых микроэмульсиях„ Цель - повышение нефтеотдачи„ Слаг содержит в основном поверхностно-активный агент (ПАА) и водный ниже 20%-ной концентрации раствор неорганической соли с В качестве ПАА слаг содержит смесь внутримолекулярного олефинсуль- фоната, содержащего от 10 до 26 атомов углерода, и сульфонат простого эфира общей формулы R - 0 - ( (R30 )n- R. - 30ЭХ, где R4 алкиль- ная или алкенильная фенильная группа, содержащая от 12 до 26 атомов углерода; или алкильная или алкенильная группа, содержащая от 10 до 24 атомов углерода, R - . или С3Нб; R3 С или С3НЙ; R4 - . или С3НЈ или СН2СН(ОН)СН2 с п 0, и n + m от 0 до 15, Х- щелочной или щелочноземельньтй металл при следующем соотношении компонентов, маСоЧо внутримолекулярный олефин- сульфонат 100, сульфонат простого эфира 0,1-60„ Соотношение компонентов в слаге, мас.%: ПАА 0,1-15, водный ниже 20%-ной концентрации раствор органической соли остальное. 2 табл. (О (Л

Примечание. О- наблюдается формирование микроэмульсии в средней фазе смеси.

X - формирование микроэмульсии не наблюдалось в средней фазе смеси

R - OCCHgCHjp CHjCHjCHjSOjNa- - R - С1г-С,5

Таблиц

ОС,/5

.

С а- го0,07

ульфонат эфира, %:

Октилфенолэтоксиэтан сульфонат ()Додецилфенолэт оксигидроксилпропад сульфонат ()--0,5

С 0иЈ-синтетический спирт этоксипропан сульфонат

()0,03

.-синтетический спирт этокси- пропан сульфонат ()-0,1

10,0

5,0

13

Водный раствор хлористого натрия, %

Концентрация хлористого натрия, %

Концентрация соли в воде нефтяного слоя, % хлористого натрия

Количество жидкой инжекции, % объема скважины

Добыча нефти, %

OilOO 20/60

40J60 60/40 вО/20 100/0 ЯУ

Составитель И, Лопакова Редактор Л. Пчолинская- Техред М.МоргенталКорректор Т. Палий

Заказ- 1527

Тираж 373

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

1650016

14 Продолжение табл. 2

99,5 2,1

2,4

100 88

85,0 7,3

8,1

7,5 91

80,0 6,1

7,0

5,0 92

Подписное