Мицеллярный слаг для добычи нефти

 

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 олефинсульфоната, содержащего от 10 до 26 атомов углерода, и сульфонат простого эфира общей формулы R - 0 - ( (R30 )n- R. - 30ЭХ, где R4 алкильная 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 олефинсульфонат 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

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

09) (11) (51)5 Е 21 В 43/22,),,0Я3@6 ;,; -„,@. В". ИИЙ" .,:; щсОТЕКА

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР (21) 3983323/03 (22) 05. 12.85 (31) 59-256450 (32) 06. 12.84 (33) JP (46) 15.05.91. Бюл. N - 18 (71) Лион Корпорейшн (JP) (72) Хироси Морита, Ясуюки Кавада, Юнити Ямада и Тосиюки Укигай (ЗР) (53) 622. 276 (088.8) (56) Патент СССР N - 1349703, кл. E 21 В 43/22, опублик.. 1983. (54) МИЦКПЛЯРНЫЙ СЛАГ ДЛЯ ДОБЫЧИ

НЕФТИ (57) Изобретение относится к нефтедобывающей промьпппенности 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 207-ной концентрации раствор неорганической

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

2 соли. В качестве ПАА слаг содержит смесь внутримолекулярного опефинсульфоната, содержащего от 10 до 26 атомов углерода, и сульфонат простого эфира общей формулы К 4 — Π— (К О)„„(К, О ) — R — 30 Х, где R - алкйльная или алкенильная фенильная группа, содержащая от 12 до 26 атомов углерода; или алкильная или алкенильная группа, содержащая от 10 до 24 атомов углерода, R — С Н4 или С Н6

R g — С Н или С К, Rg — С Hq. или

С Н или СН СН(ОН)СН с и» О, m 0 и n + m = от 0 до 15, Х вЂ” щелочной или щелочноземельньй металл при следующем соотношении компонентов, мас.ч.: внутримолекулярный олефинсульфонат 100, сульфонат простого эфира О, 1-60. Соотношение компоненгов в слаге, мас.Е: ПАА 0,1-15, водный ниже 20Х-ной концентрации раствор органической соли остальное.

2 табл. основном, из поверхностно-активного вещества и водной среды, которая может содержать неорганическую соль.

Поверхностно-активное вещество содержит в качестве основных компонентов внутримолекулярной олефинсульфонат (10-26 атомов углерода), 100 мас . ч. и 0,1-60 мас.ч. сульфоната простого эфира общей формулы

R, -О-jR О)„; (Р, О) — R — So X где R „.- алкильная или алкенилфенильпая группа, содержащая от 12 до

1650016

26 атомов углерода, или алкил или алкенильная группа, содержащая 1024 атомов углерода, R. — С Н{ или Сзн, 5

R g С нф или Сан у

Rq- С Н, или С Н, или сн сн(он)сй„ ш) О (0-10);

n y 0-, (О-1Q)- 10

m + n равно 0-15 (1-10)

Х вЂ” щелочной или щелочноземель ный металл.

На чертеже графически показаны соотношения между пропорцией смеши- 15 ваемых поверхностно-активных веществ, т .е. сульфоната эфира и внутримолекулярного олефинсульфоната, параметром растворимости и оптималЬной соленостью. 20

Мицеллярные слаги, испопьзуемые для изглечения нефти, — это прозрачные или дисперсные жидкости, содержащие в водной среде 0,1 - 15 мас.% повехностно-активного вещества. 25

Внутримолекулярные олефиносульфонаты (ВОС) — это вещества, получаемые сульфированием виутримолекулярных олефинов, содержащих в качестве основного компонента моноолефины, виниленового типа, содержащие 1026 (предпочтительно 12-24 атомов углерода), общей Формулы:

R— - СН=СН=К„

35 где R u R — независимо друг от дру .1 га прямые или с разветвленной цепью насыщенные углеводородные группы, содержащие один или более атомов уг- 40 лерода, при условии, что общее количество атомов углерода в R и К,{ составляет 8-24, они могут содержать около 33% (около одной трети олефинов) или менее тризамещенных моно- 45 олефинов. Сульфированные продукты нейтрализуются соответствующими основаниями, а затем возможен гидролиз нейтрализованных продуктов. Внутримолекулярные олефинсульфонаты, полу- .50 ченные таким способом, обычно содержат около 10-60 мас.% алкенилсульфонатов с двойной связью и около 90-40% оксиалкансульфонатов, а также около 80% или более моносуль)5 фонатов и 20% или менее дисульфонатов. Можно использовать другие внутримолекулярные олефинсульфонаты, с другим процентным содержанием, которые могут быть получены соответствующим выбором условий сульфирования и гидр олиза.

Увеличение числа атомов углерода внутримолекулярного олефина ведет к увеличению пр оцент ног о содержания алкенилсульфоната. С другой стороны увеличение молярного соотношения между сульфирующим агентом и внутримолекулярным олефином во время суль-, 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, предпочтительно О, 1-15%, дисульфоната. При использовании этих внутримолекулярных опефинсульфонатов могут образоваться микр оэмулъсии, 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, NH> и алканоламмоний.

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 0) m (R50) n R+

S05X где R<, R<, R>, R<, Х,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 алкилфенолами 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 ла и воды из подземных пластов, например дождевой, речной, озерной, грунтовой, подтоварной и морской.

В качестве неорганических солей, содержащихся в рассоле, применяют NaCl, КС1, Na<804 NgC1, СаС1 . 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, диалкилсульфосукцинаты, Q-олефинсульфонаты, мыла, этоксилаты алкилфенсаа, этоксилаты высших спиртов, эфиры полиэфирных кислот, алкиламиды жирных кислот и полиоксиэтиленамиды жирных кислот.

Когда необходимо контролировать вязкость слагов мицелл к слагам мицелл могут добавляться известные загущающие агенты, такие как растворимые в воде полимеры, низшие спирты и углеводороды, в частности гетерополисахарицы, производимые микробами, формальдегидные конденсаты нафталинсульфокислоты, полиакриламиды, полиакрилата, оксиэтилцеллюлозы и карбоксиметилцеллюлозы. 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,,низшие спирты, если и используют, то в количестве 27 или менее от массы. Угле1 водороды — это нефть, сжнженный нефтяной газ, сырой газолин (нафта), керосин, дизельное топливо и топочный мазут. Предпочтительно используют добытую нефть благодаря ее низкой себестоимости и доступности, а также изза ее состава, который идентичен или подобен составу нефти, оставшейся в нефтеносном пласте.

При использовании слага мицелл высокая эффективность извлечения нефти может быть достигнута даже в тех слу-.чаях, когда микроэмульсии в подземных пластах разбавлены нефтью и водой.

Количества нефти и,воды, поглощаемые

1650016 результате чего образуются алкилфениловые или алкиловые эфиры. Полученные алкилфениловые или алкиловые эфиры, вступают в реакцию с натрийизотио5 катом, .пропансульфоном или эпихлоргидрином, затем следует реакция с сульфитом натрия. Алкилфенолы, используемые для приготовления сульфонатов эфиров, могут содержать насыщенные или ненасьпценные, прямые или разветвленные алкильные группы. Алифатические спирты могут быть насыщенными или ненасьпценными прямыми или разветвленными первичными или 15 вторичными спиртами. Для приготовления сульфонатов эфиров используют такие окиси алкилена, как окись этилена и окись пропилена, в количестве 1-20 (предпочтительно 1-10) грамм- 20 молекул. Подходящие катионы — это ионы щелочных металлов, ионы щелочноземельных металлов и ионы органического аммония. Предпочтительные катионы Na, К и НП4„ 25

Сульфонаты эфиров, пригодные для использования в мицеллярном слаге— это эфиры сульфоновой кислоты, полученные иэ нонилфенолэтоксилатов (Р 1 -10), октилфенолэтоксилатов (P 1-10), этоксилатов лаурилового спирта (Р 2,3,4,5,7 и 10) зтоксилатов синтетических спиртов с 10-12 атомами углерода (P = 2,3,5,7,9) и этоксилатов синтетических спиртов с 12-14 атомами углерода (Р = 2,3,5, 35

7и 9).

Сульфонаты эфиров. вводят в мицеллярный слаг в количестве 0,1-60 мас.ч. (предпочтительно 0,5-50 мас.ч.) . Ког- 40 да используют слишком малое количество сульфоната эфира, образование желаемой микроэмульсии затруднено. Если используют слишком большое колиб чество сульфоната эфира, эффект, дос- 45 тигаемый вводом мицеллярного слага, уменьшается из-за снижения растворяемос ти.

Воду или рассол, содержащие неорганическую соль в концентрации

0-20Х (предпочтительно О, 1-15X), 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, используемая при образовании мицеллярного слага состоит из мягкой воды, рассо1650016

Сравнительный пример 1а. Используют 7:3 (по массе смесь С у-С.р ВОСмикроэмульсиями, 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 смешива- 10 ния и давления.

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 полиакриламиды и полисахариды,. и производные целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлозы и оксиэтилцеллюлозы), вводятся в нагнетательную сква-. жину с тем, чтобы вытеснить оставшуюся в пласте нефть в сторону продук-. тивной скважины и добыть нефть через нее. Подходящее количество слагов мицелл закачивают в нагнетательную скважину в количестве 5-200Х от объема пор подземных пластов, однако это количество — некритическое.

Пример 1. Водные растворы поверхностно-активных веществ получают растворением,7:3 (по массе) смеси

С -С у BOC-На и синтетического

С -С 1g спирта этокси (Р=З)-пропансульфоната в качестве поверхностноактивного компонента в различных концентрациях. в водном 1-15Х-ном растворе NaC1. 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 NaC1 меняется от 1 до 15Х для каждой концентра-, I ции поверхностно-активного вещества, приведенной в табл.1}.

Na и изобутанола вместо смеси С С ВОС-Na — эфир сульфокислоты., H P H M е р 2. Смеси CtS C20 ВОСИа и синтетического С -С1 разветвленного вторичного спирта этокси (Р=З)пропансульфоната, смешанные в различных пропорциях в качестве поверхностно-активного вещества с 5 мл водного раствора NaC1 при различных концентрациях и 5 мл додекана помещают в пробирки с тем, чтобы концентрация поверхностно-активного вещества была 47..

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 микроэмульаию 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. Прбводят по примеру 2, но используют водный раствор NaC1 содержащий 4Х С1д-С

ВОС-Na и 2Х амилового спирта. Оптимальная соленость и параметр растворимости в этом случае составляют соответственно 1,8Х и 8, 1 см /r.

Пример 3. Полупрозрачную однородную жидкость для добычи нефти получают перемешиванием 2Х С --С4

ВОС-Na и 27 С б-С о ВОС-Na, 17 октилфенопэтокси(Р=2)-,этансульфоната

10 гептана и 907 рассола, содержащего 3,6Х NaC1, 0,27. CaCl и 0,17 М8С1

Опыт по добыче нефти проводят на керне из.песчаников Береа длиной

28 см и диаметром 3,8 см с проницаемостью 200 мЦ и пористостью около

20 . Керн, достаточно насыщенный рассолом, содержащим 6,27. НаС1, 0,37.

CaCl и 0,017 MgCl поместили в керZ нодержатель. В него под давлением закачали топочный мазут со скоростью

1650016

6 см /мин до прекращения появления рассола ..Затем рассол под давлением вводили с той же скоростью в воду заводнения до тех пор, пока содержание топочного мазута в потоке не стало ниже 0,1Х. В результате извлекли нефть. После заводнения кернодержатель и слаг мицеллы помещают в ванну с постоянной температурой 80 С. 10

Слаг мицелл сначала вводят в керн под давлением в количестве 107, об объема пористого пространства, затем 1Х-ный водный раствор NaC1, соцержащи" 1500 м.д. ксантановой смолы, накачивают под давлением в количестве 1007 от объема пористого пространства и, наконец, 17-ный водный раствор NaC1 закачивают под давлением в объеме 1007, от объема пористого пространства. В результате извлекают топочный мазут. Скорость закачки под давлением составляет 0,3046 м в день.

Эффективность извлечения нефти определяют, измеряя количество воды 25 в керне после опыта азеотропным спо; собом в толуоле в пересчете добытого: количества на топочный мазут. Нефтеотдача составляет 93Х, Пример 4. Полупрозрачный слаг мицелл для добычи нефти готовят перемешиванием ЗХ С -С ВОС-Na, 37. ок.тилфенолэпокси(Р=7)-пропансульфоната и 947. рассола, содержащего 10,4Х

NaCl, 1,3Х СаС1 и 0,27. МяС1

Опыт по добыче нефти выполняют так же, как в примере 3, с испсльз ованием для добычи нефти мицеллярного слага, полученного при 50 С но рассол, используемый при приготовлении слага для добычи нефти, также исполь40 зуют в качестве рассола, закачиваемого в керн, и для приготовления полимерного раствора.

Нефтеотдача в этом опыте составляет 89Х.

Пример 5. Полупрозрачный

I слаг мицелл для добычи нефти бып при.готовлен при перемешивании 0,97 С „С р ВОС-Na, 3, 5Х С 1 -С <О ВОС-Na, 0,67. С1 -С 4 ВОС разветнленного вто- 50 ричного спирта этокси(Р=З)-гидроксипропансульфата, 4Х н-додекана и 917 рассола, содержащего 2,27. NaC1, 0,497.

CaClg и 0,1X MgClg.

Опыт по добыче нефти выполняют также, как в примере 3 при 50 С с ис4 пользованием для добычи нефти слага мицелл, полученного указанным образом. В этом опыте состав рассола,X:

NaCl 4,56; СаС1 1; MgC1< 0,21, соленость полимерного раствора 1Х NaC1, соленость конечного рассола 0,57 NaC1 а в качестве углеводорода бып использован н-додекан.

Нефтеотдача в этом опыте 91Х.

В табл .2 представлены данные, полученные по примеру 5.

Формула изобр ет ения

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

-О-(К О) — (К О) „Н4 ЯО Х> где R „— алкильная или алкенильная фенильная группа, содержащая от 12 до 26 атомов углерода, или алкильная или алкенильная группа, содержащая 10-24 атомов углерода, R — С Н4 или С Н6, R> — С Н4 или C>Hq

К4 — С Н4, С H или СН СН(ОН)СН с и О; m О и n+m = от О до 15, Х вЂ” щелочной или щелочноземельный металл, при следующем соотношении компонентов, мас.ч.

Внутримолекулярный олефинсульфонат . 100

Сульфонат простого эфира . О, 1-60 причем поверхностно-активный агент в мицеллярном слаге содержится в концентрации О, 1-15 мас . X .

165001б

Таблица 1

Пример

Концентрация поверхностно-активСравнительный пример

1а ного вещества,X

П р и м е ч а н и е. Π— наблюдается формирование микроэмульсии в средней фазе смеси, Х - формирование микроэмульсии не наблюдалось в средней фаэе смеси R - 0(СН СН О)ЗСНаСНЗСН2$0 Яа °

2.

R - C«-C»

1 .Т а б л и ц а 2

Опыт по примеру 5

Г Г Х

ВОСоХ

С (ф 15

9,5

10,0

С f$- g7

С8 to

0,07

0,4

С о - 26

Сульфонат эфира, Х:

Октилфенолэтоксиэтан сульфонат (Р=2) 5,0

Додецилфенолэ т оксигидр окснлпропан сульфонат (Р=10) 0,5

С О, -синт етический спирт этоксипропан сульфонат (Р=1) 0,03

С,2о -синтетический спирт этоксипропан сульфонат (Р=8) О, 1

Компонент и показатель

4

2

0,5

0,1

0

0

0

0

0

0 х

Х х

Х

14

16 50016

Продолжение табл. 2

Опыт по примеру 5

Компонент и показатель а б в . г

5 0 5,0 н-Дод екан, 7.

Водный раствор хлористого натрия, Х

80,0

99,5

85,0

99,9

Концентрация хлористого натрия, Ж

2,5

7,3

6,1

2,1

Концентрация соли в воде нефтяного

1 слоя, Х хлористого натрия

2,6

2,4

8,1

7,0

Количество жидкой инжекции, Х объема скважины

100

200

7,5

5 0

Доб ыча н еф ти, 7.

88

92

10

f0 О

0/1м гп)ьв м)ьп ьп(ап юц(гп по)о

М 1

Составитель И. Лопакова

Редактор Л. Пчолинская- Техред М.Иоргентал Корректор Т. Палий

Тираж 373

Заказ 1527

Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, NocKBa, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-иэдательский комбинат "Патент", r.Óæãîðîä, ул. Гагарина,101