Мицеллярная смесь для добычи нефти

ОЮЗ СОВЕТСНИХ ОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИН 721 АЗ(5 1 В 432 ГОСУДАРСТВЕННЫПО ИЗОБРЕТЕНИЯМПРИ ГКНТ СССР ОМИТЕТОТНРЦТИЯ 8 Х,ЮЮ 31 Ю 6 Б: ЭТЕРНА ИЕ ИЗ ИСА ЕНИЯ К ПАТЕН(21) 4 (22) 1 (41) 5 (42) 144 Л экого наа содержит льфоната и лефиновоговыбранного полиокси- формулы есьокснлат ВО СН 2 СН 2 О ннаяьная18 лкил и 56489 /2 4-045.04.847-0402906.04.82(56) Патент США 9 451.2401, кл. Е 21 В 44/22, опублик. 1985(54) МИЦЕЛЛЯРНАЯ СМЕСЬ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ(57) Изобретение относится к нефте" добывающей пром-сти. Цель - повыше ние нефтевытесняющей способности состава за счет снижения межфа тяжения между мицеллярной смесью и нефтью и устойчивости к жесткой воде. Смесь содержит следующие компоненты при их соотношении, мас.Ж: угИзобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к добыче нефти с применением мицеллярной смеси, способной образовывать, микроэмульсии с высокоминерализован" ной водой.Цель изобретения - повышение нефтевытесняющей способности состава за счет снижения межфазного натяжения между мицеллярной смесью и нефтью и устойчивости к жесткой водеМицеллярная смесь для добычи нефти состоит иэ углеводорода, воды и спирта, ПАВ, причем в качестве ПАВ леводород 10-70; поверхностно-актив"ное вещество (ПАВ) 6-14; спирт 0,86; вода 10-80. В качестве ПАВ используют смесь А"олефинового сульфоната.Он содержит 12-24 атомов углерода иэтоксилата, выбранного из группы,состоящей из (1)полиоэксиэтиленалкилового эФира формулы Б О (СН 2 СН 20)- Н,где К - линейная или разветвленнаяалкильная или алкенильная группа,содержащая от 1 О до 18 атомов углерода, ш - число 1-10, или из группы(Ы)полиоксиэтиленалкилфенильногоэфира, при массовом соотношении с(олефинового сульфочата и этоксилатаот 5,5-1,5 до 4:6, Данная смесь используется для добычи нефти и представляет собой прозрачные микроэмульсии. Смесь обладает стойкостью кжесткой воде и устойчивостью к солямщелочных меТаллов.табл. иэ группы, состоящеи и этиленалкилового эфира К, - линейная или разветв алкильная или алкен группа, содержащая 1 атомов углерода; ш - число 1 - 10, группа (1)полиоксиэтиленильные эфиры Формулыв;С-о-(сн,сн,о) - и,де К - линейная и разветвленная алкильная группа, содержащая 56-15 атомов углерода;и - число 1-15,при массовом соотношении 1-олефинового сульфоната к этоксилату 5,5:1,53:6 при следующем соотношении компонентов, мас.7.:Углеводород 10-70ПАВ 6-14Спирт 0,8-6Вода 10-80Мицеллярные смеси, используемыедля добычи нефти, представляют собойпрозрачные микроэмульсии. Водная среда, используемая при образовании мицеллярной смеси, включает мягкую воду, воду, содержащую неорганическиесоли, и солевые растворы. Например,при образовании мицеллярной смеси могут использоваться дождевая вода,речная вода, озерная вода, подпочвенная вода, вода нефтяных пластов иморская вода.Мицеллярные смеси обладают отлич"ной стойкостью к жесткой воде и устойчивостью к солям щелочных метал 36лов. Для получения мицеллярных смесей может использоваться вода или солевой раствор (рассол), содержащийпримерно 0-10 мас. , преимущественно0,1-8 мас.Х неорганических солей. Ти пичными примерами неорганических солей, содержащихся в воде (или рассоле), являются хлористый натрий, КС 1,сульфат натрия и сульфат калия. Например, морская вода содержит около ,403,5 мас.7. неорганических солей, включающих около 1600 ч.млн.долей в расчете на ионы магния, ионы двухвалентного металла.45Подходящими сульфонатами Ы "олефина, содержащимися в качестве одного компонента смеси ПАВ в мицеллярных смесях, являются сульфонаты, имеющие 10-30 углеродных атомов, выбираемые 50 соответствующим образом в зависимости от характера нефтяных месторождений и подземных источников и от видов воды (или рассола) и используемых ПАВ. с 1-Олефиновые сульфонаты 55 представляют собой преимущественносульфонаты, содержащие 50 мас.З или более Ы-олефиновых сульфонатов, имеющих 14-22 атома углерода. И-Олефиновыми сульфонатами могут быть их щелочно-металлические соли, аммониевые соли и соли органических аминов, В большинстве случаев контр- катионами являются натрий, калий, аммоний и алкеноламмоний. Легко доступными по низкой цене являются натрие" вые соли.Примерами -олефиновых сульфонатов,используемых при образовании ми целлярных смесей данного изобретения, являются 1-додеценсульфонат, 1-тетрадеценсульфонат, 1-гексадецен-. сульфонат в-олефиновые сульфонаты . (АОС), имеющие 10-14 атомов углерода, АОС, имеющие 14-16 атомов углеро" да, АОС, имеющие 14"18 атомов углеро,да, АОС, имеющие 16-18 атомов углерода, и АОС, имеющие 20-24 атомов уг" лерода.Этоксилаты, содержащиеся в качестве другого компонента ПАВ в мицелляр.ных смесях, представляют собой этоксилаты, имеющие следующие общие формулыВ 0-(СН 2 СН 20)- Н, 1, В.4 -0-(СНСНО)"Нгде К - алкильная или алкенильнаягруппа с прямой или разветвленной цепью, содержащая 1018 атомов углерода;К - алкильная группа с прямойили разветвленной цепью, содержащая 6-15 атомов углеродафш = 1-10и = 1-15.Типичными примерами полиоксиэтиленаклиловых эфировимеющих общуюформулу 1, являются полиоксиэтиленгексиловый эфир (ш = 1), полиоксиэтиленоктиловый эфир (ш = 2), полиоксиэтилендециловый эфир(ш2,5), полиоксиэтилендодециловый эфир (ш - 3),полиоксиэтилентетрадециловый эфир(и = 2), полиоксиэтиленнонилфениловыйэфир (и = 4,5 и 6), полиоксиэтилендецилфениловый эфир (и = 6), полиок 5 14 73сиэтплентетрадепилфепиловый эфир (и7), полиоксиэтплентетрадецилфениловый эфир (и = 8) и полиоксиэтиленпентадецилфенилоный эфир (и = О).Интервалы состава мицеллярных сме 5сей, способных образовывать микроэмульсии, изменяются н зависимости отсоотношения Ы -олефинсулъфоната иэтоксилата в мицеллярных смесях. Иикроэмульсии могут образовываться н широком интервале состава. Поэтому,когда миделлярные смеси инжектируются под давлением в подземные резервуары, микроэмульсии могут в широкоминтервале состава удерживаться от изменения их состава, вызываемого присмешении с нефтью и подземной водой.Весовое отношение -олефинсульфонатак этоксилату, составляющее меньшееили большее, чем упомянутый интервалсостава, приводит в результате к узкому интервалу состава, способномуобразовывать микроэмульсии, а поэтомуявляется непригодным для практическо" 25го использования,Мицеллярные смеси содержат примерно 6-14 мас.7 поверхностно-активногоагента, принимая во внимание какнизкие натяжения на поверхности раздела, так и разумную стоимость.Углеводороды, используемые в качестве нефтяного компонента, включают, например, нефть, ожиженный нефтяной газ, неочищенный бензин (нафту), керосин, дизельное масло и топ 35ливное масло. Извлеченная нефть используется в большинстве случаев ввиду ее низкой стоимости и доступности,а также в виду ее состава, сходного 40с составом нефти, содержащейсяв подземных источниках. Как упоминалось,мицеллярные смеси могут содержать 490 мас. 7 углеводородов. Целесообразнаяконцентрация углеводородов 1070 мас.Е, благодаря чему образуетсяэмульсия типа "масло в воде" (И/В),поскольку использование большого количества углеводородов является неэкономичным.Совместные ПАВ, используемые приобразовании мицеллярных смесей данного изобретения, являются существенным компонентом для образования микроэмульсий, ассоциированных с ПАВ.55Используемые ПАВ представляют собойспирты, например спирты, имеющие 2 8 атома углеводорода, этиленгликолевые моноэфиры спиртов, имеющих 1-5 721атома углерода, и диэтиленгликоленыемоноэфиры спиртов, имеющих 1-5 атомауглерода, Примерами таких спиртовянляются этанол, пропанолы, бутанолы,пентанолы, гексанолы, 2-этилгексанол или другие октанолы, метоксиэтанол, этоксиэтанол, пропоксиэтанол,бутоксиэтанол, диэтиленгликольмонометилоный эфир, диэтиленгликольмонобутилоный эфир.Используемые ПАВ могут содержаться н мицеллярных смесях в количестве0,1-20 мас.Е. Однако целесообразноиспользовать ПАВ в количестве 0,86 мас.7. с точки зрения стабильностимикроэмульсии и способности понижения межфазного натяжения между нефтью и смесью,Поскольку н качестве одного изкомпонентон ПАВ мицеллярных -смесейиспользуется этоксилат, мицеллярныесмеси имеют отличную устойчивость кжесткой воде и выносливость к солености Соответственно, когда мицеллярные смеси инжектируются под давлением н подземные резервуары, микроэмульсии могут сохраняться в широкоминтервале составов без изменений ихсостава при смешении с нефтью и подземной водой. Кроме того, вязкостьпредложенной мицеллярной смеси можетконтролироваться н широком интервалепутем соответствующего подбора видагидрофобной группы и подавления количества молей окиси этилена этоксилата и соотношения состана. Учитывая,что микроэмульсии должны сохранятьсяв подземных резервуарах, вязкостьмицеллярных смесей должна быть несколько выше, чем вязкость нефти вподземных резервуарах.Применение мицеллярной смеси поизобретению позволяет достичь высокой эффективности нефтедобычи в сравнении с той, которая достигается сприменением смесей, содержащих нефтяные сульфокислоты, путем использования пластовой ноды с высоким интервалом изменения концентрации солей,т.е, от низкой концентрации, при которой нефтяные сульфокислоты (типичные ПАВ для мицеллярных вытесняющихагентов) могут быть использованы, довысокой концентрации, при которойнефтяные использованы быть не могут.При этом вязкость укаэанных мицеллярных смесей может нужным образом регулироваться н широком интерна 147372130 ле путем подбора соответствующегоэтоксидата. Для этого к мицеллярнымсмесям могут добавляться обычные загущенные агенты. Примерами загущен 5ных агентов, используемых при образовании мицеллярных смесей, являютсягетерополисахариды, продуцируемыемикроорганизмами, конденсаты нафталинсульфокислоты и формальдегида, полиакриламиды, полиакрилаты, оксиэтилцеллюлозы, карбоксиметилцеллюлозы идругие водорастворимые полимерныевещества.Мицеллярные смеси данного изобретения легко получить с помощью любого известного способа. Например,углеводороды, ПАВ, водная среда исовместные ПАВ могут смешиваться прилюбом порядке смешения при испольэованин обычных смесительных приспособлений, температур смешивания и давлений, при которых производится смешивание.Добыча нефти из подземных резер-. 25вуаров может осуществляться с помощью любого общепринятого метода мицеллярной проходки выработки при использовании мицеллярных смесей поизобретению.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 суспен"зия или произошло двухфазное разделение,40Величины межфазного натяжения между мицеллярными смесями и водой оказались теми же, что и величины межфазного натяжения между мицеллярнымисмесями,и нефтью, Измеряли эти вели 45чины с помощью тензометра типа прибо-.ра с вращающейся каплей при 25 С.Значения вязкости определяли такжепри 25 С с помощью вискозиметра БрукоФилда.Для испытания по определению эффективности нефтедобычи провели сприменением стержня из песчаника Береа диаметром 3,8 и длиной 14 см,проницаемость которого составлялаприблизительно 500 мД (миллидарси),а пористость - примерно 20Стер.жень, в достаточной степени насыщенный рассолом, поместили в оправку 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, пока содержание жидкого топлива в истекающей 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 затемпод давлением раствор ксантановой 1смолы в рассоле в количестве до 100 об.общего объема пор и, наконец, в количестве до 100 об.от общего 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 стеф; жне после испвгтания согласно толуольному азеотропному методу с целью преобразовать выделяемое количество жидкого топлива.П р и м е р 1. Мицеллярные смешанные композиции приготовили путем смешения 7 мас.И-олефиисульфоната натрия С,-С 1 (АОС-Ба С, -С 18) с 7 мас.неионогенных ПАВ (см. табл. ), .6 мас.н-амипового спирта в качестве совместного ПАВ, 40 мас.жидкого топлива (жидкое топливо АЯТМ, образец 2) в качестве углеводорода и 40 мас.рассола, содержащего 2 хлористого натрия.Полученные результаты совместно с использованными неионогенными ПАВ показаны в табл. 1.П р и м е р 2. Мицеллярные смешанные композиции приготовили путем смешения в количествах, указанных в табл. 2, смеси в соотношении 1:1 нефтяного сульфоната натрия ТКЯ(то" варный знак, производится фирмой "Уитко кемикал корпорейшн",США) или АОС-Ыа С,-С ц с полиоксиэтилендауриловым эфиром (т3), изопропиловым спиртом или н-амиловым спиртом, жид1473721 4 Таблица 3 Неионогенное ПАВ ипоказатели ЗЗЗ 12,0 Оз 9 з 2 . ЬзО 4 з 2,8 6 7,0,5 8,5 Э,10,7 35 5 з 5 7)6 6 6 8,3 ЭО 3 ЭО 40 40 40 40 55 55о о4,87 5,96165 70 о 2 з 77 120 о оЗз 41 5 з 47 10 74 43 22 1 Э,В4 86 91 89 ярными смесям нефтьк. а 4 Та 6 Образец 191 Неионогенное Ппоказатели 7 48 5 46 3 3,0 8,б,20 4,0 6,0 6,0 О г,О,2,0 3,2,070 2 30 20 20 3 0 40 7 о 3,46 7,726 49,88 14,31 7,740 71 82 82 б 6 Т а 5 еио ног енно е ПАВ иоказатели Образец В1 2 53 54 АОСз 1 а С АОС-Иа С Полиокси 4,6 о - С 24 т иле нл аурир (п 1= 3),5,0 51,0 0 3,ло Вый э фи АОС Ба С)з Сз) ХПолиокснзтиленпауриловый знр з,ш 3)з ХИзолропанол, Хн-Амияовы 1) спирт, ХКеросинВидное топливо, ХРассол 7 Х-ного хлористого натрия, ХВизуальная оленкаНевфазное натяхение+Вязкость, сПзЭФфективность извлечения неФти, Х АОС-Ба С,) - С %Полиоксиэтиленлауриловый эфир (п 1 = 3), %Полиоксиэтиленнонилфениловый эфир (и = 5), %Изопропиловый спирт, %н-Амиповый.спирт) %Керосин, %Жидкое топливо, %Рассол 0,5%-ного хлористого натрия, %То же, 2%-ного, %Морская вода, %Визуальная оценкаМежфазное натяжение,+"10 3 дн/смВязкость, сПзЭффективность, извлечения нефти, % Между мицеллярными смесями и неф Зб 37 38 Э 940 41 42 431 г 14 73/; 1 15 Продолжение т.:.бл,5 Неионогенное ПАВ ипоказатели 2,0 1,О 3,0 3,0 0,8 2,0 1,5 2,0 20 40 20 15 40 40 50 70 50 72 ь 8 77,5 50о 7,415 8,713 5,27 1,223 65 4,5938 6,6717 88 89 87 88 Между мицеллярными смесями м нефтью. Таблица 6 1,43,6 4,0 1,2 2,0 2,0 1,0 1,8 3,0 3,0 1,5 2,8 4,0 3,0 0,5 0,7 2,8 2,0 2,0 0,535 10 30 70 20 60о 80о 04589 3,230 6,3243 7,8927 9,7357 84 86 Между мицеллярными смесями и нефтью. Полиоксиэтиленнонилфениловый эфир (и =5), 7Изопропиловый спирт,7. Изобутиловый спирт, % н-Амиповый спирт, 7. Керосин, %Жидкое топливо, 7 Рассол 0,5%-ного хлористого натрия, % То же, 27.-ного, 7 Тоже, 107. в но, % Морская вода, 7 Визуальная оценка Межфазное натяжение, х 10-э дн/смВязкость, сПЭффективность извлечения нефти, % Неионогенное ПАВ и по- казатели АОС-Иа С %АОС-Иа С-С % Полиоксиэтиленлауриловый эфир (и = 3), 7 Полиоксиэтиленнонилфениловый эфир (и = 5), 7. Изотропиловьп спирт, % Изобутиловый спирт, 7 н-Амиповый спирт, 7. Керосин, %Жидкое топливо, 7 Рассол 0,57-ного хлористого натрия, 7.То же, 2%-ного, % То же, 57.-ного, % Визуальная оценка Межфазное натяжение, ф х 10 3 дн/смВязкость, сПЭффективность извлечения нефти, 7 Образец УГ 1 1 1 1 50 51 52 53 54 55 57 58 59 60(и = 20)Полиоксиэт иле ндоде цилфенило выйэфир (и = 7)12 То же (и = 12)13 Плуроник Ь 14 Плуроник Р 15 Тетроник 702о 3,72 62 5,97 34 8,22 44 9,43 9,44 36 71 8,73 35 о 6,88 4,72 47 26 х 7)11 9,72 43 22 о х+Этиленоксидный продукт присоединения полипропиленгликоля (403 этиленоксида, молекулярный вес полипропиленгликоля 1200), .в ФПродукт присоединения этиленноксида и полипропиленгликоля (407 этиленоксида, молекулярный вес. полипропиленгликоля 2250).ве Продукт присоединения этиленоксида и пропиленгликоля (203 этиленоксида, молекулярный вес полипропиленгликоля 2500).ем+фф. Между мицеллярной смесью и нефтью. теплице 2 а 4 Ж 1 1 1Г 11 1 ТГтВВОаОСа С -С г Полохснэтюеялаурилоеьи) эфирн о ЭЭ, иИэопропилоэыйспирт, ги ичнлоеье 1 эфир, ггнахов тоеиео гРассол 22 ного хлористого петрил, гВиэуельнаи опеялаИеефаэное яетхне"ние,10) д/снВетхость сйЭффехтианасть ив)печении нефти, г 1 о,5 - т5,514 . 10,5т " 525 14 1015Э,гв 45,25 5,25 т 5,25 Э,54 5 4555 55 а,5Э Э60 10 10 щ4,56 бго Уо 5 а,560 а55620 абго а6ао 6ао 1 О 1 О ЭОо о о аоо 6 О 6 О о и 4 Он 50 50о х 25 Ь 25 ВО ВО о о и 109 996аб г 5 51 г,вэЭб 9,65 2,ЭЭ 992 аг ЭЭ 2 в 9 О то вб б,эв4 О У 656 вв 95 72 Вб еИееду иииелпхрньеи сиесхии н нефтеи,1473721 17 Таблица 7 Межфазное Вязкость,натяжение., сП1 О дн/см Визуальнаяоценка Неионогенное ПАВ Образец Р 74 3,81 61 Полиоксиэтилендециловыйэфир (т = 1)62 Полиоксиэтиленстеарило"вый эфир (тп = 10) 63 Полиоксиэтиленгексилфе"ниловый эфир (и 1) 64 Полиоксиэтилендодецилфениловый эфир (и = 15) 65 Полиоксиэтиленпентадецилфениновый эфир (п12)66 То же (и = 15)67 То же (и = 18) о 9,81 31 5,54 91 о 22 11,21 13,21 37 о 15,31 о Сравнение,Составитель И.ЛопаковаРедактор М.Келемеш Техред Л.Олийнык Корректор Л.Пилипенко Заказ 1732/59 Тираж 54 ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 3035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,О 1