磺基琥珀酸酯表面活性剂组合物及使用其的方法技术

以二元和三元组合共混以产生协同磺基琥珀酸酯表面活性剂体系的磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物，以及其在强化采油和水力压裂应用中的用途。

Composition of Sulfosuccinate surfactant and method of using it

Sulfosuccinate surfactant compounds synergistic with sulfosuccinate surfactant systems are produced by blending binary and ternary combinations, and their applications in enhanced oil recovery and hydraulic fracturing.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】磺基琥珀酸酯表面活性剂组合物及使用其的方法
本专利技术涉及表面活性剂体系，这些表面活性剂体系实现了用于油田应用(特别是强化采油和压裂)的低表面张力和低界面张力两者。本文披露的表面活性剂体系的其他应用包括但不限于石油和其他工业中的应用(即钻井泥浆、油田分散剂、油田润湿剂、漆/涂料、粘合剂、罩印清漆、建筑物(building/construction)、金属加工液、表面清洁剂、聚合物)。
技术介绍
原油典型地通过三种方法(通常被分类为一次、二次或三次开采)从含油储层中开采。在一次开采中，通过利用经由水和气体的地下池或经由石油中存在的水施加的压力通过生产井生产石油。通过这种方法开采大约20％的原始石油地质储量(OOIP)。一旦这种压力耗尽，就必须使用其他手段开采剩余的石油。在二次开采中，井可以用通过注入井之一注入的气体或水而重新加压，以开采额外的20％的OOIP。其他二次开采方法包括，例如，酸化和/或压裂，以产生石油可以流过的多个通道。在二次开采手段已经耗尽并且不能生产任何额外的石油之后，可以使用三次开采来开采高达大约60％的OOIP的额外的石油。三次开采方法包括但不限于蒸汽驱油、聚合物驱油、微生物驱油和化学驱油。在含油储层中，有许多可能影响开采的油量的因素。这些因素中的许多与驱油中使用的水及其与储层地层中的石油和岩石表面的相互作用有关。通常的做法是将表面活性剂结合到二次和三次开采方法中以帮助降低水的表面张力以更有效地润湿地层并降低水与石油之间的界面张力，以便更有效地释放石油。水具有较低表面张力的能力是希望的效果，因为它允许水与地层中的岩石紧密接触，本质上改变它们的润湿性，并通过降低水性液体的表面张力来使石油的释放和提取容易和改善，固体物质可以更容易被液体浸湿。当用各种水性液体处理地下地层以刺激石油和/或水性流体从其中流出时，这种特性是有用的。低表面张力，与水性液体的水润湿特性相结合，降低了正在处理的地层中的毛细力。储层中毛细力的降低导致在处理地层后更有效地开采流体。众所周知，降低水与石油之间的界面张力是非常希望的效果，因为这种较低的界面张力允许水和石油紧密接触，并且允许石油被释放到水驱油流中并流到其可以被开采的生产井中。在许多强化采油操作中，水的来源是盐水。盐水是盐的水溶液并且可以含有各种金属离子(如钠、钙、镁、钾、钡、锌等)以及阴离子(如氯离子、硫酸根、碳酸根、碳酸氢根等)。使用表面活性剂降低水与要从地层中驱替的石油之间的表面和界面张力是众所周知的，并且文献中充满了可用于水驱油过程的不同表面活性剂及其组合。众所周知，任何给定表面活性剂材料的有效性随着如水的温度、水中盐的量、水中金属离子的量和类型等因素而显著变化。此外，岩层本身，例如石灰岩或沙岩，会影响表面活性剂选择和性能以及被提取石油的性质和类型。表面活性剂的沉淀导致开采效率的损失，因为表面活性剂不再能用于润湿地层和降低界面张力。此外，表面活性剂可能堵塞地层内的通道，降低地层孔隙率和注入性能，从而导致驱油效率显著降低。这些采油技术典型地使用大量的水结合蒸汽、聚合物、微生物和化学品。在二次和三次开采中，流体被注入到一个或多个注入井中并进入地层。然后，石油在地层内被驱替并移动通过地层，并在一个或多个生产井中生产。二次和三次采油通过结合表面活性剂来强化，所述表面活性剂有助于改善地下地层中石油的微观驱替。表面活性剂增加和改善了水和地层中石油的混溶性，有助于其释放和开采。这是因为表面活性剂降低了水与石油之间的界面张力，并且在一些情况下降低了两种液体的界面和固体表面产生的不利接触角。结果，水能够穿透地层中的微孔(microspore)和其他较小的孔，并改善石油的开采。因此，第三流体的微观驱扫效率被强化，作为从驱油液体已经通过的地层部分的孔隙中驱替出的石油量与其中的石油的原始量的百分比。当前技术详细描述了在强化采油和压裂操作中使用许多类型的表面活性剂来降低表面张力或界面张力。本领域中详述为产生低表面和界面张力的一些类型的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、两性表面活性剂和非离子表面活性剂。具体的化学品类别将包括烷基磺酸盐、烷基芳基磺酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、芳基磺酸盐、α-烯烃磺酸盐、石油磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基醚硫酸盐、烷基芳基醚硫酸盐、乙氧基化和丙氧基化醇、含氟表面活性剂、脱水山梨醇和乙氧基化脱水山梨醇酯、葡萄糖酯、多聚葡糖苷、磷酸酯、氧化胺、烷基酰胺基甜菜碱、咪唑啉、磺基琥珀酸酯以及这些材料的共混物。在为强化采油应用选择表面活性剂时，储层的石油和情况会极大地影响表面活性剂的选择和性能。在选择将用于降低表面和界面张力两者的表面活性剂时，必须检查表面活性剂在将接近最终用途应用的配制品和环境中的性能。降低表面和界面张力的表面活性剂的选择受到表面活性剂化学、盐水组成、多孔介质的性质、温度和压力的影响。理想地，正在寻找一种表面活性剂体系，该表面活性剂体系在表面和储层情况下在盐水中表现出良好溶解性，在储层情况下具有适当的热稳定性并且在储层岩石上具有低吸附性。现有技术覆盖的表面活性剂的一些缺点包括：(1)可能有益于降低表面张力(即润湿)或降低界面张力(改善石油的释放/开采)，但不能在同一配制品中提供两种特性；(2)限于特定类型的石油和储层的功能性；(3)表面活性剂的有效浓度范围太窄；(4)高温稳定性和功能性；(5)表面活性剂不易分散或溶于地层盐水中；(6)表面活性剂的闪点低，产生危险和转移、储存、混合和特殊处理的额外费用；(7)高表面活性剂吸附到地层上；以及(8)表面活性剂是由供应不足并且不容易可供用于全规模制造的材料制造的。虽然现有技术确实包括对在二次采油(水力压裂)和三次采油中使用磺基琥珀酸酯结合其他阴离子、阳离子和非离子表面活性剂的提及，但是由于产品溶解性、稳定性、功能性和处理，它们的使用受到限制。确切地，关于磺基琥珀酸酯产品的功能性，在不同类型的石油、一定范围的盐水浓度和一定范围的温度内的情况下，产品在不同的储层中起作用并且降低表面和界面张力二者的能力受到限制。因此，市场上需要一种表面活性剂体系，该表面活性剂体系可以广泛应用于二次采油(即水力压裂和水驱油)和三次采油两者。此种表面活性剂体系将提供低表面张力和低至超低界面张力两者，所述低表面张力将有助于其容易浸湿岩层(在本文中也称为“地下地层”或“地层”)，所述低至超低界面张力允许其更容易释放截留在岩石中的石油。如果表面活性剂体系是安全和容易处理的，这也将是非常有利的。专利技术概述本专利技术和本披露涉及磺基琥珀酸酯表面活性剂组合，其产生提供低表面张力和/或低界面张力的协同表面活性剂体系。这些表面活性剂体系还在广范围的温度和盐度内起作用，并且选择的产品被证明在各种盐水盐度中具有增加的溶解度和相容性。在一个实施例中，本文披露的表面活性剂体系广泛适用于采油，包括二次采油(即水力压裂和水驱油)和三次采油两者。在一个实施例中，本文披露的表面活性剂体系提供了低表面张力和低至超低界面张力两者，所述低表面张力将有助于其容易浸湿岩层，所述低至超低界面张力允许其更容易释放截留在地下地层中的石油。本文披露的表面活性剂体系是安全和容易处理的。一个实施例涉及一种表面活性剂体系，该表面活性剂体系包括：以下项的混合物：(a)一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种表面活性剂体系，包括：以下项的混合物：(a)一种或多种根据式(I)的第一类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物：R

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.18 US 62/3766741.一种表面活性剂体系，包括：以下项的混合物：(a)一种或多种根据式(I)的第一类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物：R1-O-CO-CHX-CHY-CO-O-R2(I)其中：R1和R2是直链或支链烷基，各自独立地具有从8至13个碳原子(C8-C13)，X是-H或-SO3-M+，并且Y是-H或-SO3-M+，当X是-H时，则Y是-SO3-M+并且当Y是-H时，则X是-SO3-M+，其中M+是H+、Na+、K+、Ca2+、Mg2+、NH4+、NR4+，其中R是H、甲基、乙基、丙基或丁基；以及(b)一种或多种根据式(II)的第二类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物：R3-O-CO-CHX-CHY-CO-O-R4(II)其中：R3和R4是直链或支链烷基，各自独立地具有从4至7个碳原子(C4-C7)，X是如根据式(I)所定义的，并且Y是如根据式(I)所定义的，其中如果R1和R2是C8，则R3和R4是C4、C5或C7，并且其中如果R3和R4是C6，则R1和R2是C9-C13。2.根据权利要求1所述的表面活性剂体系，其中，R3和R4是直链或支链烷基，各自独立地具有从4至6个碳原子(C4-C6)。3.根据前述权利要求中任一项所述的表面活性剂体系，其中，根据式(I)的该第一类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物是二(正辛基)磺基琥珀酸酯的盐、二(3-乙基己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(异辛基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-甲基庚基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-乙基己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2，4，4-三甲基戊基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正壬基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-乙基庚基)磺基琥珀酸酯的盐、二(3，5，5-三甲基己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-甲基辛基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正癸基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-丙基庚基)磺基琥珀酸酯的盐、二(3，7-二甲基辛基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正十一基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正十二烷基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-丁基辛基)磺基琥珀酸酯的盐、二(双十三烷基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-乙基己基)磺基琥珀酸酯的盐、或其组合。4.根据权利要求3所述的表面活性剂体系，其中，根据式(I)的该第一类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物是双十三烷基磺基琥珀酸钠、二(2-乙基己基)磺基琥珀酸钠、或其组合。5.根据前述权利要求中任一项所述的表面活性剂体系，其中，根据式(II)的该第二类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物是二(正丁基)磺基琥珀酸酯的盐、二(叔丁基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-甲基丙基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正戊基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-甲基丁基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-甲基丁基)磺基琥珀酸酯的盐、二(异戊基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2，2-二甲基丙基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-乙基丁基)磺基琥珀酸酯的盐、二(环己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(3-甲基戊基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-甲基戊基)磺基琥珀酸酯的盐、二(正庚基)磺基琥珀酸酯的盐、二(5-甲基己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1-甲基己基)磺基琥珀酸酯的盐、二(2-乙基戊基)磺基琥珀酸酯的盐、二(1，3-二甲基丁基)磺基琥珀酸酯的盐、二戊基磺基琥珀酸酯的盐、二异丁基磺基琥珀酸酯的盐、或其组合。6.根据权利要求5所述的表面活性剂体系，其中，根据式(II)的该第二类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物是二(1，3-二甲基丁基)磺基琥珀酸钠、二戊基磺基琥珀酸钠、二异丁基磺基琥珀酸钠、或其组合。7.根据前述权利要求中任一项所述的表面活性剂体系，其中，该第一类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂以基于该表面活性剂体系的总重量从45wt.％至80wt.％的重量％比率存在于该表面活性剂体系中，并且该第二类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂以基于该表面活性剂体系的总重量从20wt.％至55wt.％的重量％比率存在于该表面活性剂体系中。8.一种表面活性剂体系，包括：以下项的混合物：(a)一种或多种根据式(I)的第一类二酯磺基琥珀酸酯表面活性剂化合物：R1-O-CO-CHX-CHY-CO-O-R2(I)其中：R1和R2是直链或支链烷基，各自独立地具有从8至13个碳原子，X是-H或-SO3-M+，并且Y是-H或-SO3-M+，当X是-H时，则Y是-SO3-M+并且当Y是-H时，则X是-S...

【专利技术属性】
技术研发人员：D凡辛，S马吉姆达，N贾亚苏里亚，
申请(专利权)人：塞特工业公司，
类型：发明
国别省市：美国,US