本發(fā)明屬于稠油開采領(lǐng)域，特別涉及一種低張力泡沫劑及其制備方法和用途。

背景技術(shù)：

1、我國稠油資源儲(chǔ)量豐富，在勝利油田、新疆油田、大慶油田等地稠油年產(chǎn)量高，是增儲(chǔ)上產(chǎn)的重要組成部分。蒸汽吞吐是稠油油藏重要的開發(fā)方式。中國發(fā)明專利申請(qǐng)cn113250666a公開了一種淺層稠油油藏火燒輔助蒸汽吞吐的開采方法。該淺層稠油油藏火燒輔助蒸汽吞吐的開采方法包括如下步驟：建立火驅(qū)輔助蒸汽吞吐集團(tuán)式吞吐井網(wǎng)，其包括多個(gè)火驅(qū)輔助蒸汽吞吐單元，每個(gè)火驅(qū)輔助蒸汽吞吐單元包括設(shè)于中心位置的火燒吞吐區(qū)以及圍繞所述火燒吞吐區(qū)設(shè)置的蒸汽吞吐區(qū)；所述火燒吞吐區(qū)設(shè)有多口火燒吞吐直井；所述蒸汽吞吐區(qū)設(shè)有多口蒸汽吞吐直井；所述多口火燒吞吐直井均實(shí)施火燒吞吐，同時(shí)所述多口蒸汽吞吐直井均實(shí)施蒸汽吞吐；重復(fù)2～3輪后，所述多口火燒吞吐直井均轉(zhuǎn)變?yōu)檫B續(xù)火驅(qū)注入井，所述多口蒸汽吞吐直井繼續(xù)實(shí)施蒸汽吞吐。但是經(jīng)過多年開發(fā)，熱采老區(qū)已進(jìn)入高輪次吞吐開發(fā)期，隨著開發(fā)時(shí)間及注汽輪次的不斷增加，吞吐井蒸汽開發(fā)效果進(jìn)一步變差。

2、近些年，以泡沫為核心的熱復(fù)合化學(xué)吞吐技術(shù)越來越受到人們的重視。如中國發(fā)明專利申請(qǐng)cn114370259a公開了一種海上低產(chǎn)稠油冷采井熱復(fù)合吞吐增效系統(tǒng)，包括井口采油樹、電泵生產(chǎn)管柱、注熱水管線、泥漿罐、藥劑罐和制氮裝置，注熱水管線的一端連接在油管翼閥上、另一端與平臺(tái)熱水連接；泥漿罐內(nèi)存儲(chǔ)有復(fù)合增效藥劑a，泥漿罐通過注藥劑管線a連接在注熱水管線上；藥劑罐內(nèi)存儲(chǔ)有復(fù)合增效藥劑b，藥劑罐通過注藥劑管線b連接在注熱水管線上；制氮裝置通過注氮管線連接至套管翼閥。本發(fā)明還公開了上述系統(tǒng)的作業(yè)方法：將熱水、復(fù)合增效藥劑a、復(fù)合增效藥劑b和氮?dú)馔ㄟ^原油冷采生產(chǎn)管柱注入油藏，注入結(jié)束后燜井一段時(shí)間啟泵生產(chǎn)。泡沫具有獨(dú)特的洗油和調(diào)剖性能，一方面，它能夠選擇性封堵高滲透帶，有效調(diào)整吸汽剖面、抑制汽竄等，從而擴(kuò)大蒸汽波及；另一方面，泡沫劑本身是具有高界面活性的化學(xué)劑，能夠有效降低油水界面張力，繼而剝離并乳化原油，提高蒸汽前緣原油流動(dòng)能力，擴(kuò)大泄油半徑。

3、常規(guī)泡沫劑主要為傳統(tǒng)的單鏈磺酸鹽、羧酸鹽、非離子等表活劑，如中國發(fā)明專利申請(qǐng)cn112300769a公開了一種耐溫型泡沫驅(qū)油劑、制備方法及其應(yīng)用，屬于三次采油技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括：向反應(yīng)器中加入烯烴，升溫至第一參考溫度，加入萘及濃硫酸，回流2-6小時(shí)，降溫至第二參考溫度繼續(xù)反應(yīng)12-36小時(shí)，加入ph調(diào)節(jié)劑調(diào)節(jié)ph值至9-10，烘干后得到發(fā)泡劑；將質(zhì)量百分比為0.1-0.6％的發(fā)泡劑、質(zhì)量百分比為0.01-0.05％穩(wěn)泡劑以及余量的水混合均勻，得到泡沫驅(qū)油劑。但是該發(fā)明的磺酸鹽類發(fā)泡劑為單鏈結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)中僅含有一個(gè)磺酸根基團(tuán)，所形成的泡沫驅(qū)油劑在120℃條件下阻力因子32.11，封堵強(qiáng)度不足，難以用于多輪次吞吐稠油油藏。即常規(guī)泡沫劑在氣液界面和油水界面分子排列疏松，因此在非均質(zhì)性強(qiáng)的油藏封堵強(qiáng)度低，在蒸汽前緣即在距井筒40-60m范圍處的低濃度區(qū)域洗油降粘效果差，難以滿足多輪次吞吐稠油油藏需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的：針對(duì)上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種低張力泡沫劑及其制備方法和用途。該低張力泡沫劑具有較高的表面活性，起泡能力強(qiáng)、封堵強(qiáng)度高，同時(shí)又能達(dá)到超低界面張力，洗油降粘能力強(qiáng)，可以實(shí)現(xiàn)洗油和調(diào)剖一體化，有效改善蒸汽波及、擴(kuò)大泄油半徑，實(shí)現(xiàn)多輪次吞吐提質(zhì)增效。

2、技術(shù)方案：一種低張力泡沫劑，其具有式(1)的結(jié)構(gòu)：

3、

4、其中：r為c8-c24的直鏈脂肪烴基，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪烴基；

5、m為堿金屬、堿土金屬或銨基中的一種，優(yōu)選k、na、銨中的一種。

6、上述的低張力泡沫劑的制備方法，以摩爾份計(jì)，步驟如下：

7、(1)在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將1份脂肪醇、1至1.2份馬來酸酐溶于適量有機(jī)溶劑，混合均勻后再向其中加入適量無水乙酸鈉，在70至110℃條件下反應(yīng)至少1h得到反應(yīng)液，然后將所述反應(yīng)液經(jīng)過第一后處理得到脂肪醇馬來酸單酯；

8、(2)在氮?dú)饣蚨栊詺怏w保護(hù)下，將2至2.4份的二羥基聯(lián)苯胺加入步驟(1)得到的脂肪醇馬來酸單酯中，并向其中加入適量對(duì)甲苯磺酸，在110至150℃條件下反應(yīng)至少2h得到反應(yīng)液，然后將所述反應(yīng)液經(jīng)過第二后處理后得到雙子中間產(chǎn)物；

9、(3)使用堿溶液將雙子中間產(chǎn)物的ph值調(diào)節(jié)至6.5至7.5，之后緩慢向其中加入亞硫酸氫鈉水溶液得到混合液，將所述混合液在80至160℃條件下反應(yīng)至少5h得到反應(yīng)液，然后將所述反應(yīng)液經(jīng)過第三后處理即得到低張力泡沫劑。

10、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的脂肪醇為c8-c24的直鏈脂肪醇，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪醇。

11、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的有機(jī)溶劑為丙酮、四氫呋喃、乙酸乙酯、乙醚中的一種。

12、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述有機(jī)溶劑的用量的體積與所述脂肪醇的體積之比為(20-40)：1，優(yōu)選(25-35)：1。

13、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的無水乙酸鈉的用量與所述脂肪醇的用量的質(zhì)量比為(0.2-1)：100，優(yōu)選(0.4-0.6)：100。

14、進(jìn)一步地，步驟(1)中的反應(yīng)時(shí)間為1-6h；

15、步驟(2)中的反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為2-6h；

16、步驟(3)中的反應(yīng)的反應(yīng)時(shí)間為5-10h。

17、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的第一后處理的具體步驟為：將所述反應(yīng)液旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)，然后重結(jié)晶。

18、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的對(duì)甲苯磺酸的用量與所述脂肪醇馬來酸單酯的用量的質(zhì)量比為(1-2)：100，優(yōu)選(1.4-1.6)：100。

19、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述第二后處理的具體步驟為：將所述反應(yīng)液用乙酸乙酯萃取，然后旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。

20、進(jìn)一步地，步驟(3)中所述的堿溶液的溶質(zhì)為堿金屬氫氧化物和堿土金屬氫氧化物中的至少一種，優(yōu)選氫氧化鈉和/或氫氧化鉀。

21、進(jìn)一步地，所述亞硫酸氫鈉水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20-40％。

22、進(jìn)一步地，步驟(3)中使用堿溶液調(diào)節(jié)雙子中間產(chǎn)物的ph值調(diào)節(jié)至6.5至7.5。

23、進(jìn)一步地，步驟(3)的混合液中所述的亞硫酸氫鈉與所述雙子中間產(chǎn)物的摩爾比為(4-5)：1。

24、進(jìn)一步地，步驟(3)中的所述第三后處理的具體步驟如下：

25、將所述反應(yīng)液放入蒸餾水中萃取，過濾去除不溶性物質(zhì)，收集濾液，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)、重結(jié)晶，然后收集晶體并用無水乙醇洗滌、旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)。

26、進(jìn)一步地，步驟(1)中所述的脂肪醇馬來酸單酯的結(jié)構(gòu)如式(2)所示：

27、

28、其中，r為c8-c24的直鏈脂肪烴基，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪烴基。

29、進(jìn)一步地，步驟(2)中所述的雙子中間產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)如式(3)所示：

30、

31、其中，r為c8-c24的直鏈脂肪烴基，優(yōu)選c12-c18的直鏈脂肪烴基。

32、一種低張力泡沫劑，由上述的制備方法制備而成。

33、上述任意一項(xiàng)所述的低張力泡沫劑在稠油油藏蒸汽吞吐過程中作為洗油調(diào)剖一體劑的應(yīng)用。

34、進(jìn)一步地，所述應(yīng)用的具體步驟如下：

35、在前置注入或隨蒸汽伴注的情況下，將上述任意一項(xiàng)所述的低張力泡沫劑溶于適量水中形成質(zhì)量濃度為0.1％-1.5％的低張力泡沫劑溶液，然后將該低張力泡沫劑溶液與氣體按照適當(dāng)比例同時(shí)從井筒注入地層，實(shí)現(xiàn)洗油和調(diào)剖一體化。

36、進(jìn)一步地，所述的氣體是氮?dú)?、空氣、co2、煙道氣中的至少一種。

37、進(jìn)一步地，所述低張力泡沫劑溶液與氣體的體積比例為1:(0.6-4)。

38、本發(fā)明的低張力泡沫劑為雙子磺酸鹽表面活性劑型泡沫劑，其為雙子結(jié)構(gòu)，且含有多個(gè)活性磺酸基團(tuán)，表活劑分子在氣液界面及油水界面排列緊密，cmc為28mg/l，具有較高的表面活性，在高溫條件下能夠快速形成尺寸小且均一的泡沫，起泡和穩(wěn)泡能力強(qiáng)，能夠在地層深部低濃度、低動(dòng)力條件下高效起泡和封堵。同時(shí)能與地層原油形成0.001-0.01mn/m的超低界面張力，具有較好的洗油降粘作用，能夠降低蒸汽前緣原油流動(dòng)性，擴(kuò)大泄油半徑，提高熱采吞吐效果。

39、有益效果：本發(fā)明公開的一種低張力泡沫劑及其制備方法和用途具有以下有益效果：

40、(1)本發(fā)明的低張力泡沫劑在儲(chǔ)層中的吸附損耗小、可深部運(yùn)移；

41、(2)本發(fā)明的低張力泡沫劑能夠在地層深部低濃度、低動(dòng)力條件下高效起泡和封堵，溫度200℃、使用濃度0.1％條件下起泡體積>200ml，阻力因子>120；

42、(3)本發(fā)明的低張力泡沫劑具有較好的降粘洗油作用，對(duì)于普通稠油(50℃原油粘度范圍50-10000mpa·s)和特稠油(50℃原油粘度范圍10000-50000mpa·s)，可使稠油降粘率達(dá)到98％以上，靜態(tài)洗油率達(dá)到40％以上。