羥丙基甜菜堿基偕兩性離子液體、獲得方法和作為具有瀝青烯抑制/分散性質(zhì)的濕潤性改 ...的制作方法
【專利說明】羥丙基甜菜堿基偕兩性離子液體、獲得方法和作為具有瀝 青烯抑制/分散性質(zhì)的濕潤性改性劑的用途 發(fā)明領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明處于在石油工業(yè)中應(yīng)用于強(qiáng)化采油過程的多功能化學(xué)品領(lǐng)域，其具體涉及 在具有高含量二價離子（諸如鈣、鎂、鋇和鍶）的鹽水、高溫和高壓存在下對碳酸鹽巖石和 異質(zhì)巖相上具有濕潤性改性性質(zhì)的羥丙基甜菜堿基偕兩性離子液體的獲得和使用。
[0002] 這些兩性離子液體在開米和生產(chǎn)操作（extraction and production operations)中以及在輸送和存儲操作中同時顯示用作瀝青稀抑制劑/分散劑的性質(zhì)，因 此允許提高原油生產(chǎn)操作中的采收率（采收率）。
【背景技術(shù)】
[0003] 偕兩性離子液體（1)構(gòu)成了特征如下的化學(xué)品家族：它們具有烴鏈（A)、橋（B)和 兩個兩性離子型極性基團(tuán)（C)。
[0004]
[0005] (1)偕兩性離子液體的一般結(jié)構(gòu)。
[0006] 偕兩性離子液體是電中性化合物，但是在同一分子的不同原子上具有正形式電荷 (陽離子）和負(fù)形式電荷（陰離子）。這些分子能適于不同環(huán)境，并且因此能設(shè)計為根據(jù)污 染物和其所應(yīng)用的操作條件而有效反應(yīng)。
[0007] 以下是在文獻(xiàn)（2)中報道的兩性離子液體化學(xué)結(jié)構(gòu)的例子[Chemistry Letters, 2004, 33(12), 1594-1595 ；Latvian Journal of Chemistry, 2010, (1-4), 102-113 ； Monatshefte fUr Chemie, 2008, 139, 799-803]〇
[0008]
[0009] (2)文獻(xiàn)中報道的一些兩性離子液體的化學(xué)結(jié)構(gòu)。
[0010] 在石油開采的特定情況中，已知在初次開采和二次開采之后，油田在原位仍含有 初始石油的50至80%。這是因?yàn)槌醮伍_采和二次開采的方法主要受限于兩個因素：
[0011] ?在孔隙規(guī)模上，原油的殘余飽和度可足夠低以致處于被毛細(xì)力捕獲的不連續(xù)液 珠（globules)的形式。
[0012] ?在油藏規(guī)模上，在二次采收過程中存在某些區(qū)域，其中注入流體因這些區(qū)域的低 滲透性而不能滲入。
[0013] 現(xiàn)在提出用于強(qiáng)化采收的方法涉及前述問題的解決，且諸如改變油藏巖石濕潤性 的表面活性劑的化學(xué)品的使用是更廣泛使用的方法之一。在這些表面活性劑中，存在陽離 子、陰離子、非離子和兩性離子型或其混合物。
[0014] 濕潤性改性劑定義為能以有利于采收目的的方式改變油藏巖石親和性的表面活 性劑。濕潤性是油藏中存在的相之間的相互作用的量度，是這些相的界面化學(xué)的函數(shù)，并且 確定了流體在其它不混溶流體存在下移動或粘附到固體表面上的趨勢。巖石的濕潤性可通 過吸附極性化合物、形成初始存在于石油中的有機(jī)材料沉積物或通過外部試劑形成沉積物 而自然改性。
[0015] 這些濕潤性變化影響毛細(xì)壓力、相對滲透性、殘余油飽和度和束縛水飽和度。
[0016] 盡管在持續(xù)推進(jìn)濕潤性改性化學(xué)品的開發(fā)，現(xiàn)在仍存在非常難以處理的油藏， 這主要可歸因于以下事實(shí)：其是自然壓裂的，具有低滲透性，其具有異質(zhì)巖相、高溫（超 過90°C )和高鹽度（通常以氯化鈉計高于60,000ppm)和高含量二價離子（鈣和鎂，高于 5000ppm)。
[0017] 因此，油藏巖石類型以及所吸附的原油組成和周圍環(huán)境的表征對于設(shè)計如下的新 型分子結(jié)構(gòu)的濕潤性改性劑來說極其重要：所述新型分子結(jié)構(gòu)的濕潤性改性劑對飽和鹽水 具有耐受性，它們還應(yīng)具有通過通常由鹽水-石油混合物組成的介質(zhì)的良好擴(kuò)散性，并且 它們必須具備對巖石具有化學(xué)親和性的極性基團(tuán)以有利地將巖石濕潤性由油濕性改變?yōu)?水濕性。
[0018] 存在很多種已被用于解決這些問題的化學(xué)品，其中可提到的有，諸如烷基磺酸鈉 的陰離子表面活性劑，或者諸如烷基三甲基氯化銨的陽離子表面活性劑，但不幸的是它們 的應(yīng)用不是通用的，這可歸因于世界各地的具體油藏條件。墨西哥的油藏是難以處理的油 藏的好例子，它們是自然壓裂的并且具有混合巖相、高溫和高鹽度，這些條件完全不同于其 它國家的情況，這就是為什么日益重要的是開發(fā)更通用的化學(xué)品以使其可用于越來越困難 的條件并且還能同時解決最大數(shù)量的問題，諸如與使用海水或原生水直接相關(guān)的腐蝕，所 述海水或原生水通常用作濕潤性改性劑化學(xué)品的溶劑以使其實(shí)現(xiàn)的成本最小化，并且其可 被注入到油田中。
[0019] 已開發(fā)的濕潤性改性化學(xué)品的一些例子在下文中提及：
[0020] 美國專利 5, 042, 580 (0i 1 recovery process for use in fractured reservoirs )涉及一種強(qiáng)化采油過程，其包括向油藏中注入由不同類型的表面活性劑（烷基磺酸鹽類 型和源自脂肪羧酸的鉻鹽）的混合物組成的濕潤性改性劑。
[0021] 美國專利 4, 509, 951 (Enhanced recovery through processes of imbibition) 要求保護(hù)一種強(qiáng)化采油過程，其涉及向油藏中注入一種由不同類型產(chǎn)品的混合物組成的濕 潤性改性劑，所述不同類型產(chǎn)品諸如銨鹽、堿金屬氫氧化物、烷基三聚磷酸鹽、堿金屬的碳 酸鹽和碳酸氫鹽。
[0022] 美國專利2009/0023618 A1 (Oil recovery method)要求保護(hù)一種強(qiáng)化米油過程， 其包括向油藏中注入整合了基于有機(jī)磷酸鹽的不同化合物的混合物的濕潤性改性劑。
[0023] 美國專利 4, 842, 065 (Oil recovery process using a cyclic process of wetta bility modification)要求了一種強(qiáng)化采油過程，其包括向油藏中諸如由不同類型的乙氧 基化醇的混合物制成的濕潤性改性劑。
[0024] 美國專利 3, 643, 738 (Wettability control in recovery processes of Oil)要 求保護(hù)一種方法，其允許通過使用源于石油的磺酸鹽混合物來控制濕潤性變化。
[0025] 墨西哥專利318024涉及一種在強(qiáng)化采油過程中具有濕潤性改性性質(zhì)的基于氨基 酸的偕兩性離子液體組合物，其具有以下結(jié)構(gòu)式：
[0026]
[0027] (3) 四司專不I」；318似4的悄網(wǎng)?王咼卞7儀棒結(jié)佝A。
[0028] 應(yīng)注意該申請的兩性離子液體與本發(fā)明的區(qū)別在于不是羥丙基甜菜堿型，此外它 們不顯示對瀝青烯的同時抑制/分散性質(zhì)。
[0029] 此外，當(dāng)有利的溫度、壓力和組成條件促進(jìn)瀝青烯分子結(jié)合生成納米聚集體（其 可生長并產(chǎn)生瀝青烯的更大更重的聚集體，后者可從烴介質(zhì)中分離出來）時在石油中會發(fā) 生瀝青稀的沉淀現(xiàn)象。
[0030] 瀝青烯聚集體的尺寸大小使它們迀移到油藏、管路或任何設(shè)備的底部，而它們的 極性特質(zhì)產(chǎn)生了對前述表面的表面的強(qiáng)粘附。該現(xiàn)象被通稱為瀝青烯沉積。
[0031] 瀝青烯的沉積直接涉及：1)石油油藏中的巖層損害；2)生產(chǎn)井和石油及烴衍生物 的輸送管路的結(jié)垢和堵塞；以及3)在原油煉廠中發(fā)生的結(jié)垢。這些問題每年都會在石油工 業(yè)中導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。
[0032] 傳統(tǒng)上，在石油工業(yè)中，由瀝青烯沉積所致的結(jié)垢和堵塞問題已通過使用抑制劑/ 瀝青烯分散劑獲得控制；所述抑制劑/瀝青烯分散劑的分子結(jié)構(gòu)由被稱為頭基和尾基的兩 個基本部分組成。
[0033] 在文獻(xiàn)中有許多報道涉及應(yīng)用化學(xué)品抑制或分散瀝青烯沉積物，例如：US 7,122,113 B2 ；US 7,122,112 B2 ；US 7,097,759 B2 ；US 6,946,524 B2 ；US 6,313,367 B1 ；US 6, 204, 420 B1 ；US 6, 180, 683 B1 ；US 6, 063, 146 ；US 6, 048, 904 ；US 5, 504, 063 ； US 5, 494, 607 ;US 5, 466, 387 ;US 5, 388, 644 和 US 5, 021, 498 ;MX 287535 專利和 US 申請 2011/0162558 Al〇
[0034] 美國專利7, 122, 113 B2涉及使用樹枝狀化合物使烴摻合物中存在的瀝青烯增溶。 優(yōu)選地，所述樹枝狀化合物是超支化的聚（酯-酰胺），其優(yōu)選由琥珀酐、二異