CN102329608A

CN102329608A - 一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂

Info

Publication number: CN102329608A
Application number: CN201110208619A
Authority: CN
Inventors: 郭丽梅; 郭燕; 崔明月; 杨振周; 胥云; 卢拥军; 崔伟香
Original assignee: Tianjin University of Science and Technology; CNPC Research Institute of Science and Technology Langfang Branch
Current assignee: Tianjin University of Science and Technology; CNPC Research Institute of Science and Technology Langfang Branch
Priority date: 2011-07-25
Filing date: 2011-07-25
Publication date: 2012-01-25
Anticipated expiration: 2031-07-25
Also published as: CN102329608B

Abstract

本发明涉及一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，是由Gimini季铵盐阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂与助剂低级脂肪醇组成，Gemini季铵盐阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂质量比1∶1-60，助剂质量百分比为30％-50％。本微乳剂具有与油-水混溶的特性，可将地层润湿状况改善为中性弱亲水，明显降低工作液的表面张力，从而降低毛管压力，解除水锁，降低启动压差，有助于工作液的返排，使地层免受工作液的伤害，达到油气井增产稳定的效果。

Description

一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂

技术领域

本发明属于油气藏开采作业添加剂领域，尤其是一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂。

背景技术

在油气开发过程中，钻井液、固井液及压裂液等外来流体侵入储层后，由于毛细管力的滞留作用，地层驱动压力不能将外来流体完全排出地层，储层的含水饱和度将增加，油气相渗透率将降低，产生液锁，同时会减小油气采出量，增加注入液对储层的伤害。工作液返排和原油的采出对地层润湿性的要求是相对立的，当地层亲油时，毛细管下降现象有利于注入液返排，但也有不利的一面，由于孔隙结构的复杂性，这种水滴流动到孔道窄口时便遇阻，产生贾敏效应，阻碍油相的渗流，使油相的相对渗透率降低，当地层亲水时有利于原油产出却不利于返排。

目前，研究过程中为增大亲水储层的返排而改善岩芯润湿性时，忽略了润湿反转带来的不利影响，或单纯为提高采收率而将亲油岩芯尽可能达到亲水的目的。然而综合考虑地层润湿性的影响，在储层岩石润湿性为中性弱亲水(65°＜水的润湿接触角＜90°)时，毛细管压力较小，既有助于工作液返排，又可消除地层润湿性对原油流动的不利影响，且大量实验也证明在储层岩石润湿性为中性弱亲水采收率最高，目前很少有可用于将不同类型岩芯改为中性弱亲水的药剂。能够改变岩石润湿性的物质主要是表面活性剂，传统的单链表面活性剂由于自身结构的限制会引起润湿反转，可调节性小。

发明内容

本发明的目的是提供一种油气田作业中用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，本添加剂将岩芯表面的润湿性能改善为中性弱亲水，有助于工作液的返排和油气的采出，达到油气井增产稳定的目的。

本发明实现目的的技术方案如下：

一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：组分包括Gemini季铵盐阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和助剂。

而且，Gemini季铵盐阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂质量比1∶1～60，助剂质量百分比占总微乳剂质量的百分比为30％～50％。

而且，所述Gemini季铵盐阳离子表面活性剂分子式为：[R-N(CH₃)₂-(CH₂)_S-N(CH₃)₂-R]2X，s＝2、4、6，R＝C₈-C₁₈。

而且，所述X为Cl^-或者Br^-。

而且，所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚，或者是脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。

而且，所述脂肪醇聚氧乙烯醚分子式为R-O-(CH₂CH₂O)n-H，n＝3-20，R＝C₁₂-C₁₈。

而且，所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括：MOA-5、MOA-3、O-10、A-20、SA-20、O-20、OS-15、O-9、匀染剂O、SA-20B、AEO-3、AEO4-7、O15-25、A-5、HY-10、HY-15、AEO-5AEO-6、AEO-7、AEO-9、AEO-15、O-15、O-25、A-30、A-40、MOA-9、SA-20B、HY1215、HY1240、HY1803、HY1820之一或两种以上的混合物。

而且，所述烷基酚聚氧乙烯醚分子式为R-(C₆H₅)-O-(CH₂CH₂O)n-H，n＝3-30，R＝C₆-C₁₀。

而且，所述烷基酚聚氧乙烯醚包括：OP-15、OP-10、OP-7、OP-4、OP-21、OP-3、OP-6、OP-9、OP-12、OP-30、OP-40、NP-3、NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-12、NP-15、NP-21、NP-30、NP-40之一或两种以上的混合物。

而且，所述助剂为C₁～C₄的醇。

本发明的优点和积极效果如下：

1、本发明的微乳剂所使用的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂是由两个碳数为8-18的季铵盐经连接基团连接而成，与常规季铵盐阳离子表面活性剂相比，其临界胶束浓度低1-3个数量级，表面活性大大提高，应用时浓度可以大大降低，综合成本低。

2、本发明所用的助剂为C₁～C₄的低级脂肪醇，醇类具有助溶作用，可增加微乳剂各部分互溶性，提高表面活性剂的分散性能，且加入醇后与表面活性剂形成混合膜，改善了界面柔性，辅助微乳形成，使得微乳剂的稳定性提高。

3、本发明涉及的微乳剂具有与油-水混溶的特性，可将地层润湿状况改善为中性弱亲水，明显降低工作液的表面张力，从而降低毛管压力，解除水锁，降低启动压差，有助于工作液的返排，使地层免受工作液的伤害，达到油气井增产稳定的效果。

4、本发明微乳剂使用质量浓度仅为0.01％～5％，用量极少，可以直接与其他添加剂一并加入到油气田注入液中，与其它添加剂互溶，配伍性好，易分散。

5、本发明使用的Gemini型表面活性剂具有双亲油基双亲水基的特殊结构，在岩石上达到饱和吸附时用量少，可调节性强，效果理想。

具体实施方式

下面结合实施例，对本发明进一步说明，下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本发明所使用的Gemini季铵盐阳离子表面活性剂是由两个碳数为8-18的季铵盐经连接基团连接而成，与常规季铵盐阳离子表面活性剂相比，其临界胶束浓度低1-3个数量级，表面活性大大提高，应用时浓度可以大大降低，综合成本低，与其他型的表面活性剂复配性能更加优异，其分子式为：[R-N(CH₃)₂-(CH₂)_S-N(CH₃)₂-R]2X，s＝2、4、6，R＝C₈-C₁₈，X为Cl^-或者Br^-。

本发明所用的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚或两种非离子表面活性剂配制而成，脂肪醇聚氧乙烯醚分子式为(1)所示，烷基酚聚氧乙烯醚分子式为(2)所示；

R-O-(CH₂CH₂O)n-H，n＝3-20，R＝C₁₂-C₁₈ (1)

R-(C₆H₅)-O-(CH₂CH₂O)n-H，n＝3-30，R＝C₆-C₁₀ (2)

本发明使用的脂肪醇聚氧乙烯醚包括：MOA-5、MOA-3、O-10、A-20、SA-20、O-20、OS-15、O-9、匀染剂O、SA-20B、AEO-3、AEO4-7、O15-25、A-5、HY-10、HY-15、AEO-5AEO-6、AEO-7、AEO-9、AEO-15、O-15、O-25、A-30、A-40、MOA-9、SA-20B、HY1215、HY1240、HY1803、HY1820。

本发明使用的烷基酚聚氧乙烯醚包括：OP-15、OP-10、OP-7、OP-4、OP-21、OP-3、OP-6、OP-9、OP-12、OP-30、OP-40、NP-3、NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-12、NP-15、NP-21、NP-30、NP-40等。

本发明所用的助剂为C1～C4的低级脂肪醇。

其中：Gemini季铵盐阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂质量比1∶1～60，助剂质量百分比为30％～50％。

具体实施例如下：

实施例1

一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，组成成分及重量如下：

取10g OP-4、40g OP-15、5g Gimini1231(R＝12，s＝4，X＝Cl^-)、45g乙醇。

制备方法为：常温下混合，得到均匀透明的体系即为产品微乳剂。

本实施的微乳剂的性能参数如下：

岩芯1为强亲水性岩芯，水与岩芯表面接触角为27.4°，用含0.1％微乳剂的处理液浸泡亲水岩芯后，水与岩芯的接触角为80.4°；岩芯2为强亲油性岩芯，水与岩芯表面接触角为170.3°，用含1％微乳剂的处理液浸泡亲油岩芯后，水与岩芯的接触角为84.4°。

实施例2

取55g OP-10、5g Gimini1231、20g异丙醇、20g乙醇。

本实施的微乳剂的性能参数如下：

岩芯3为强亲水性岩芯，水与岩芯表面接触角为31.2°，用含0.05％微乳剂的处理液浸泡亲水岩芯后，测得水与岩芯的接触角为80.6°；用含0.5％微乳剂的处理液浸泡亲油岩芯2后，水与岩芯的接触角为80.1°。

实施例3

取60g AEO-9、3g Gimini1631(R＝16，s＝4，X＝Br^-)、37g异丙醇。

本实施的微乳剂的性能参数如下：

用含0.03％微乳剂的处理液浸泡亲水岩芯3，测得水与岩芯的接触角为81.7°；岩芯4为强亲油性岩芯，水与岩芯表面接触角为162.8°，用含0.3％微乳剂的处理液浸泡亲油岩芯后，水与岩芯的接触角为80.4°。

本发明微乳剂使用质量浓度：0.01％～5％，可以直接与其他添加剂一并加入到油气田注入液中。

Claims

1.一种用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：组分包括Gemini季铵盐阳离子表面活性剂、非离子表面活性剂和助剂。

2.根据权利要求1所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：Gemini季铵盐阳离子表面活性剂与非离子表面活性剂质量比1∶1～60，助剂质量百分比占总微乳剂质量的百分比为30％～50％。

3.根据权利要求1所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述Gemini季铵盐阳离子表面活性剂分子式为：[R-N(CH₃)₂-(CH₂)_S-N(CH₃)₂-R]2X，s＝2、4、6，R＝C₈-C₁₈。

4.根据权利要求3所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述X为Cl^-或者Br^-。

5.根据权利要求1所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚或烷基酚聚氧乙烯醚，或者是脂肪醇聚氧乙烯醚和烷基酚聚氧乙烯醚的混合物。

6.根据权利要求5所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述脂肪醇聚氧乙烯醚分子式为R-O-(CH₂CH₂O)n-H，n＝3-20，R＝C₁₂-C₁₈。

7.根据权利要求6所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述脂肪醇聚氧乙烯醚包括：MOA-5、MOA-3、O-10、A-20、SA-20、O-20、OS-15、O-9、匀染剂O、SA-20B、AEO-3、AEO4-7、O15-25、A-5、HY-10、HY-15、AEO-5AEO-6、AEO-7、AEO-9、AEO-15、O-15、O-25、A-30、A-40、MOA-9、SA-20B、HY1215、HY1240、HY1803、HY1820之一或两种以上的混合物。

8.根据权利要求5所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚分子式为R-(C₆H₅)-O-(CH₂CH₂O)n-H，n＝3-30，R＝C₆-C₁₀。

9.根据权利要求5所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述烷基酚聚氧乙烯醚包括：OP-15、OP-10、OP-7、OP-4、OP-21、OP-3、OP-6、OP-9、OP-12、OP-30、OP-40、NP-3、NP-4、NP-6、NP-7、NP-9、NP-10、NP-12、NP-15、NP-21、NP-30、NP-40之一或两种以上的混合物。

10.根据权利要求1所述的用于改善岩芯润湿性能的微乳剂，其特征在于：所述助剂为C₁～C₄的醇。