CN103694983B - 一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用，包括如下重量份的原料组成：十二烷基苯磺酸钠0.2～0.9份，粘土颗粒1～10份，水100份；所述的粘土颗粒的粒径为25～100μm。本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，由于加入了疏水性的粘土颗粒，使得固相颗粒在液膜表面和液膜层内附着，形成刚性的致密外壳，提高了泡沫液膜的强度，抑制了液膜的排液，防止液膜的变薄，从而提高了泡沫的起泡体积，增加了泡沫的半衰期。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用，属于油气田开发工程技术领域。
背景技术
泡沫调驱作为三次采油提高采收率的一种有效地手段，在油气田开发中有着广泛的应用。泡沫除了具有低摩阻，低密度，低伤害等特点外，还具有对渗透率以及油水层的选择性。泡沫通过贾敏效应可以使液流发生转向，泡沫调驱既可以增加波及系数，也能够提高驱油效率。而要使泡沫调驱达到理想的效果，必须获得起泡能力强，半衰期长的稳定泡沫。
泡沫的起泡性能受多种因素的影响，如，温度，压力，原油以及矿化度等，随着地层性质的不同，泡沫的气泡性能会发生很大的改变。这是由于在起泡剂尤其是阴离子起泡剂在高温高盐下，会失去活性。使得泡沫体系的起泡体积和半衰期都有明显的降低。
为了获得起泡能力和稳泡能力均较好的泡沫体系，国内外学者对表面活性剂的合成，表面活性剂的复配等做了很多的研究，但所得到的半衰期在地层条件下很难满足要求，为了改善这一不足之处，在泡沫基液中加入聚合物，如聚丙烯酰胺，多肽等以提高整个体系的粘度，从而提高泡沫的稳定性，但又会使起泡能力降低。徐国瑞等，冻胶泡沫体系封堵性能评价，应用化工，2013年4月，第42卷第4期，论文中对冻胶泡沫的起泡性能以及封堵性能做了研究，泡沫基液中，起泡剂为0.6%GX，聚合物为0.3%的ZWP，交联剂为0.3%的DY-1，但相对于粘土稳泡的复合体系，起泡能力有很大的差别。
发明内容
针对目前现场应用中泡沫体系中起泡性能较低的缺点，本发明提供一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂及其制备方法与应用，尤其提供一种具有较高的起泡能力和稳泡能力的粘土稳泡的多相泡沫复合剂、制备方法以及在油田现场的泡沫调驱中的应用。
本发明的技术方案如下：
一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，包括如下重量份的原料组成：
十二烷基苯磺酸钠0.2～0.9份，粘土颗粒1～10份，水100份；所述的粘土颗粒为粒径25～100μm的膨润土颗粒。
根据本发明，优选的，所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，包括如下重量份的原料组成：
十二烷基苯磺酸钠0.5～0.7份，粘土颗粒3～8份，水100份。
根据本发明，优选的，所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，包括如下重量份的原料组成：
十二烷基苯磺酸钠0.6份，粘土颗粒6份，水100份。
根据本发明，优选的，所述的膨润土颗粒为钠基膨润土颗粒。
根据本发明，上述泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的制备方法，步骤如下：
按照泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的原料配比，依次加入粘土颗粒，十二烷基苯磺酸钠，水，搅拌20～40min，即得。
根据本发明，所述泡沫驱油用粘土稳泡复合剂在泡沫驱油中的应用，尤其是油田三次采油中的应用，效果更佳。
本发明所用的粘土颗粒可市场购得，具有较强的疏水性，能够在水中很好地悬浮。
本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的起泡性能比单独加入起泡剂和加入起泡剂和稳泡剂形成的泡沫体系效果都好，起泡体积较高，半衰期较长。这主要是由于加入粘土颗粒之后，形成的泡沫骨架比较稳定，粘土颗粒附着在气泡表面，使得泡沫的液膜加厚，从而提高了泡沫的起泡体积和半衰期。具有疏水性的粘土颗粒，能够在气泡表面形成一个致密层，阻碍了气体的扩散，但是与此同时，气泡周围的粘土颗粒会形成一个刚性外壳，提高泡沫的稳定性。而且，粘土颗粒不仅存在于液膜的表面，还有部分粘土颗粒在液膜内部形成一个分层结构，能够抑制液膜的排液。因此，加入疏水性的粘土颗粒不但能够抑制泡沫液膜的排液，还能够增强泡沫液膜的稳定性。本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂具有较强的耐油性，加入粘土颗粒的泡沫体系，在液膜和液膜内的固相颗粒形成相互吸引的粒子网络，阻碍了原油与液膜的接触，使得原油不能在液膜表面铺展和进入泡沫体系。
本发明阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠，可以从溶液内部吸附到粘土表面。阴离子表面活性剂根据吸附量的不同，形成不同的聚集结构，在气液界面和固液界面产生竞争吸附。十二烷基苯磺酸钠优先在固液界面产生吸附，大量的表面活性剂分子吸附在固体表面，极性端朝向水相，形成氢键，它带有苯环的这种特殊结构，与固体形成疏水核心，具有明显的疏水作用和空间效应，使得整个复合体系有较高的起泡性能。
本发明的优良技术效果：
1、本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，由于加入了疏水性的粘土颗粒，使得固相颗粒在液膜表面和液膜层内附着，形成刚性的致密外壳，提高了泡沫骨架的强度和大小，抑制了液膜的排液，防止液膜的变薄，从而提高了泡沫的起泡体积，增加了泡沫的半衰期。
2、在原油存在的条件下，本发明泡沫驱油用粘土稳泡复合剂仍具有较高的起泡体积和稳泡能力，粘土颗粒形成的致密外壳将原油封闭在泡沫液膜之外，使得原油不能在液膜表面无法铺展，液膜、颗粒、原油形成的三层结构又进一步有效地阻止了液膜的排液和气体扩散。
3、在高温条件下，本发明泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的稳定性也较高，这是由于粘土颗粒的存在，使得整个泡沫体系的耐温性能增加，抑制液膜的排液和气体的扩散。在油田的生产应用中，地层条件为一个封闭体系，液体不能蒸发，因此，比实验室条件下更好的稳定性。
4、本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂具有较优良的起泡性能，粘土颗粒的强烈吸附在液膜表面，能够适应地下复杂的地层环境，而且，在消泡之后，粘土颗粒仍具有较强的封堵能力，从而提高波及体积。
5、本发明泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的制备工艺简单，适用于油田三次采油中泡沫调驱，显著提高采收率。
具体实施方式
一下为结合具体实施例对本发明做的进一步说明，但是本发明所要求保护的范围并不局限于实施例所涉及的范围。
实施例中使用的原料都为市购产品。其中：粘土颗粒为粒径25～100μm的钠基膨润土，潍坊玖和钠土有限公司有售。原油采集自胜利油田。
对泡沫起泡能力和稳泡能力的评价都用warning-blender方法测定。
Warning-blender方法：
Warning-blender方法是评价泡沫起泡性能最常用的方法。将定量的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂放入搅拌杯中，然后以8000r/min的速度搅拌3min，记录停止搅拌时的泡沫体积V0（ml）和泡沫析出原来液体一半体积时的时间t0.5（半衰期/min），V0和t0.5分别表示泡沫的起泡能力和泡沫的稳定性。
实施例1、泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的制备：
将1.0g粘土颗粒和0.6g十二烷基苯磺酸钠依次加入到100ml蒸馏水中，磁力搅拌30min，即得。记录起泡体积V0和半衰期t0.5。
实施例2-10、泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的制备：
如实施例1所述，不同的是实施例2-10中粘土颗粒的加入量分别为2.0g、3.0g、4.0g、5.0g、6.0g、7.0g、8.0g、9.0g、10.0g。记录起泡体积V0和半衰期t0.5。
对比例1、
将0.2g十二烷基苯磺酸钠加入到100ml蒸馏水中，磁力搅拌30min，然后在高速搅拌器中搅拌3min，即得。记录起泡体积V0和半衰期t0.5。
对比例2-5、
如对比例1所述，不同的是对比例2-5中十二烷基苯磺酸钠的加入量分别为0.4g、0.6g、0.8g、1.0g。记录起泡体积V0和半衰期t0.5。
实验例1、
将实施例1-10记录的起泡体积V0和半衰期t0.5列于表1中，
表1
| 编号\项目 | 起泡体积/ml | 半衰期/min |
| 实施例1 | 365 | 13.6 |
| 实施例2 | 390 | 18.1 |
| 实施例3 | 445 | 22.7 |
| 实施例4 | 465 | 33.7 |
| 实施例5 | 425 | 50.8 |
| 实施例6 | 485 | 83.0 |
| 实施例7 | 455 | 160.5 |
| 实施例8 | 445 | 197.4 |
| 实施例9 | 455 | 243.0 |
| 实施例10 | 445 | 315.8 |
| 对比例1 | 330 | 4.2 |
| 对比例2 | 345 | 5.4 |
| 对比例3 | 365 | 8.0 |
| 对比例4 | 360 | 8.1 |
| 对比例5 | 355 | 7.8 |
由表1可知，实施例1-10的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂比对比例1-5的常规泡沫起泡体积V0明显增大，半衰期t0.5明显延长。
对比例6-10、
如实施例1所述，不同的是将十二烷基苯磺酸钠改为十二烷基磺酸钠（SDS），加入量为0.2g，0.4g，0.6g，0.8g，1.0g，记录起泡体积V0和半衰期t0.5。
表2
| 编号\项目 | 起泡体积/ml | 半衰期/min |
| 实施例1 | 365 | 13.6 |
| 对比例6 | 330 | 7.5 |
| 对比例7 | 335 | 8.1 |
| 对比例8 | 345 | 10.4 |
| 对比例9 | 350 | 11.2 |
| 对比例10 | 355 | 11.6 |
对比例6-10中起泡体积与半衰期与实施例1制备的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂相比，选用十二烷基磺酸钠（SDS）作为阴离子表面活性剂效果不佳。
实验例2、
将实施例10制备的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，依次加入10.0g、15.0g、20.0g、25.0g、30.0g原油，用Warning-blender方法测试起泡性能，结果如表3所示。
表3
| 原油加入量/g | 起泡体积/ml | 半衰期/min |
| 5 | 410 | 34.4 |
| 10 | 375 | 59.6 |
| 15 | 360 | 62.1 |
| 20 | 380 | 66.1 |
| 25 | 370 | 75.7 |
| 30 | 365 | 70.9 |
| 实施例10 | 445 | 315.8 |
实验例3、
将对比例5制备的依次加入10.0g、15.0g、20.0g、25.0g、30.0g原油，用Warning-blender方法测试起泡性能，结果如表4所示。
表4
| 原油加入量/g | 起泡体积/ml | 半衰期/min |
| 5 | 350 | 7.5 |
| 10 | 335 | 7.2 |
| 15 | 330 | 6.6 |
| 20 | 340 | 5.4 |
| 25 | 330 | 3.3 |
| 30 | 290 | 2.1 |
| 对比例5 | 355 | 7.8 |
由表3、4可知，本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂加入原油后虽然稳定性有所降低，但相对于常规泡沫来说，稳定性较高。
而且，原油加入量的增加并不会降低泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的稳泡性能。说明本发明的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂稳泡性能好，适合在泡沫驱油中应用，尤其是在油田三次采油中应用。
Claims (6)
1.一种泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，其特征在于包括如下重量份的原料组成：
十二烷基苯磺酸钠0.5~0.7份，粘土颗粒3~8份，水100份；所述的粘土颗粒为粒径25~100μm的膨润土颗粒。
2.根据权利要求1所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，其特征在于包括如下重量份的原料组成：
十二烷基苯磺酸钠0.6份，粘土颗粒6份，水100份。
3.根据权利要求1所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂，其特征在于所述的膨润土颗粒为钠基膨润土颗粒。
4.一种权利要求1-3任一项所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的制备方法，步骤如下：
按照泡沫驱油用粘土稳泡复合剂的原料组成，依次加入粘土颗粒，十二烷基苯磺酸钠，水，搅拌20~40min，即得。
5.权利要求1-3任一项所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂在泡沫驱油中的应用。
6.权利要求1-3任一项所述的泡沫驱油用粘土稳泡复合剂在油田三次采油中的应用。
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