CN104927825A - 耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系及其制备方法 - Google Patents

耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明属于油田化学领域，具体地，涉及一种耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系。耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括气相和液相，气相是氮气，液相是起泡剂、稳泡剂和配液水；起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.1%～0.4%，稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.05%～0.15%，液相中余量为水，各组分质量分数之和为100%；气相与液相的气液比控制在3～5：1。本发明采用的纳米级或微米级冻胶分散体与甜菜碱两性表面活性剂具有良好的起泡与稳泡协同效应，最大限度的提高泡沫复合调驱体系的波及体积和洗油效率，能够耐温130℃、耐总矿化度17×104mg/L、耐钙离子1.0×104mg/L、耐镁离子1.0×104mg/L，能够最大限度的提高高温高盐油藏的调驱效果。

Description

耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系及其制备方法
技术领域
本发明属于油田化学领域，具体地，涉及一种高温高盐油藏深部调驱用的酚醛树脂冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系及其制备方法。
背景技术
随着常规油藏的进一步勘探开发，油层越来越深，油藏温度、矿化度也越来越高，高温(>80℃)、高盐(>2.0×104mg/L)油藏在华北油田、大港油田、中原油田、塔里木油田等油田都存在较大储量，但这些油田已进入高含水、高采出程度的“双高”阶段，水驱低效或无效循环，导致地层中残留的大量剩余油无法动用。因此如何提高剩余油的深部挖潜是维持高温高盐油藏增产稳产的关键。常规调控措施能力有限，深部调驱技术成为中高含水油藏进一步挖潜剩余油的关键技术。近年来针对中低温(<80℃)、中低盐(<2.0×104mg/L)油藏的深部调驱技术发展较快，并得到现场应用。但对于高温高盐苛刻油藏条件下的深部调驱技术发展较慢，限制了高温高盐油藏剩余油的进一步挖潜。
近年来，泡沫以其视粘度高，降低油水界面张力，遇油消泡、遇水稳定的强选择性等优点在油田矿场得到推广应用。CN102399548A公开了一种复合泡沫驱油用起泡剂，该复合泡沫驱油用起泡剂由羟磺基甜菜碱、十二醇和余量的水组成，能够耐温50℃。但单一泡沫驱油体系在矿场使用过程中存在稳定性差、封堵能力差等缺点限制其进一步发展。CN101314710A公开了一种聚合物强化泡沫，该聚合物强化泡沫由功能聚合物、发泡剂和余量的水组成。CN102516974A公开了一种适用于油田深部调剖的凝胶强化泡沫调剖剂，该强化泡沫调剖剂由表面活性剂、聚合物、交联剂、稳定剂、无机盐和余量的水组成，该泡沫调剖剂适用于40～70℃的油藏条件。但聚合物受温度和矿化度的影响较大，存在热降解和盐敏效应以及化学降解和剪切降解的问题，稳定性较差，粘度保留率低；以凝胶为外相的泡沫体系，凝胶成胶液在注入地层过程中受注入设备和地层孔隙剪切及地层理化性质影响较大，影响成胶性能，进而影响凝胶泡沫体系的稳定性。CN102746841A公开了一种油田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系，该体系由阴离子表面活性剂、改性二氧化硅纳米颗粒、反离子盐和余量的水组成，适用于温度不超过80℃的油藏条件，由于稳泡体系为改性二氧化硅无机颗粒，体系无粘度，仅通过吸附在泡沫液膜表面稳定泡沫，稳泡能力有限；另外受高温高盐及油藏流体的影响，改性二氧化硅无机颗粒表面性质易发生改变，影响稳泡效果。
因此，为了最大限度提高高温高盐油藏的原油采收率，需要开发一种新的泡沫复合调驱体系，研发一种具有粘度的纳米级或微米级别冻胶分散体有机颗粒稳泡体系，使得泡沫复合调驱体系具有较高的稳定性，扩大波及体积和提高驱油效率的作用，同时复合泡沫体系消泡后，依靠冻胶分散体颗粒的聚集膨胀性能对高渗流通道产生有效封堵，使后续注入压力保持较高的水平，进而满足高温高盐苛刻油藏条件下剩余油的进一步挖潜。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种能够适应高温高盐油藏的酚醛树脂冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，利用冻胶分散体与表面活性剂的协同效应，增加泡沫的起泡能力和稳定性，最大限度的提高泡沫复合调驱体系的波及体积和洗油效率。
为实现上述目的，本发明采用下述方案：
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括：气相和液相，气相是氮气，液相是起泡剂、稳泡剂和配液水；气相与液相的气液比控制在3～5：1；起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.1％～0.4％，稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.05％～0.15％，液相中余量为配液水，各组分质量分数之和为100％。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)、采用的纳米级或微米级冻胶分散体与甜菜碱两性表面活性剂具有良好的起泡与稳泡协同效应，当加入纳米级或微米级冻胶分散体后，泡沫起泡体积增加1.5～2.6倍，半衰期延长1.3～2.3倍；
(2)、耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系能够适用于高温高盐油藏，能够耐温130℃、耐总矿化度17×104mg/L、耐钙离子1.0×104mg/L、耐镁离子1.0×104mg/L；
(3)、耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的甜菜碱两性表面活性剂起泡剂在高温高盐条件下仍具有较高的界面活性，可使油水界面张力降低到10-2mN/m数量级，显著提高驱油剂的洗油效率；
(4)、冻胶分散体具有稳泡的作用，当泡沫遇油消泡后，冻胶分散体颗粒在油藏温度(60～130℃)老化后产生聚集膨胀，仍能够对高渗流通道产生有效封堵，使后续注入压力保持较高的水平，具有较好的流度控制能力，能够显著提高后续流体的波及体积；
(5)、气源为氮气，具有较强的稳定性，且不改变液相体系的pH值，能够最大限度保持体系的稳定性；
(6)、制备方法简单，能够最大限度的提高调驱效果。
具体实施方式
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括：气相和液相，气相是氮气，液相是起泡剂、稳泡剂和配液水；其中：气相与液相的气液比控制在(3～5)：1，气液比为氮气体积与液相体积的比值；
起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.1％～0.4％；稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.05％～0.15％；液相中余量为配液水，各组分质量分数之和为100％；
起泡剂为甜菜碱型两性表面活性剂，其结构式为：
式中，n为亚甲基团的加合数，n＝11～17，为整数；M为金属离子。甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂具有较好的起泡性能，能有效改善渗流剖面，同时又具有降低油水界面张力的能力，利于剩余油从岩层表面剥离，提高复合调驱体系的驱油效率。
稳泡剂为酚醛树脂冻胶分散体，所述的酚醛树脂冻胶分散体为纳米级或微米级。酚醛树脂冻胶分散体由整体冻胶通过机械剪切制得，粒径在600nm～3.3μm之间。
所述的配液水为清水或经过处理的油田回注污水。
气源为氮气，氮气具有较强的稳定性，且不改变液相体系的pH值，气液比(氮气体积与液相体积比)控制在(3～5)∶1范围内。
上述耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法：室温下(20±5℃)，在配液水中先加入稳泡剂，搅拌5分钟待其均匀分散；然后再加入起泡剂，搅拌5分钟待其充分溶解；液相中使冻胶分散体的质量分数为0.05％～0.15％，起泡剂的质量分数为0.1％～0.4％，然后将氮气按照气液比(3～5)∶1经发泡装置通入液相中，从而得到耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系。
上述的酚醛树脂冻胶分散体的制备方法：室温下(20±5℃)，在配液清水中先加入质量分数为0.2％～0.4％聚合物，搅拌熟化，再加入质量分数为0.6％～1.5％的酚醛树脂预缩聚体交联剂，搅拌5分钟待其充分搅拌均匀，80℃保持24～72小时，待其静态成冻形成整体冻胶；然后将整体冻胶置入胶体磨中，调整转速2500～3000rpm，剪切3～15分钟，得纳米级～微米级别酚醛树脂冻胶分散体。制备冻胶分散体所优选的聚合物为非离子型聚合物，分子量在800×104～1200×104g/mol之间，水解度在3％～8％之间；优选的交联剂为酚醛树脂预缩聚体交联剂，工业级，有效含量50％。通过加入冻胶分散体，利用冻胶分散体系的粘度和颗粒吸附特点，提高泡沫体系的稳定性。当泡沫体系消泡后，通过冻胶分散体自身的聚集膨胀实现对高渗流通道的封堵，扩大后续流体的波及体积，增强复合调驱体系的流度控制能力。
实施例一
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括：气相和液相，气相是氮气，液相是起泡剂、稳泡剂和配液水，其中：气相与液相的气液比控制在3:1，气液比为氮气体积与液相体积的比值。
液相包括：甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.3％；酚醛树脂冻胶分散体稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.1％；余量为配液水在液相总质量中的质量分数为99.6％，各组分质量分数之和为100％。
酚醛树脂冻胶分散体的制备方法：室温下(20±5℃)，在98.9g配液清水(矿化度400mg/L)中先加入0.2g聚合物，搅拌熟化，再加入0.9g酚醛树脂预缩聚体交联剂，搅拌5分钟待其充分搅拌均匀，80℃老化72小时待其静态成冻形成整体冻胶；然后将整体冻胶置入胶体磨中，调整转速3000rpm，剪切15分钟，得纳米级冻胶分散体(粒径为600nm)。
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法：室温下(20±5℃)，在19.92g配液水(总矿化度17×104mg/L，其中CaCl2含量1×104mg/L，MgCl2含量1×104mg/L)中边搅拌依次加入0.02g纳米级酚醛树脂冻胶分散体(粒径为600nm)、0.06g甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂，均匀搅拌5分钟配制而成耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱液相体系。采用Ross-Mile法在130℃下按照气液比3:1通入氮气，制得耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系。
测定该耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系起泡体积240mL，半衰期310秒，降低油水界面张力达8.4×10-2mN/m。
实施例二
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括：气相和液相，气相是氮气，液相是甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂、酚醛树脂冻胶分散体稳泡剂和配液水，其中：气相与液相的气液比控制在5:1，气液比为氮气体积与液相体积的比值。
液相包括：甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.2％；酚醛树脂冻胶分散体稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.05％；余量为配液水在液相总质量中的质量分数为99.75％，各组分质量分数之和为100％。
酚醛树脂冻胶分散体的制备方法：室温下(20±5℃)，在98.5g配液清水(矿化度400mg/L)中先加入0.3g聚合物，搅拌熟化，再加入1.2g酚醛树脂预缩聚体交联剂，搅拌5分钟待其充分搅拌均匀，80℃老化36小时待其静态成冻形成整体冻胶；然后将整体冻胶置入胶体磨中，调整转速2500rpm，剪切9分钟，得微米级冻胶分散体(粒径3.3μm)。
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法：室温下(20±5℃)，在19.95g配液水(总矿化度17×104mg/L，其中CaCl2含量1×104mg/L，MgCl2含量1×104mg/L)中边搅拌依次加入0.01g纳米级酚醛树脂冻胶分散体(粒径为600nm)、0.04g甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂，均匀搅拌5分钟配制而成耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱液相体系。采用Ross-Mile法在130℃下按照气液比5:1通入氮气，制得耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系。
测定该耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系起泡体积210mL，半衰期420秒，降低油水界面张力达9.4×10-2mN/m。
实施例三
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括：气相和液相，气相是氮气，液相是甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂、酚醛树脂冻胶分散体稳泡剂和配液水，其中：气相与液相的气液比控制在4:1，气液比为氮气体积与液相体积的比值。
液相包括：甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.4％；酚醛树脂冻胶分散体稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.15％；余量为配液水在液相总质量中的质量分数为99.45％，各组分质量分数之和为100％。
酚醛树脂冻胶分散体的制备方法：室温下(20±5℃)，在98.1g配液清水(矿化度400mg/L)中先加入0.4g聚合物，搅拌熟化，再加入1.5g酚醛树脂预缩聚体交联剂，搅拌5分钟待其充分搅拌均匀80℃老化24小时待其静态成冻形成整体冻胶；然后将整体冻胶置入胶体磨中，调整转速2750rpm，剪切6分钟，得微米级冻胶分散体(粒径2.3μm)。
耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法：室温下(20±5℃)，在19.89g配液水(总矿化度17×104mg/L，其中CaCl2含量1×104mg/L，MgCl2含量1×104mg/L)中边搅拌依次加入0.03g纳米级酚醛树脂冻胶分散体(粒径为600nm)、0.08g甜菜碱型两性表面活性剂起泡剂，均匀搅拌5分钟配制而成耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱液相体系。采用Ross-Mile法在130℃下按照气液比4:1通入氮气，制得耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系。
测定该耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系起泡体积280mL，半衰期440秒，降低油水界面张力达7.82×10-2mN/m。

Claims (7)

1.一种耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，包括：气相和液相，气相是氮气，液相是起泡剂、稳泡剂和配液水；其特征在于：气相与液相的气液比控制在3～5：1；起泡剂在液相总质量中的质量分数为0.1％～0.4％，稳泡剂在液相总质量中的质量分数为0.05％～0.15％，液相中余量为配液水，各组分质量分数之和为100％。
2.根据权利要求1所述的耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，其特征在于：起泡剂为甜菜碱型两性表面活性剂，其结构式为：
式中，n为亚甲基团的加合数，n＝11～17，为整数；M为金属离子。
3.根据权利要求1-2所述的耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，其特征在于：稳泡剂为酚醛树脂冻胶分散体，所述的酚醛树脂冻胶分散体为纳米级或微米级，酚醛树脂冻胶分散体由整体冻胶通过机械剪切制得，粒径在600nm～3.3μm之间。
4.根据权利要求1-2所述的耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系，其特征在于：所述的配液水为清水或经过处理的油田回注污水。
5.权利要求1-4所述的耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：室温下(20±5℃)，在配液水中先加入稳泡剂，搅拌5分钟待其均匀分散；然后再加入起泡剂，搅拌5分钟待其充分溶解；液相中使冻胶分散体的质量分数为0.05％～0.15％，起泡剂的质量分数为0.1％～0.4％，然后将氮气按照气液比(3～5)∶1经发泡装置通入液相中，从而得到耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系。
6.根据权利要求5所述的耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法，其特征在于，上述的酚醛树脂冻胶分散体的制备方法如下：室温下(20±5℃)，在配液水中先加入质量分数为0.2％～0.4％聚合物，搅拌熟化，再加入质量分数为0.6％～1.5％的酚醛树脂预缩聚体交联剂，搅拌5分钟待其充分搅拌均匀，80℃保持24～72小时，待其静态成冻形成整体冻胶；然后将整体冻胶置入胶体磨中，调整转速2500～3000rpm，剪切3～15分钟，得纳米级～微米级别酚醛树脂冻胶分散体。
7.根据权利要求5-6所述的耐温耐盐冻胶分散体氮气泡沫复合调驱体系的制备方法，其特征在于，制备冻胶分散体所选的聚合物为非离子型聚合物，分子量在800×104～1200×104g/mol之间，水解度在3％～8％之间；所选的交联剂为酚醛树脂预缩聚体交联剂，工业级，有效含量50％。
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