CN105385431A - 一种油田注水用纳米乳液增注剂及其制备方法，油田注水体系 - Google Patents

一种油田注水用纳米乳液增注剂及其制备方法，油田注水体系 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种油田注水用纳米乳液增注剂及其制备方法，油田注水体系。本发明提供的纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相0.01-5％，非离子表面活性剂25％-45％，两性离子表面活性剂5％-25％，阴离子表面活性剂1％-20％，余量为水。该增注剂可以在岩隙微孔道表面实现充分吸附，从而有效的改变岩石表面润湿性，大幅度的降低壁面边界层厚度，增大有效流动通道，大幅度降低流动阻力，达到降压增注的目的。本发明同时提供上述纳米乳液增注剂的制备方法，及作为油田注水体系使用时，该增注剂的合适添加量。

Description

一种油田注水用纳米乳液增注剂及其制备方法，油田注水体系
技术领域
本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种油田注水用纳米乳液增注剂及其制备方法，还涉及一种包含上述纳米乳液增注剂的油田注水体系。
背景技术
低渗透油藏是我国石油资源的重要组成部分，大多数的低渗透油藏以注水开发方式为主，低渗透油藏普遍存在着孔喉细小、渗透率低、渗流阻力大等特征。一些注水井初期的注水压力并不高，但随着注水时间的持续，注水压力迅速上升，注水量快速下降，甚至出现注不进水的现象，造成产油量迅速下降。
造成注水阻力不断增大的原因有：其一，由于岩隙表面呈极性，在其表面容易形成水化层，从而增加了注入水的流动阻力；其二，低渗透油藏所含地层粘土具有较高的亲水性、膨胀性及较高的比表面，由于砂层组分渗透率变异系数快，在注入水时，泥质夹层中的粘土就会膨胀，造成地层堵塞；其三，注水过程中，注入水中的悬浮固体、原油液滴、有机残渣及细菌和高密度盐水容易形成水垢，从而引起岩心严重堵塞。上述因素的综合作用，造成注水吼道变小，渗透率下降。
专利CN101362942B公开了一种应用于油田低渗透储层的地层疏通剂，包括预处理液和酸剂体系，预处理液由1～3％的低碳醇类有机溶剂、0.2～1非离子表面活性剂聚氧乙烯烷基醇酰胺及0.3～0.5％的十五烷基磺酸盐和余量的底层水组成；其能够溶解、清洗地层中的胶质、沥青质和蜡质等高粘有机物，表面活性剂起到降低油水界面张力的作用；酸剂的主要成分为低碳有机酸和氢氟酸，其起到缓速溶蚀碳酸盐及粘土矿物的作用；酸化技术在低渗透油藏现场应用中，常会因为酸岩反应速度快，穿透距离短，酸化后有效期短或因酸岩反应和酸液不配伍等因素，形成新的沉积堵塞，造成疏通效果不佳。
专利CN104371689A公开了一种超低界面张力表面活性剂复配体系，包括10～33％的两性表面活性剂，7～23％的非离子表面活性剂和1～4％阴离子表面活性剂，复配体系可以在较短时间内将表面张力降低到10-4mN/m；该复配体系实际应用时，由于与水化层的接触面积有限，不能有效突破水化层与孔壁强力吸附，因而，在实际应用过程中，改善地层润湿能力有限，不能有效降低水的流动阻力，降压增注效果有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的是提供一种油田注水用纳米乳液增注剂，从而解决现有技术中，降压增注剂与岩隙水化层的接触面积有限，改善地层润湿能力差的技术问题；实现有效剥离孔道上的油膜，增大有效注水通道，从而改善渗流环境，提高水相渗透率，降低注水压力，达到增注的目的。
本发明的第二个目的是提供上述油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法。
本发明的第三个目的是提供一种包含上述纳米乳液增注剂的油田注水体系。
为了实现以上目的，本发明所采用的技术方案是：
一种油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相0.01-5％，非离子表面活性剂25％-45％，两性离子表面活性剂5％-25％，阴离子表面活性剂1％-20％，余量为水。
本发明提供的纳米乳液增注剂，一方面，液滴为纳米级，具有良好的注入性，可达到地层深处；另一方面，液滴具有纳米效应，与岩隙水化层的接触面积增大，接触时间增长，有利于在微孔道表面实现充分吸附，从而有效的改变岩石表面润湿性，大幅度的降低壁面边界层厚度，增大有效流动通道，大幅度降低流动阻力；同时，纳米微粒还能够包覆在粘土表面，阻止注入水的浸入，起到防膨作用。在上述因素综合作用下，可以有效改善渗流环境，提高水相渗透率，起到降压增注的作用。
所述纳米乳液增注剂的平均粒径小于100nm。
纳米乳液增注剂中非极性油相与表面活性剂体系的作用机理为：表面活性剂的两亲结构使其吸附在油水界面上，大幅度降低油水界面张力；另一方面，通过非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和阴离子表面活性剂复配，降低了界面的刚性，增加界面的流动性，减少了乳液生成所需的弯曲能，使得乳液液滴容易自发生成；同时，表面活性剂复配体系有效的增加了非极性油相的增溶量，使亲水基之间的距离增大，静电斥力变小，表面活性剂的长链疏水基紧密靠拢，从而使形成的胶束稳定存在。
非极性油相的选择应有利于纳米乳液增注剂的长期稳定；优选情况下，所述的非极性油相为长链烷烃、长链醇、酯类物质中至少一种；所述长链烷烃的碳原子数为6～16，所述长链醇的碳原子数为6～18，所述酯类物质为磷酸与碳原子数为1-4的醇类反应制得。所述长链烷烃优选为直链饱和烷烃，具体如辛烷、壬烷、十三烷、十五烷等，现有技术已有多种成熟工艺制取相关产品；所述长链醇优选为直链饱和醇，具体如辛醇、十二醇、十四醇、十六醇、十八醇等，所述产品均为石化行业常规产品。作为进一步的优选方案，所述的长链醇为正辛醇；酯类物质为磷酸与碳原子数为1-4的醇类反应失水而生成的化合物；其难溶于水，易溶于乙醇和乙醚等有机溶剂；所述酯类物质优选为磷酸三正丁酯。
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其结构通式为RO(CH2CH2O)xH，其中R为碳原子数6～15的烷基，x为8～25。脂肪醇聚氧乙烯醚是由聚乙二醇(PEG)与脂肪醇缩合而成的醚，因聚乙二醇的聚合度和脂肪醇种类不同而有不同的品种。脂肪醇聚氧乙烯醚稳定性较高，水溶性较好，耐电解质，易于生物降解，且与其他表面活性剂的配伍性好，对硬水不敏感。
所述的两性离子表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中至少一种。椰油酰胺丙基甜菜碱由椰油酸甲酯或椰油酰氯与N，N-二甲基丙二酰胺经胺化再与氯乙酸钠反应制得；其对酸碱稳定好，具有优良的增稠性、杀菌性和抗硬水性；月桂酰胺丙基甜菜碱以十二烷基二甲基胺和一氯醋酸钠为原料，合成反应后经脱盐而得；其具有去污能力强、耐硬水性好、与其他表面活性剂配伍性好等优点。
所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐或十二烷基苯磺酸钠。所述十二烷基苯磺酸钠为市场常规原料；石油磺酸盐为石油及其馏分为原料，用磺化剂磺化，再用碱中和而制成的产品；所述石油磺酸盐优选为郑州邦诺化工产品有限公司的石油磺酸钠。
上述油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，包括：将非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和水混合均匀，加入非极性油相，搅拌至外观澄清透明，即得。
本发明提供的纳米乳液增注剂的制备方法，通过表面活性剂的合理配比，使制备工艺简单高效，所得纳米乳液平均粒径小于100nm，具有良好的增注性能，应用前景广阔。
本发明提供的采用上述纳米乳液增注剂的油田注水体系，由纳米乳液增注剂加水配制而成，纳米乳液增注剂的质量浓度为0.1～0.15％。
纳米乳液增注剂与水的混合性能好，易形成透明、均匀、稳定的油田注水体系，具有良好的可注入性，可用于低渗透油藏的注水开发，提高地层的水相渗透率，降低注水压力，达到增注的目的。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。
实施例1
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相4.3％，非离子表面活性剂34.7％，两性离子表面活性剂22％，阴离子表面活性剂22％，余量为水。
所述非极性油相为长链醇，所述长链醇为正辛醇；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO20，对应RO(CH2CH2O)xH的结构通式中，R为碳原子数为12的烷基，x为20)；所述两性离子表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸盐。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，包括：称取8.00g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO20、4.00g石油磺酸盐、5.00g椰油酰胺丙基甜菜碱和5.50g水于烧杯中，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌30min使体系搅拌均匀，再向烧杯中滴加1.00g正辛醇，待滴加完全后，保持磁力搅拌器搅拌速度200rpm，搅拌30min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为69.23nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.1％；配制用水为红河油田现场注入水。
实施例2
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相4％，非离子表面活性剂35.3％，两性离子表面活性剂13.2％，阴离子表面活性剂7％，余量为水。
所述非极性油相为长链醇，所述长链醇为正己醇；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚AEO9，对应RO(CH2CH2O)xH的结构通式中，R为碳原子数为10的烷基，x为9)；所述两性离子表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，包括：称取12.00g脂肪醇聚氧乙烯醚AEO9、2.50g十二烷基苯磺酸钠、4.50g月桂酰胺丙基甜菜碱和13.50g水于烧杯中，在磁力搅拌器上以300rpm搅拌15min使体系搅拌均匀，再向烧杯中滴加1.50g正己醇，待滴加完全后，保持磁力搅拌器搅拌速度300rpm，搅拌60min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为51.29nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.15％。配制用水为红河油田现场注入水。
实施例3
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，组分组成与实施例1基本相同，区别仅在于非极性油相为正十八醇。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例1相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为89.61nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.1％；配制用水为红河油田现场注入水。
实施例4
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相0.01％，非离子表面活性剂25％，两性离子表面活性剂6％，阴离子表面活性剂2％，余量为水。
所述非极性油相为长链烷烃，所述长链烷烃为正辛烷；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，对应RO(CH2CH2O)xH的结构通式中，R为碳原子数为15的烷基，x为8；所述两性离子表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例2相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为63.89nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.12％。配制用水为红河油田现场注入水。
实施例5
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相1％，非离子表面活性剂42％，两性离子表面活性剂10％，阴离子表面活性剂10％，余量为水。
所述非极性油相为长链烷烃，所述长链烷烃为正十二烷；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，对应RO(CH2CH2O)xH的结构通式中，R为碳原子数为12的烷基，x为25；所述两性离子表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠，由郑州邦诺化工产品有限公司提供。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例1相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为43.5nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.15％。配制用水为红河油田现场注入水。
实施例6
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，组分组成与实施例4基本相同，区别仅在于非极性油相为正十六烷。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例2相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为75.82nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.12％；配制用水为红河油田现场注入水。
实施例7
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，组分组成与实施例4基本相同，区别仅在于非极性油相为正己烷。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例2相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为65.46nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.15％；配制用水为红河油田现场注入水。
实施例8
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相0.05％，非离子表面活性剂30％，两性离子表面活性剂14.5％，阴离子表面活性剂5％，余量为水。
所述非极性油相为磷酸三正丁酯；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，对应RO(CH2CH2O)xH的结构通式中，R为碳原子数为6的烷基，x为10；所述两性离子表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠，由郑州邦诺化工产品有限公司提供。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例1相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为39.6nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.15％。配制用水为红河油田现场注入水。
实施例9
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相2％，非离子表面活性剂25％，两性离子表面活性剂25％，阴离子表面活性剂18％，余量为水。
所述非极性油相为磷酸二正丁酯；所述非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，对应RO(CH2CH2O)xH的结构通式中，R为碳原子数为6的烷基，x为10)；所述两性离子表面活性剂为月桂酰胺丙基甜菜碱；所述阴离子表面活性剂为石油磺酸钠，由郑州邦诺化工产品有限公司提供。
本实施例的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，与实施例2相同。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径为41.6nm。
本实施例的油田注水体系，由本实施例的纳米乳液增注剂加水配制而成，质量浓度为0.15％。配制用水为红河油田现场注入水。
试验例1
以实施例1的油田注水体系，采用红河油田天然岩心进行室内岩心驱替实验，纳米乳液地层水溶液注入量为5倍孔隙体积，岩心水相渗透率由驱替前的0.12mDc提高到驱替后的0.17mDc，岩心水相渗透率提高41.66％，注水压力由驱替前的3.86MPa下降为驱替后的3.21MPa，注水压力降低16.8％。
以实施例3的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.12mDc提高到驱替后的0.16mDc，岩心水相渗透率提高33.33％，注水压力由驱替前的3.86MPa下降为驱替后的3.28MPa，注水压力降低15.0％。
以实施例5的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.11mDc提高到驱替后的0.15mDc，岩心水相渗透率提高36.4％，注水压力由驱替前的3.86MPa下降为驱替后的3.26MPa，注水压力降低15.5％。
以实施例7的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.13mDc提高到驱替后的0.18mDc，岩心水相渗透率提高38.6％，注水压力由驱替前的3.55MPa下降为驱替后的2.98MPa，注水压力降低16.0％。
以实施例9的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.09mDc提高到驱替后的0.12mDc，岩心水相渗透率提高33.3％，注水压力由驱替前的5.35MPa下降为驱替后的4.76MPa，注水压力降低21.0％。
试验例2
以实施例2的油田注水体系，采用红河油田天然岩心进行室内岩心驱替驱油实验，纳米乳液地层水溶液注入量为2倍孔隙体积，岩心水相渗透率由驱替前的0.91mDc提高到驱替后的1.06mDc，岩心水相渗透率提高16.48％，注水压力由驱替前的3.25MPa下降为驱替后的2.85MPa，注水压力降低12.3％。
以实施例4的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.86mDc提高到驱替后的1.00mDc，岩心水相渗透率提高16.28％，注水压力由驱替前的3.20MPa下降为驱替后的2.76MPa，注水压力降低13.7％。
以实施例6的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.88mDc提高到驱替后的0.97mDc，岩心水相渗透率提高10.2％，注水压力由驱替前的3.10MPa下降为驱替后的2.71MPa，注水压力降低12.5％。
以实施例8的油田注水体系，岩心驱替实验条件与上述相同，岩心水相渗透率由驱替前的0.94mDc提高到驱替后的1.08mDc，岩心水相渗透率提高15.3％，注水压力由驱替前的3.45MPa下降为驱替后的2.97MPa，注水压力降低14.0％。

Claims (8)

1.一种油田注水用纳米乳液增注剂，其特征在于，由以下质量百分比的组分组成：非极性油相0.01-5％，非离子表面活性剂25％-45％，两性离子表面活性剂5％-25％，阴离子表面活性剂1％-20％，余量为水。
2.如权利要求1所述的油田注水用纳米乳液增注剂，其特征在于，纳米乳液增注剂的平均粒径小于100nm。
3.如权利要求1所述的油田注水用纳米乳液增注剂，其特征在于，所述的非极性油相为长链烷烃、长链醇、酯类物质中至少一种；所述长链烷烃的碳原子数为6～16，所述长链醇的碳原子数为6～18，所述酯类物质为磷酸与碳原子数为1～4的醇类反应制得。
4.如权利要求1所述的油田注水用纳米乳液增注剂，其特征在于，所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，其结构通式为RO(CH2CH2O)xH，其中R为碳原子数6～15的烷基，x为8～25。
5.如权利要求1所述的油田注水用纳米乳液增注剂，其特征在于，所述的两性离子表面活性剂为椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱中至少一种。
6.如权利要求1所述的油田注水用纳米乳液增注剂，其特征在于，所述的阴离子表面活性剂为石油磺酸盐或十二烷基苯磺酸钠。
7.一种如权利要求1所述的油田注水用纳米乳液增注剂的制备方法，其特征在于，包括：将非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性离子表面活性剂和水混合均匀，加入非极性油相，搅拌至外观澄清透明，即得。
8.一种采用权利要求1所述纳米乳液增注剂的油田注水体系，其特征在于，由纳米乳液增注剂加水配制而成，纳米乳液增注剂的质量浓度为0.1～0.15％。
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