CN107177352A - 一种水包油乳状液及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种水包油乳状液及其制备方法和应用，所述乳状液以原油为分散相，且含有表面活性剂和乳状液稳定剂，其中，所述表面活性剂使原油与水的界面张力小于0.1mN/m，优选小于0.01mN/m。本发明通过表面活性剂控制油水间的界面张力，并通过表面活性剂和乳状液稳定剂之间的疏水缔合作用进一步强化了形成的油水界面膜的粘弹性，从而使所述水包油乳状液具有较高的稳定性，作为调剖堵水体系使用能改善油田开发效果，提高采收率。
Description
技术领域
本发明属于油田化学品技术领域，具体地，涉及一种水包油乳状液，该水包油乳状液的制备方法，所述制备方法制得的水包油乳状液，以及所述水包油乳状液在堵水调剖技术中的应用。
背景技术
位于我国东部的主要油田，如大庆油田、胜利油田和大港油田等均已进行了几十年的开发，如今都处于高含水开发期。这些油田属陆相沉积油藏，非均质严重，由于各油层渗透率的不同，注入水沿着高渗透层突进，油井过早水淹，含水上升快，最终导致层间层内波及差异大，注入水的无效循环，影响了开发效果。
为解决注入水突进的问题，在油田发展了堵水调剖技术，这包括：交联聚合物凝胶技术(CN103214639A和CN103484086A)、聚合物微球调剖技术(CN102295918B、CN102504793B和CN103570859A)和体膨颗粒调剖堵水技术(CN103194192A和CN103013480A)。
虽然上述调剖堵水技术都有成功的应用实例，但是各油藏条件的复杂性决定了上述调剖堵水技术都有自己特定的适用条件，技术通用性不强。因此，需要探索更多的调剖堵水技术。
乳状液是不互溶的油水两相在乳化剂作用下形成的分散体系，连续相和分散相液滴间存在巨大的界面积，油水乳状液本身的粘度大于水的粘度，另外乳状液在地层孔隙中渗流通过孔喉时，会产生贾敏效应，增加水的流动阻力。因此，油水乳状液也是一种可行的调剖堵水体系。CN1395024A就提出了利用稠油乳状液进行调剖堵水的技术，但稠油本身的粘度对乳状液形成与稳定性影响较大。
因此，亟需开发一种作为调剖堵水体系使用时具有较高稳定性的油水乳状液。
发明内容
通常油水的界面张力越低，原油越容易分散在水中形成乳状液，而本发明的发明人通过研究发现，乳状液的稳定性与界面张力大小无明显的关联，其主要取决于油水乳化后形成的油水界面膜的粘弹性，油水界面膜的粘弹性越高，乳状液越稳定；通过乳状液稳定剂与特定表面活性剂之间的疏水缔合作用，能够提高以原油为分散相的乳状液的稳定性。
基于以上发现，本发明提供了一种水包油乳状液，该水包油乳状液的制备方法，所述制备方法制得的水包油乳状液，以及所述水包油乳状液在堵水调剖技术中的应用。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种水包油乳状液，所述乳状液以原油为分散相，水相中含有表面活性剂和乳状液稳定剂，其中，所述表面活性剂使原油与水的界面张力小于0.1mN/m，优选小于0.01mN/m。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种上述水包油乳状液的制备方法，该方法包括：1)将所述表面活性剂的水溶液与原油混合，进行剪切乳化；2)在步骤1)的剪切乳化状态下，向乳化体系中加入乳状液稳定剂。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了上述制备方法制得的水包油乳状液。
根据本发明的第四个方面，本发明供了所述水包油乳状液在堵水调剖技术中的应用。
本发明通过表面活性剂控制原油与水的界面张力，并通过表面活性剂和乳状液稳定剂之间的疏水缔合作用进一步强化形成的油水界面膜的粘弹性，从而使所述的水包油乳状液具有较高的稳定性。该乳状液作为调剖堵水体系使用能改善油田开发效果，提高采收率。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。
图1为本发明的实施例1制得的水包油乳状液照片。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施方式。
根据本发明的第一个方面，本发明提供了一种水包油乳状液，所述乳状液以原油为分散相，水相(即，连续相)中含有表面活性剂和乳状液稳定剂，其中，所述表面活性剂使原油与水的界面张力小于0.1mN/m，优选小于0.01mN/m。
本发明中，界面张力的测试方法为：使用TX500C旋转滴界面张力，按照石油天然气行业标准表面及界面张力测定方法(SY/T-1999)的要求进行。
根据本发明，所述原油通常选自需要采取调剖堵水措施来增产原油的油田。所述水包油乳状液中的原油含量可以为10-30重量％。
所述表面活性剂可以依据原油的种类进行选择，只要是能够控制原油与水的界面张力满足上述要求即可。
根据本发明的一种实施方式，所述表面活性剂选自式1所示的烷基苯磺酸钠：
其中，R1为C22至C24的直链烷基。
该表面活性剂可以通常商购获得，例如，购自亨斯迈公司，牌号为XOF-30S的产品。
根据本发明的另一种实施方式，所述表面活性剂选自式2所示的甜菜碱两性表面活性剂：
其中，R2为C20至C24的直链烷基。
所述甜菜碱两性表面活性剂也可以通常商购获得，例如，购自杭州雅威化工有限公司，牌号为HY-AM-3500的产品。
根据本发明，所述表面活性剂的含量可以根据原油的含量进行选择，一般地，所述乳状液中，表面活性剂与水的质量比可以为0.5-5：99.5-95。
本发明中，所述乳状液稳定剂含有疏水长碳链(12个碳链长度以上)，其能与表面活性剂的疏水碳链之间形成疏水缔合作用，从而保证水包油乳状液的稳定性。从原料易得以及降低成本的角度出发，优选所述乳状液稳定剂为硬脂酸铵。
通常地，所述水包油乳状液中，乳状液稳定剂的浓度可以为0.3-1重量％。
根据本发明的第二个方面，本发明提供了一种所述水包油乳状液的制备方法，该方法包括：1)将所述表面活性剂的水溶液与原油混合，进行剪切乳化；2)在步骤1)的剪切乳化状态下，向乳化体系中加入乳状液稳定剂。
根据本发明的制备方法，对原油的剪切乳化在乳化机上进行。优选情况下，步骤1)中，所述剪切乳化的条件包括：温度为60-70℃，搅拌速度为5000-10000rpm，时间为10-30分钟。
步骤2)中，所述乳状液稳定剂在步骤1)的剪切乳化状态下加入，这样能进一步避免乳化体系出现油水相分离。另外，加入乳状液稳定剂后，所述制备方法还包括继续剪切乳化10-30分钟，以均匀分散乳状液稳定剂，起到稳定乳化体系的作用。
根据本发明优选的一种具体实施方式，所述水包油乳状液的制备方法包括以下步骤：
1)配置浓度为0.5-5重量％的所述表面活性剂的水溶液，并将其加热到60-70℃，保持恒温；按照原油体积分数10-30％向所述水溶液中加入原油，利用乳化机在5000-10000rpm的速度下对原油剪切乳化10-30分钟；
2)保持剪切乳化状态，向乳化体系中加入硬酯酸铵，再剪切乳化10-30分钟，从而制得稳定的水包油乳状液。
其中，在使用前，可以将硬酯酸铵加热到60-70℃，配置成8-12重量％的分散体系，或者也可以直接使用商品化的固含量为30重量％的硬酯酸铵乳液。
本发明的制备方法主要分两步进行，步骤1)是选用使原油与水具有较低界面张力的表面活性剂作为乳化剂，在外力提供的剪切作用下使油水混合乳化；步骤2)是加入乳状液稳定剂，利用其与表面活性剂间的疏水缔合作用强化已形成的油水界面膜的粘弹性，从而保证乳状液的稳定性。
根据本发明的第三个方面，本发明提供了由所述制备方法制得的水包油乳状液。
根据本发明的第四个方面，本发明提供了所述的水包油乳状液在堵水调剖技术中的应用。
作为调剖堵水体系使用时，本发明的水包油乳状液满足较高的稳定性，其中的原油能选自需要采取调剖堵水措施来增产原油的油田，因此，该水包油乳状液的通用性强。而且，由于乳状液本身的粘度较水高，在地层孔隙中渗流通过孔喉时会增加水的流动阻力，因此，所述乳状液能改善油田开发效果，提高采收率。
下面通过实施例详细说明本发明，但本发明不受实施例的限制。
以下实施例和对比例中：
式1所示的表面活性剂中，R1为C22的直链烷基，购自亨斯迈公司，牌号为XOF-30S，该表面活性剂使油水的界面张力为0.006mN/m；
式2所示的表面活性剂中，R2为C22的直链烷基，购自杭州雅威化工有限公司，牌号为HY-AM-3500；该表面活性剂使油水界面的表面张力为0.004mN/m。
水包油乳状液的稳定性的表征方法为：制备出乳状液后静置6小时，以从乳状液中分出的水相体积占油水总体积的百分数来表示(分水率)。
实施例1
本实施例用于说明本发明的水包油乳状液及其制备方法。
在200mL的烧杯中配制浓度为3.0重量％的式1所示的表面活性剂的水溶液80克，升温至70℃，启动乳化机，转速设置为4档(速度为8000rpm)，在均化剪切混合过程中向烧杯加入20克取自某油田的原油，剪切乳化15分钟，再向其中加入2.6克固含量为30％的硬脂酸铵乳液，继续乳化15分钟，从而制得水包油乳状液。该水包油乳状液的照片如图1所示，且该乳状液静置6小时后未出现油水分层现象，分水率为0。
实施例2
本实施例用于说明本发明的水包油乳状液及其制备方法。
在200mL的烧杯中配制浓度为4.0重量％的式1所示的表面活性剂的水溶液85克，升温至70℃，启动乳化机，转速设置为4档(转速8000rpm)，在均化剪切混合过程中向烧杯加入15克取自某油田的原油，继续剪切乳化15分钟，再向其中加入2.6克固含量为30％的硬脂酸铵乳液，继续乳化15分钟，从而制得水包油乳状液。且该乳状液静置6小时后未出现油水分层现象，分水率为0。
实施例3
本实施例用于说明本发明的水包油乳状液及其制备方法。
在200mL的烧杯中配制浓度为1.0重量％的式2所示的表面活性剂的水溶液80克，升温至65℃，启动乳化机，转速设置为4档(转速8000rpm)，在均化剪切混合过程中向烧杯加入20克取自某油田的原油，剪切乳化15分钟，再向其中加入2克固含量为30％的硬脂酸铵乳液，继续乳化15分钟，从而制得水包油乳状液。该乳状液静置6小时后的分水率5％。
对比例1
采用与实施例1相同的方法制备水包油乳状液，所不同的是，在形成乳化体系后，不加入硬脂酸铵，直接继续剪切乳化15分钟，从而制得乳状液，该乳状液静置6小时后的分水率为30％。
对比例2
采用与实施例1相同的方法制备水包油乳状液，所不同的是，用等质量的十二烷基硫酸钠代替实施例1的表面活性剂(其中，该表面活性剂使油水界面张力高达10mN/m)，剪切乳化结束后，所制得的乳状液即出现明显分层，因此，无法形成稳定的水包油乳状液。
以上已经描述了本发明的实施方式，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的实施方式。在不偏离所说明的各实施方式的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施方式的原理、实际应用或对市场中的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施方式。
Claims (10)
1.一种水包油乳状液，其特征在于，所述乳状液以原油为分散相，水相中含有表面活性剂和乳状液稳定剂，其中，所述表面活性剂使原油与水的界面张力小于0.1mN/m，优选小于0.01mN/m。
2.根据权利要求1所述的水包油乳状液，其中，所述表面活性剂选自式1所示的烷基苯磺酸钠：
其中，R1为C22至C24的直链烷基。
3.根据权利要求1所述的水包油乳状液，其中，所述表面活性剂选自式2所示的甜菜碱两性表面活性剂：
其中，R2为C20至C24的直链烷基。
4.根据权利要求1所述的水包油乳状液，其中，所述乳状液稳定剂为硬脂酸铵。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的水包油乳状液，其中，所述乳状液中的原油含量为10-30重量％。
6.根据权利要求1-4中任意一项所述的水包油乳状液，其中，所述乳状液中，表面活性剂与水的质量比为0.5-5：99.5-95，乳状液稳定剂的浓度为0.3-1重量％。
7.一种权利要求1-6中任意一项所述的水包油乳液的制备方法，其特征在于，该方法包括：
1)将所述表面活性剂的水溶液与原油混合，进行剪切乳化；
2)在步骤1)的剪切乳化状态下，向乳化体系中加入乳状液稳定剂。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，步骤1)中，所述剪切乳化的条件包括：温度为60-70℃，搅拌速度为5000-10000rpm，时间为10-30分钟。
9.由权利要求7或8所述的制备方法制得的水包油乳状液。
10.权利要求1-6和9中任意一项所述的水包油乳状液在堵水调剖技术中的应用。
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Citations (7)
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| CN104275101A (zh) * | 2014-09-29 | 2015-01-14 | 山东大学 | 一种无盐阴/阳离子表面活性剂稳定的粘弹性乳液及其制备方法 |
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Also Published As
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