CN107794019A - 一种控制原油乳化程度的复合驱油剂及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种控制原油乳化程度的复合驱油剂及其应用，属于石油工业化学驱油领域。本发明的控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％‑0.4％、非离子表面活性剂0.02％‑0.2％、碱0％‑1.2％、聚合物0.1％‑0.3％以及注入水97.9％‑99.78％；所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；所述烷基苯磺酸钠的分子量为390g/mol‑420g/mol；所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚，所述碱选自十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱。本发明通过改变复合体系中表面活性剂以及碱的种类、浓度，来控制原油乳化程度，从而提高复合驱的微观驱油效率。

Description

一种控制原油乳化程度的复合驱油剂及其应用

技术领域

本发明涉及一种控制原油乳化程度的复合驱油剂及其应用，属于石油工业化学驱油领域。

背景技术

油田开发到中、后期，经过长期水驱后，水波及的到油层，剩余油主要分布形式有以下几类：1、流动通道盲端中的残余油；2、吸附在岩石壁面上的油膜；3、滞留在孔喉处的油珠(滴)；4、水驱后圈闭在微观孔隙中的油珠或油簇。如果地下原油中胶质和沥青质含量较高，油藏上剩余油主要是吸附在岩石壁面上的油膜。为了提高原油采收率，需要使上述剩余油变成可动油。将剩余油变为可动油的主要途径一是乳化油膜，二是改变岩石表面的润湿性，降低原油与岩石表面的附着力，而复合驱技术具有这两种作用。

复合驱包括三元复合驱和二元复合驱，三元复合驱油体系使用大约0.3％的表面活性剂(烷基苯磺酸盐和石油磺酸盐)，一定浓度聚合物，和一定浓度的无机强碱或中强碱组成三元复合体系，二元复合体系一般由表面活性剂和聚合物组成的复合体系。利用复合驱油体系各组分之间协同效应，除通过控制流度比，达到扩大波及体积外，重要的是能大幅度提高驱油效率，降低油藏中剩余油量，提高原油采油率18％左右。

复合驱油体系注入油层后，复合体系与原油界面达到超低界面张力，和原油发生乳化，形成的乳状液视黏度较高，增加驱动过程的阻力，相当于降低驱替相与被驱替相的流度比。进一步使驱替相进入低渗透油层，扩大波及体积，提高原油采收率。因此在一定油藏物性条件下，通过控制复合体系中表面活性剂和碱种类，浓度达到适合的乳化程度，可以使复合驱油体系在提高微观驱油，调剖两方面达到比较高驱油效果。反之如果复合驱乳化效果较弱，剥离原油的效果就差；如果发生过度乳化，也会发生注入压力增加，乳化液黏度过高堵塞油层，不能进行后续的复合驱过程。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：现有的复合驱油剂不能控制原油的乳化程度。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，在保证驱油效果的前提下，达到在复合驱过程中控制乳化程度的目的。

具体而言，包括以下的技术方案：

第一方面，本发明提供一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、非离子表面活性剂0.02％-0.2％、碱0％-1.2％、聚合物0.1％-0.3％以及注入水97.9％-99.78％；

所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；

所述烷基苯磺酸钠的分子量为390g/mol-420g/mol；所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、非离子活性剂0.02％-0.2％、碱0.8％-1.2％、聚合物0.1％-0.2％以及注入水97.9％-98.98％。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.2％-0.3％、非离子活性剂0.02％-0.1％、碱0.8％-1.0％、聚合物0.1％-0.2％以及注入水98.4％-98.88％。

优选地，所述阴离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量比例为：(1.5-2.5)∶(0.5-1.5)。

优选地，所述碱为氢氧化钠或者碳酸钠。

优选地，所述碱为十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱。

优选地，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

优选地，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为2000万g/mol-3000万g/mol，水解度为18％-25％。

优选地，所述注入水中含盐量为500mg/L-30000mg/L，Ca²⁺与Mg²⁺总含量50mg/L以下。

第二方面，本发明提供了一种以上所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂在控制原油乳化程度中的应用。

第三方面，本发明提供了一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，其包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、碱0.8％-1.2％、聚合物0.1％-0.3％以及余量的注入水；

所述碱选自十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱；

所述复合碱包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠，所述碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为：(2.9-3.1)∶(0.9-1.1)∶(0.9-1.1)。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.2％-0.3％、碱0.8％-1.0％、聚合物0.1％-0.2％以及余量的注入水。

优选地，所述复合碱中碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为：3∶1∶1。

优选地，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

优选地，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为2000万g/mol-3000万g/mol，水解度为18％-25％。

优选地，所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；所述烷基苯磺酸钠的分子量为390g/mol-420g/mol。

优选地，所述注入水中含盐量为500mg/L-30000mg/L，Ca²⁺与Mg²⁺总含量50mg/L以下。

优选地，所述复合驱油剂中还包括非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂占所述复合驱油剂的质量百分比为0.02-0.2％。

优选地，所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。

第四方面，本发明提供了一种以上所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂在控制原油乳化程度中的应用。

本发明的有益效果是：

1、通过使用复合表面活性剂替代现有技术中的单一阴离子表面活性剂，由于非离子表面活性剂乳化性能比阴离子表面活性剂强，在阴离子表面活性剂中加入非离子活性剂可进一步降低界面张力，通过改变两种活性剂的种类以及用量可以实现控制原油的乳化程度。本发明实施例提供的控制原油乳化程度的复合驱油剂能够与原油发生适当的乳化，形成较容易破乳的O/W型乳液，与原油乳化后形成的体系的析水率为50％～80％，有利于提高原油采收率。

2、通过使用不同种类和浓度的碱可以控制复合驱过程中的乳化强度，乳化适中有利于控制流度比和提高微观驱油效率，两者都可以提高原油采收率，使得原油采油率18％以上。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为实施例7中本发明中复合表面活性剂三元复合驱油剂和现有技术三元复合驱油剂与原油乳化后乳状液稳定性对比图；

图2为实施例8中本发明中不同碱的三元复合驱油剂和现有技术三元复合驱油剂与原油乳化后乳状液稳定性对比图；

图3为实施例9中本发明控制原油乳化程度的复合驱油剂和原油中各种组分溶解在癸烷中的界面张力对比图；

图4为实施例9中本发明中癸烷里不同浓度胶质与水的界面储存模量曲线；

图5为实施例9中本发明中癸烷里不同浓度胶质与水的界面损失模量曲线；

图6为实施例9中本发明中不同碱对癸烷中胶质界面储存模量曲线对比图；

图7为实施例9中本发明中不同碱对癸烷中沥青质界面储存模量曲线对比图；

图8为实施例9中本发明中不同浓度十二烷基苯磺酸钠对癸烷中胶质界面储存模量曲线对比图。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

在油田进入中，后期开发时，采取化学复合驱，提供了一系列复合驱油体系，由于采用不同种类和用量的阴离子和非离子表面活性剂作为乳化剂，不同种类和用量的碱体系，它们和原油乳化效果不同。本发明是根据油藏中原油不同酸值，胶质和沥青质含量，选取不同复合体系，达到适合的乳化效果，极大提高原油采收率。

本发明的三元复合驱油剂适用于以下工况：原油粘度50mPa.s以下，油藏温度70℃以下，岩石中粘土含量10％以下。

复合驱技术的关键在于使复合驱油剂与原油发生适当的乳化，形成较容易破乳的O/W型乳状液。如果复合驱发生过度乳化，由于乳化液黏度过高堵塞油层，增加注入压力，难以进行后续的复合驱过程。如果复合驱油剂与原油形成了非常稳定的O/W型乳状液，也不利于油滴聚并，且采出液胶南破乳。

基于以上所述，本发明实施例对复合驱油剂的组成和配比进行优化改进，控制乳化程度，提高原油采收率。

第一方面，本发明提供一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、非离子表面活性剂0.02％-0.2％、碱0％-1.2％、聚合物0.1％-0.3％以及注入水97.9％-99.78％；

所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；所述烷基苯磺酸钠的分子量为390g/mol-420g/mol。所述烷基苯磺酸钠可以为单一组分也可以为混合物；

所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。

本领域技术人员可以理解的是，当碱的含量不为0％时，本发明的控制原油乳化程度的的复合驱油剂为三元复合驱油剂；当碱的含量为0％时，本发明的复合驱油剂为只含表面活性剂、聚合物和注入水的二元复合驱油剂。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、非离子活性剂0.02％-0.2％、碱0.8％-1.2％、聚合物0.1％-0.2％以及注入水97.9％-98.98％。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.2％-0.3％、非离子活性剂0.02％-0.1％、碱0.8％-1.0％、聚合物0.1％-0.2％以及注入水98.4％-98.88％。

优选地，所述阴离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量比例为：(1.5-2.5)∶(0.5-1.5)。

优选地，所述碱为氢氧化钠或者碳酸钠。

优选地，所述碱为十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱。

优选地，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

优选地，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为2000万g/mol-3000万g/mol，水解度为18％-25％。聚丙烯酰胺是水溶性的高分子，其溶于注入水后可以增加注入水的粘度，改善油水流度比，提高原油采收率。聚丙烯酰胺的水解度的测定可以参考中国标准GB 12005.6-1989进行。

优选地，所述注入水中含盐量为500mg/L-30000mg/L，Ca²⁺与Mg²⁺总含量50mg/L以下。

上述第一方面所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，聚合物溶液的配制：称取所述聚合物，加入到所述注入水中，在室温下搅拌使聚合物溶解，得到聚合物溶液；

步骤(2)，碱溶液的配制：称取所述碱，加入到所述注入水中，得到碱溶液；

步骤(3)，表面活性剂溶液的配制：称取所述阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂，加入到所述注入水中，得到复合表面活性剂溶液；

步骤(4)，复合驱油剂的配制：按照本发明第一方面限定的所述复合驱油剂中各组分含量，将所述碱溶液以及表面活性剂溶液加入所述聚合物溶液中，然后添加注入水稀释，在室温下搅拌，使各组分混合均匀。

第二方面，本发明提供了一种以上所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂在控制原油乳化程度中的应用。

第三方面，本发明提供了一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，其包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、碱0.8％-1.2％、聚合物0.1％-0.3％以及余量的注入水；

所述碱选自十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱；

所述复合碱包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠，所述碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为：(2.9-3.1)∶(0.9-1.1)∶(0.9-1.1)。

具体地，所述苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠为强碱，所述碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠为中强碱。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.2％-0.3％、碱0.8％-1.0％、聚合物0.1％-0.2％以及余量的注入水。

优选地，所述复合碱中碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为：3∶1∶1。

优选地，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

优选地，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为2000万g/mol-3000万g/mol，水解度为18％-25％。聚丙烯酰胺是水溶性的高分子，其溶于注入水后可以增加注入水的粘度，改善油水流度比，提高原油采收率。

优选地，所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；所述烷基苯磺酸钠的分子量为390gfmol-420g/mol。

优选地，所述注入水中含盐量为500mg/L-30000mg/L，Ca²⁺与Mg²⁺总含量50mg/L以下。

优选地，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂中还包括非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂占所述复合驱油剂的质量百分比为0.02-0.2％。

优选地，所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。

上述第三方面所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)，聚合物溶液的配制：称取所述聚合物，加入到所述注入水中，在室温下搅拌使聚合物溶解，得到聚合物溶液；

步骤(2)，碱溶液的配制：称取所述碱，加入到所述注入水中，得到碱溶液；

步骤(3)，表面活性剂溶液的配制：称取所述阴离子表面活性剂，加入到所述注入水中，得到复合表面活性剂溶液；

步骤(4)，复合驱油剂的配制：按照本发明第三方面限定的所述复合驱油剂中各组分含量，将所述碱溶液以及表面活性剂溶液加入所述聚合物溶液中，然后添加注入水稀释，在室温下搅拌，使各组分混合均匀。

第四方面，本发明提供了一种以上所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂在控制原油乳化程度中的应用。

本发明实施例中所用的化学试剂：

阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠，其中的烷基包括：碳链长度为12和18的烷基，活性物含量50％，平均分子量420g/mol，大庆东昊化学助剂厂；

非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚(OP-7)，广州市瀚宏创展化工有限公司；

非离子表面活性剂为壬基酚聚氧乙烯醚(OP-10)，广州市鸿都化工有限公司；

聚合物为聚丙烯酰胺，型号：KY-2，平均分子量为2400万g/mol，水解度21.3％，北京恒聚化工集团有限公司；

苄基三甲基氢氧化铵，质量百分比为5％的溶液，厂家为广州和为化工有限公司；

NaOH：分析纯，厂家为北京化工试剂厂；

Na₂CO₃：分析纯，厂家为北京化工试剂厂；

Na₂SiO₃：分析纯，厂家为北京化工试剂厂；

NaHCO₃：分析纯，厂家为北京化工试剂厂；

Na₃PO₄：分析纯，厂家为北京化工试剂厂；

甲苯，己烷，氯仿，石油醚等均为分析纯，癸烷是日本东京化成工业株式会社色谱纯产品(GC)；

注入水：含盐量3820mg/L，其中，Ca²⁺：14mg/L，Mg²⁺：7.3mg/L；

油砂：来自于大庆油田采油四厂油藏岩心；

岩心柱：天然岩心，渗透率为1.0μm²，直径为2.5cm，长度为10cm，来自于大庆油田采油四厂油藏岩心；

原油：开采自大庆油田采油四厂，粘度10mPa·s，温度45℃。

本发明实施例中使用的仪器：

TEXAS-500型界面张力仪；

DY-I型多功能物理模拟实验装置；

Brookfield粘度计；

RS-600型流变仪，HAAKE公司；

立式搅拌器，JB50-D，上海标本模型厂；

均化器，POLYTON，瑞士；

英国Camtel公司生产CIR-100界面流变仪；美国彪维公司生产的TX550A全量程界面张力仪，及密度仪等。

本发明实施例中使用的测试方法：

1、手摇条件下复合体系和原油乳化情况

静态乳化实验过程：45℃条件下，将油水按1∶1的比例装入比色管中，经相同时间人工振动后，观察水相、油相状态和体积变化。

2、均化器激烈条件下乳化情况

45℃条件下，将油水按1∶1的条件下，设定立式搅拌器在1000(rpm)转数以上，均化器在10000-12000(rpm)转数间，搅拌时间为2-4分钟。

3、油水界面流变性测试方法

油水界面流变性测试中所用的介质为经过预平衡后的油样和水样。油水界面流变性的测试参数为：温度为45℃，控制应力模式下(Controlled stress mode)进行低频扫描，参比样采用癸烷油样和二次蒸馏水。(1)将界面流变仪测试的温度设定为45℃，将盛有油样和水样的细口瓶放入温度为45℃的水浴中恒温30min；(2)将测试环挂到界面流变仪上；(3)用注射器向界面流变仪样品杯中加入8ml水样后将其放到界面流变仪的测试台上；(4)升高界面流变仪的测试台使De No ü y环浸入水样后，再降低测试台的高度使测试环刚好位于水样与空气的界面上；(5)用注射器将7ml油样均匀地加到样品中的水面上，界面老化不同时间后测定油水界面流变参数。

4、驱油实验步骤

(1)在0.1mHg气压下对岩心抽空3小时，饱和注入水，测定岩心孔隙体积和水相渗透率；

(2)饱和原油、造束缚水，在45℃下饱和模拟油，直至岩心出口端无水产出为止。模拟油由原油和煤油配制，粘度为10mPa.s；

(3)以5米/天的速度注入注入水，模拟油田的水驱开采过程，注水3PV(注入水体积与岩石孔隙体积的比值)，直到岩心出口端油水混合物中含水98％以上；

(4)注入本发明的有机复合碱三元复合驱油剂，注入体积为0.3PV；然后继续注入注入水直至岩心出口端不再出油为止；

(5)记录不同阶段压力、采出油量；计算出水驱采收率，复合驱采收率及总采收率。

实施例1

本实施例提供一种阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的三元复合驱油剂的制备方法。

所要配制的三元复合驱油剂各组分质量分数为：烷基苯磺酸钠0.2％、0.1％OP-10、1.2％NaOH、聚合物0.15％以及注入水98.35％。

步骤(1)，聚合物溶液的配制：称取0.5g聚丙烯酰胺，加入到99.5g注入水中，在室温下搅拌使聚合物溶解，得到质量百分比为0.5％的聚丙烯酰胺溶液；

步骤(2)，碱溶液的配制：称取5g NaOH强碱，加入到95g注入水中，得到质量百分比为5％的碱溶液；

步骤(3)，表面活性剂溶液配制：称取4g含量50％烷基苯磺酸钠，加入到96g注入水中，得到质量百分比为2％的烷基苯磺酸钠溶液；称取5gOP-10到95g注入水中，得到质量百分比为5％的OP-10溶液；

步骤(4)，复合驱油剂的配制：取上述NaOH溶液24g，以及烷基苯磺酸钠溶液10g，2gOP-10溶液，加入到30g聚丙烯酰胺溶液，然后加入注入水34g，在室温下搅拌，使各组分充分混合均匀。

需要注意的是，实施例中出现的OP-10以及OP-7均分别表示壬基酚聚氧乙烯醚和辛基酚聚氧乙烯醚。

实施例2

本实施例提供一种阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂组成的三元复合驱油剂的制备方法。

所要配制的三元复合驱油剂各组分质量分数为：烷基苯磺酸钠0.2％、0.1％OP-7、1.2％NaOH、聚合物0.15％以及注入水98.35％。

本实施例提供的复合驱油剂的制备方法与实施例1不同之处在于：

步骤(3)三中，表面活性剂溶液配制：称取5gOP-7到95g注入水中，得到质量百分比为5％的OP-5溶液。

实施例3

本实施例提供一种三元复合驱油剂的制备方法。

所要配制的三元复合驱油剂各组分质量分数为：烷基苯磺酸钠0.3％、复合碱1.2％(其中碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为3∶1∶1)、聚合物0.15％以及注入水98.35％。

步骤(1)，聚合物溶液的配制：称取0.5g聚丙烯酰胺，加入到99.5g所述注入水中，在室温下搅拌使聚合物溶解，得到质量百分比为0.5％的聚丙烯酰胺溶液；

步骤(2)，碱溶液的配制：称取5g复合碱，其中Na₂CO₃3g，NaHCO₃1g，Na₃PO₄1g，加入到95g注入水中，得到质量百分比为5％的复合碱溶液；

步骤(3)，表面活性剂溶液配制：称取6g 50％烷基苯磺酸钠，加入到94g注入水中，得到质量百分比为3％的烷基苯磺酸钠溶液；

步骤(4)，复合驱油剂的配制：取上述复合碱溶液24g以及烷基苯磺酸钠溶液10g，加入到30g聚丙烯酰胺溶液中，然后加入注入水36g，在室温下搅拌，使各组分充分混合均匀。

实施例4

本实施例提供一种三元复合驱油剂的制备方法。

所要配制的三元复合驱油剂各组分质量分数为：烷基苯磺酸钠0.3％、偏硅酸钠1.2％、聚合物0.15％以及注入水98.35％。

本实施例提供的复合驱油剂的制备方法与实施例3不同之处在于：

步骤(2)中，碱溶液的配制：称取5g偏硅酸钠，加入到95g注入水中，得到质量百分比为5％的碱溶液。

实施例5

本实施例提供一种三元复合驱油剂的制备方法。

所要配制的三元复合驱油剂各组分质量分数为：烷基苯磺酸钠0.2％、0.1％OP-10、1.2％复合碱(其中碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为3∶1∶1)、聚合物0.15％以及注入水98.35％。

本实施例提供的复合驱油剂的制备方法与实施例1不同之处在于：

步骤(2)中，碱溶液的配制：称取5g复合碱，其中Na₂CO₃3g，NaHCO₃1g，Na₃PO₄1g，加入到95g注入水中，得到质量百分比为5％的复合碱溶液。

实施例6

本实施例提供一种二元复合驱油剂的制备方法。

所要配制的二元复合驱油剂各组分质量分数为：烷基苯磺酸钠0.2％、0.1％OP-10、聚合物0.15％以及注入水99.55％。

本实施例提供的复合驱油剂的制备方法与实施例1不同之处在于：

没有步骤(2)的碱溶液的配制，注入水的量变为99.55％。

实施例7

本实施例为提供不同乳化剂类型和不同乳化剂浓度对三元复合驱油剂乳化程度的影响的实验。本实施例中固定氢氧化钠的浓度为1.2％、聚丙烯酰胺的浓度为0.15％，改变烷基苯磺酸钠、OP-10及OP-7的浓度。

实验过程如下：

步骤(1)，按照表1中编号1-9各组分比例配制三元复合驱油剂。

步骤(2)，45℃条件下，将油水按1∶1的条件下，均化器在10000(rpm)转数间，搅拌时间为2分钟。观察乳状液的类型，乳状液在稳定24小时的析水率，见表1。以及从乳状液开始析水到乳状液析水平衡时的析水曲线。

步骤(3)，显微镜观察法确定乳状液类型，在显微镜下观察乳状液外相是油相还是水相。

步骤(4)，以乳状液不同稳定时间为横坐标，以乳状液在不同时间下的析水率为纵坐标作图，得到图1。

从表1及图1中可以看出，本发明的三元复合驱油剂的表面活性剂的类型和浓度对乳化液类型和稳定性有影响。只使用阴离子表面活性剂烷基苯磺酸钠的体系中，烷基苯磺酸钠含量越高乳化程度越高，析水率越低。与现有技术中烷基苯磺酸钠体系相比，采用非离子表面活性剂OP-7或者OP-10混合烷基苯磺酸钠后，在总浓度不变情况下，非离子表面活性剂含量越高乳化程度越高，析水率越低。其中，OP-10的乳化性强于OP-7。

表1实施例5中所用驱油剂中乳化剂对原油乳化的影响

实施例8

本实施例测定本发明中不同碱的类型及浓度对复合驱油体系乳化的影响。本实施例中固定烷基苯磺酸钠的总浓度为0.3％、聚丙烯酰胺的浓度为0.15％。

表2实施例6中所用驱油剂中碱对原油乳化的影响

实验过程如下：

步骤(1)，按照表1中编号1-9各组分比例配制三元复合驱油剂。

步骤(2)，(3)于实例7相同。

步骤(4)，本实施例表1中的复合碱组成为：Na₂CO₃、NaHCO₃以及Na₃PO₄，它们的质量比为3∶1∶1。

步骤(5)，手摇条件下复合体系和原油乳化情况。

从表2和图2可以得出如下结论，本发明实施例的三元复合驱油剂中加入不同的碱和不同浓度的碱会对乳化液类型和稳定性有影响。复合体系中碱的碱性越强，含量越高对原油乳化程度越高，乳状液越稳定，析水率越低。与现有技术中氢氧化钠复合体系相比，采用其他碱代替氢氧化钠后，在碱浓度不变情况下，选择其他碱，可以降低复合驱的乳化程度。

实施例9

本实施例对本发明中决定乳化液稳定性的油水界面膜强度进行表征。化学驱乳化过程，是原来油水界面膜被破坏，新油水界面膜稳定形成的过程，改变原来界面膜的程度决定化学驱的乳化大小，新形成油水界面膜强度决定乳化液的稳定性。

化学驱乳化过程，分散相周围界面膜的粘弹性是决定乳状液的关键因素。界面膜主要是由胶质、沥青质及极性物组成。流变性研究表明，这些膜类似于固态膜或半固态膜，在液珠聚并过程中，它降低了膜的排液速度，从而提高了乳状液的稳定性。原油在油藏内部形成过程中，胶质和沥青质在岩石表面沉积形成亲油膜，此油膜阻碍原油流动。因此研究界面膜的性质对化学驱油也有着重要意义。界面膜的性质受水相酸、碱度，及油相或水相中活性剂和破乳剂的影响，从而改变乳状液的稳定性。

步骤(1)胶质，沥青质的分离

胶质(resin)和沥青质(asphaltene)是石油中含有氧、硫，氮的复杂稠环化合物。按分离的方式沥青质是指不溶于非极性的小分子正构烷烃而溶于苯的物质，它是石油中分子量最大，极性最强的非烃组分；胶质是石油中分子量及极性仅次于沥青质的大分子非烃化合物，它具有很大的多分散性，与沥青质和芳香烃之间并没有截然的界限。

使用大庆脱气原油，相对密度d₄ ²⁰＝0.8630，酸值0.04mg/gKOH，胶质含量10.58％，沥青质含量5.39％。

每次称取50mg原油样品，放入50ml具塞三角瓶中、加入0.1ml氯仿，使样品完全溶解，待氯仿挥发后，加入30ml己烷，静止12小时，使试样中的沥青质沉淀，过滤，挥干溶剂。

用柱层析分析方法分离胶质，柱内吸附剂是氧化铝与硅胶混合物(质量比为4∶6)，吸附剂用量为样品量的150-200倍，流速在每分钟40滴左右为宜。先用正己烷冲洗饱和烃，再用苯冲洗芳香烃，最后用乙醇-苯(苯与无水乙醇的体积比为1∶1)冲洗胶质，回收溶剂，干燥即得到胶质。

不同浓度胶质与沥青质溶液配制，取一定量胶质或沥青质先用甲苯溶解，再加入癸烷，最后使甲苯和癸烷的体积比为1∶49。

步骤(2)胶质和沥青质癸烷溶液与复合体系的界面张力

图3是复合体系中在表面活性剂浓度为0.3wt％，NaOH浓度为0.6-1.2wt％下，与从原油中分离出饱和烃，芳烃，胶质，沥青质的界面张力。曲线可知原油族组分对降低复合体系界面张力能力的依次顺序为胶质＞沥青质＞芳烃＞饱和烃。

随着胶质和沥青质浓度增加，界面张力逐渐降低。胶质溶液与水相形成界面张力普遍低于沥青质的。这是因为胶质分子中所占极性基团的相对量高于沥青质中的，即胶质中所含活性物量多。

步骤(3)胶质和沥青质癸烷溶液与水的界面膜粘弹性

图4是胶质溶解在癸烷后与水的界面弹性，由图可见，当角频率一定时，油相中的胶质浓度越高，界面膜的弹性及界面屈服值越大，说明界面层吸附的胶质分子越多。在角频率ω＝0.04rad·s^-1之前，弹性模量随着角频率增加而降低的较快，其后，界面弹性降低趋于平缓。随着癸烷中胶质浓度的升高，界面弹性逐渐增大。一般认为胶质在有机溶剂中是以分子状态存在，它们在界面形成的是液态膜，界面相胶质分子之间存在着较强的作用。与癸烷和水相界面弹性相比，胶质溶液与水的界面弹性增加了4个数量级以上。图5是不同浓度胶质与水的界面粘度曲线，可知，随着剪切角频率增加，界面膜粘度逐渐降低，变化趋势与界面弹性变化相似，但胶质浓度的变化对界面粘度的影响小于对弹性的影响。沥青质的界面粘弹性与胶质的类似。

图8为实施例7中本发明中不同浓度十二烷基苯磺酸钠对癸烷中胶质界面储存模量曲线对比图：

步骤(4)不同碱对癸烷中胶质和沥青质界面储存模量影响

当水中分别溶解浓度为1％的两种碱，氢氧化钠和季胺碱时，与0.1％胶质和沥青质形成的界面弹性与角频率关系曲线见图6，7。可见在角频率较低时，水相含有碱的界面弹性就降低的较多，随着角频率的增加，界面弹性变化的较少，水中含有季胺碱的界面弹性下降的更大。这可能是因为它除了具有和氢氧化钠相近的碱强度外，还具有一定的表面活性，使它更容易取代界面上胶质或沥青质分子，结果使界面层分子间的作用力更小。

步骤(5)不同浓度十二烷基苯磺酸钠对癸烷中胶质界面储存模量影响

水相中含有一定浓度表面活性剂与胶质或沥青质溶液形成液-液界面后，由于表面活性剂和胶质、沥青质分子在界面上存在着竞争吸附。最后吸附达到平衡时，界面粘弹性与不含表面活性剂体系的界面粘弹性发生较大的变化。图8是水中含有不同浓度十二烷基苯磺酸钠界面弹性与角频率关系曲线。

由图8可见，水中含有表面活性剂后，界面膜弹性比水中不含表面活性剂的降低了。随着水中表面活性剂浓度增加，界面弹性降低的越大，说明表面活性剂在界面上的吸附越多。表面活性剂分子相对胶质和沥青质分子，无论从分子量及体积来说都是小分子。当表面活性分子向界面扩散时，它的扩散速率更快，吸附在界面上能力更强；而油相中胶质或沥青质分子量高。具有一定立体结构，从油相向界面扩散时，速率较慢。另外由于分子极性的限制，吸附能力没有表面活性剂强。最后结果使界面层出现了混合吸附膜，表面活性剂之间，或表面活性剂与沥青质和胶质分子之间作用力小于沥青质或胶质分子之间的作用力。使界面膜强度减弱，即界面膜弹性降低。

实施例10

本实施例测定本发明复合驱在实验室和现场试验发生乳化后对原油提高采收率的影响。

在已进行的复合驱现场试验中，在注入复合驱段塞在0.2PV左右时，采出液含水降低，发生明显乳化现象，出现高黏性稳定的油包水型(W/O)乳状液，并且随着注入持续乳化液中含水增加，有时甚至没有游离水。不同复合驱区块由于原油性质不同，复合体系各组分的差异，产生不同的乳化作用，形成从几十到100mPa.s以上的不同黏度的乳化液。从现场试验结果得到了验证，复合驱乳化与原油及复合体系组成密切相关，根据原油性质，选择合适复合体系配方完全可以使复合驱过程中控制在合适的乳化范围内，达到提高复合驱采收率的目的。

三元复合驱油过程，沿流动方向上各段所达到的最高压差逐渐增加，而聚合物驱是逐渐降低的，这也证明复合驱替过程中产生乳化现象，使得驱替阻力增大。

乳化对驱油最主要贡献是乳化携带及乳状液调剖作用，乳化携带是复合体系通过降低油水界面张力，使毛管力，内聚力，粘聚力大大降低，从而剥离下的油形成O/W型乳状液易于流动，通过聚并形成油墙。乳状液调剖机理主要是驱替过程中产生高黏度乳状液，在驱替过程中优先进入高渗透层，并对这些层位产生封堵作用，使中，低渗透层油层得到启动，从而进一步扩大三元复合体系的波及效率。

步骤(1)三元复合体系不同组成在驱替过程中乳化不同，影响驱油效果

室内物理模拟驱油实验结果表明，三元体系段塞注入后，岩心出口流出物乳化情况可知，流出物一般是棕褐色液体，静置分层后水相为棕黄色，乳化较严重，三元复合驱提高采收率在20％左右，如果出口不乳化或较少乳化，提高采收率在15％左右。乳化对提高复合驱采收率有利。

具体研究三元复合驱乳化对提高采收率的影响，做了一系列物理模拟实验，油相黏度为10mPa.s，使用脱气原油加煤油配制的模拟油，使用的水是大庆采油四厂注入水。实验温度为45℃。表3列出不同复合体系的实验结果。根据表3中编号1和2的结果可知，在表面活性剂总浓度不变情况下，在阴离子表面活性剂中加入非离子活性剂，乳化加强，总采收率提高；根据表3中的结果可知，本实例采用的强碱或者复合碱，乳化也较强，总采收率也较高。

表3三元复合驱油剂组成对提高采收率的影响

本实施例表3中有机复合碱组成为：有机碱(0.15％)+无机复合碱(1.05％)，其中有机碱为苄基三甲基氢氧化铵，无机复合碱为Na₂CO₃、NaHCO₃以及Na₃PO₄，其质量比为3∶1∶1。

本实施例表3中复合碱组成为：Na₂CO₃、NaHCO₃以及Na₃PO₄，其质量比为3∶1∶1。

步骤(2)三元复合驱乳化调整层间和层内矛盾

高，中，低三支不同渗透率岩心并联驱油实验表明，三元体系段塞注入后，高渗透层开始乳化，高渗透层产液量降低，中、低渗透层产液量上升。高、中、低三支不同渗透率层并联驱油提高采收率分别是22％，35％和21％。中，低渗透层采收率提高，首先是复合体系驱油效率提高了，其次是是由于乳状液调剖的作用，扩大波及体积，从而大幅度提高采收率。

室内配制的水包油型乳状液注入变异系数0.72的人造岩心中，模拟复合驱乳化原油后形成乳状液的驱替过程。设计不同驱替方案，研究三元复合驱在层内非均质岩心乳化对提高采收率的影响。实验结果见表4。

注入乳状液段塞后，压力迅速上升并维持较高水平，说明乳状液在岩心中受到的助力较大，乳状液段塞结束后，随着水驱或化学驱的注入，压力开始缓慢下降。当乳状液段塞被突破后，压力迅速下降至接近水驱时的压力值。有低浓度三元复合体系的乳状液提高采收率比油水乳状液高；乳状液段塞加三元复合段塞的比纯三元复合驱的提高采收率高。含有复合体系的乳状液不仅有调剖作用，还有一定的铺集携油能力，所以比不含化学剂的乳状液提高采收率幅度高。

表4层内乳化驱油实验结果

表4中，ASP代表三元复合体系，A：代表碱，S：表面活性剂，P：代表聚合物。其中，ASP中各组分及其质量分数为：烷基苯磺酸钠0.3％+1.2％NaOH+聚合物0.15％+水98.35％。

用于使水和原油形成乳状液的三元体系配方为：烷基苯磺酸钠0.01％+NaOH0.05％+聚合物0.01％+水99.93％。

在三元复合驱中，如果发生过度乳化，在注入井井底附近形成了高粘，稳定的W/O型乳状液，会使注入压力升高，注入和采出都会出现困难的问题；如果形成了非常稳定的O/W型乳状液，不利于油滴聚并，且采出液较难破乳。因此，三元复合驱选择合适配方，使复合体系与地下原油发生适当的乳化，同时又不形成稳定O/W型乳状液，是复合驱技术的关键。

综上，本发明的有益效果是：

1、通过使用复合表面活性剂替代现有技术中的单一阴离子表面活性剂，由于非离子表面活性剂乳化性能比阴离子表面活性剂强，在阴离子表面活性剂中加入非离子活性剂可进一步降低界面张力，通过改变两种活性剂的种类以及用量可以实现控制原油的乳化程度。本发明实施例提供的控制原油乳化程度的复合驱油剂能够与原油发生适当的乳化，形成较容易破乳的O/W型乳液，与原油乳化后形成的体系的析水率为50％～80％，有利于提高原油采收率。

2、通过使用不同种类和浓度的碱可以控制复合驱过程中的乳化强度，乳化适中有利于控制流度比和提高微观驱油效率，两者都可以提高原油采收率，使得原油采油率18％以上。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、非离子表面活性剂0.02％-0.2％、碱0％-1.2％、聚合物0.1％-0.3％以及注入水97.9％-99.78％；

所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；

所述烷基苯磺酸钠的分子量为390g/mol-420g/mol；所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。

2.根据权利要求1所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、非离子活性剂0.02％-0.2％、碱0.8％-1.2％、聚合物0.1％-0.2％以及注入水97.9％-98.98％。

3.根据权利要求2所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.2％-0.3％、非离子活性剂0.02％-0.1％、碱0.8％-1.0％、聚合物0.1％-0.2％以及注入水98.4％-98.88％。

4.根据权利要求1～3任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂和所述非离子表面活性剂的质量比例为：(1.5-2.5)∶(0.5-1.5)。

5.根据权利要求1～3任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述碱为氢氧化钠或者碳酸钠。

6.根据权利要求1～3任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述碱为十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱。

7.根据权利要求1～3任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

8.根据权利要求7所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为2000万g/mol-3000万g/mol，水解度为18％-25％。

9.根据权利要求1～3任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于：所述注入水中含盐量为500mg/L-30000mg/L，Ca²⁺与Mg²⁺总含量50mg/L以下。

10.一种权利要求1～9任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂在控制原油乳化程度中的应用。

11.一种控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述控制原油乳化程度的复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.1％-0.4％、碱0.8％-1.2％、聚合物0.1％-0.3％以及余量的注入水；

所述碱选自十二烷基三甲基氢氧化胺或者苄基三甲基氢氧化铵或者偏硅酸钠或者包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠中的至少两种的复合碱；

所述复合碱包括碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠，所述碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为：(2.9-3.1)∶(0.9-1.1)∶(0.9-1.1)。

12.根据权利要求11所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述复合驱油剂包括以下质量分数的组分：阴离子表面活性剂0.2％-0.3％、碱0.8％-1.0％、聚合物0.1％-0.2％以及余量的注入水。

13.根据权利要求11所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述复合碱中碳酸钠、碳酸氢钠以及磷酸钠的质量比例为：3∶1∶1。

14.根据权利要求11或12所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述聚合物为聚丙烯酰胺。

15.根据权利要求14所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的数均分子量为2000万g/mol-3000万g/mol，水解度为18％-25％。

16.根据权利要求11或12所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为烷基苯磺酸钠；所述烷基苯磺酸钠的分子量为390g/mol-420g/mol。

17.根据权利要求11或12所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于：所述注入水中含盐量为500mg/L-30000mg/L，Ca²⁺与Mg²⁺总含量50mg/L以下。

18.根据权利要求11或12所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于：所述复合驱油剂中还包括非离子表面活性剂，所述非离子表面活性剂占所述复合驱油剂的质量百分比为0.02-0.2％。

19.根据权利要求18所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂，其特征在于：所述非离子表面活性剂为辛基酚聚氧乙烯醚和/或壬基酚聚氧乙烯醚。

20.一种权利要求11～19任一项所述的控制原油乳化程度的复合驱油剂在控制原油乳化程度中的应用。