CN109999684A - 一种二氧化碳流度控制装置及方法 - Google Patents

一种二氧化碳流度控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油气田开发采油工程技术领域，公开了一种二氧化碳流度控制装置及方法，通过本发明所述的装置和方法制得的超临界二氧化碳‑纳米二氧化硅微乳液，由于连续相为超临界二氧化碳，纳米颗粒和表面活性剂为分散相，因此具有较好的注入能力，尤其是在孔喉较小的超低渗透油藏中。而且，通过本发明所述的装置和方法制得的超临界二氧化碳‑纳米二氧化硅微乳液在地层中运移时，能够在地层孔喉的剪切作用下，与地层水相互作用，形成水包气的二氧化碳泡沫，并且在由气包水转相为水包气的过程中，纳米颗粒能够吸附在气液界面，增强泡沫的稳定性，提高其控制二氧化碳流度的时效性。

Description

一种二氧化碳流度控制装置及方法
技术领域
本发明涉及油气田开发采油工程技术领域，具体涉及一种二氧化碳流度控制装置及方法。
背景技术
二氧化碳作为世界上应用最为广泛的气体驱油剂，已被成功应用于各类油气藏的开发过程。近年来，伴随着世界各国对于低碳减排的迫切需求，以及致密油、页岩油/气等非常规油气藏开发的势在必行，二氧化碳提高油气开采效率技术再一次成为研究热点。
在二氧化碳提高油气开采效果过程中，绝大多数储层的温度和压力均处于二氧化碳临界点以上，因此二氧化碳到达地层后往往以超临界状态存在。超临界二氧化碳密度接近于液体，具有常规液态溶剂的强度；粘度与气体相似，具有较好的流动性。这些特性使其能够与原油多次接触、萃取轻质组分，但是也因为其低粘度、易流动导致其过早气窜，波及体积小，驱油效率低。因此，涌现出较多的控制二氧化碳流度技术，诸如：水替交替注入技术、泡沫技术等。该类技术在高渗透油藏以及普通低渗透油藏取得了明显的效果，但是该类技术在致密油、页岩油等超低渗透油藏中应用时，由于注水或注表面活性剂水溶液过程中注入压力高导致注入能力低，甚至无法注入，从而限制了该类技术的使用。针对此问题，中国专利申请CN103867169A提出了将气溶性表面活性剂用于二氧化碳驱油流度控制的方法，利用超临界二氧化碳对一些特定的表面活性剂具有一定溶解能力的特性，实现了基于表面活性剂的无水携带，进而大大提高了表面活性剂的注入能力，实现了超低渗透油藏中二氧化碳泡沫流度控制技术的应用。
然而，利用泡沫控制二氧化碳流度过程中，由于其自身为热力学不稳定体系，在地层运移过程中会破灭消失，从而使得其流度控制作用范围较小，一般限于近井地带。近些年，随着纳米科学技术的发展，基于纳米颗粒、无机微细颗粒等固相颗粒被广泛地用于增强泡沫的稳定性。如中国专利申请CN105038756A公开了一种采用亲水型纳米颗粒稳定二氧化碳泡沫的体系与方法，中国专利申请CN102746841A公开了一种添加改性纳米颗粒的复合泡沫体系，以及中国专利申请CN105238380A公开了采用无机微细颗粒增强泡沫稳定性的方法等。但是，该类方法存在的共性问题是油田矿场使用该类技术时，依然需要将纳米颗粒溶解在水相中，甚至需要提前和表面活性剂复配混合，然后将配好的溶液注入地层实现稳定泡沫的作用，因此将该类技术应用于注水困难的超低渗透油藏时依然面临的无法注入的问题，并且依托于水相溶解注入时，由于纳米颗粒具有较高的表面能，使得其极易团聚、吸附在岩石壁面，导致损耗量较高，进而大大增加了施工成本。
超临界二氧化碳微乳液作为一种气包水型乳状液(其连续相为二氧化碳、分散相为水)，是一种热力学稳定体系，由于其聚集体的直径或聚集分子层的厚度均接近纳米级，近年来常被用于纳米材料合成领域，即利用超临界二氧化碳微乳液的纳米级“微水池”作为反应容器，从而控制合成的材料尺寸处于纳米级。然而该类合成反应主要用于制备纳米材料，尚未证实其具有流度控制能力，且其稳定性无法保证。中国专利申请CN105271259A公开了一种超临界CO2纳米二氧化硅微乳液的制备方法，但是该方法所制备的微乳液体系是一种单纯的将纳米二氧化硅颗粒分散在超临界CO2相中的体系，由于该体系不含有表面活性剂，遇水无法产生泡沫，因而也不具备控制二氧化碳流度的能力。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的对二氧化碳流度控制能力不足，且对二氧化碳流度控制不稳定，限制了二氧化碳泡沫技术应用范围的问题，提供一种控制二氧化碳流度的装置及方法，该方法采用合适的表面活性剂及与之配伍的纳米颗粒，提高了二氧化碳泡沫技术对二氧化碳流度的控制能力，对二氧化碳流度控制更稳定，进一步扩大了二氧化碳泡沫技术的应用范围。
为了实现上述目的，本发明一方面提供了一种二氧化碳流度控制装置，该装置包括配样罐、高压搅拌单元、往复式柱塞泵和增压泵，所述高压搅拌单元包括一个或多个高压搅拌罐，每个高压搅拌罐中设置有雾化喷射探头和活塞，所述配样罐的出料口经由柱塞泵与所述雾化喷射探头连通，所述往复式柱塞泵与所述活塞连接，用于推动所述活塞往复运动，所述增压泵与所述高压搅拌罐连通，用于向所述高压搅拌罐提供超临界二氧化碳，所述高压搅拌罐的出料口连接至油田井组。
优选地，所述配样罐中设置有超声波发射探头和搅拌装置。
优选地，在所述高压搅拌罐中，所述活塞上设置有磁力搅拌装置。
本发明另一方面提供了一种二氧化碳流度控制方法，该方法使用前文所述的装置实施，包括以下步骤：
(1)将表面活性剂和纳米颗粒加入所述配样罐中，配制成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液；
(2)将二氧化碳通过所述增压泵注入所述高压搅拌罐，加热；
(3)将步骤(1)中配制的混合溶液经由所述柱塞泵并通过所述雾化喷射探头雾化后喷入所述高压搅拌罐中，搅拌；
(4)将步骤(3)中制备的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液注入后续的油田井组。
优选地，在步骤(1)中，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠。
优选地，所述纳米颗粒为亲水型纳米二氧化硅颗粒或疏水型纳米二氧化硅颗粒。
优选地，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，所述纳米颗粒为亲水型纳米二氧化硅颗粒，且各组分用量质量比为：
二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(1-1.5)：(0.5-1)：(2-4)。
优选地，所述表面活性剂为2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠，所述纳米颗粒为疏水型纳米二氧化硅颗粒时，所述配样罐中加入有作为助剂的无水乙醇，且各组分用量质量比为：
二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(0.5-2)：(5-10)：(0.5-1.5)：(1-3)。
优选地，在步骤(1)中，配制过程在搅拌作用和超声空化作用下分散25-35分钟；
优选地，搅拌速率为7000-9000转/分钟；
优选地，所述超声空化的功率为15-25kw。
优选地，步骤(2)中的操作过程包括：将二氧化碳通过所述增压泵加入所述高压搅拌罐中，增压至10-25MPa，开启所述高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温加热至30-50℃。
优选地，在步骤(3)中，所述搅拌的速率为1000-2000转/分钟，所述搅拌的时间为20-40分钟。
通过本发明所述的技术方案制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液，由于连续相为超临界二氧化碳，纳米颗粒和表面活性剂为分散相，因此具有较好的注入能力，尤其是在孔喉较小的超低渗透油藏中。而且，通过本发明所述的技术方案制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液在地层中运移时，能够在地层孔喉的剪切作用下，与地层水相互作用，形成水包气的二氧化碳泡沫，并且在由气包水转相为水包气的过程中，纳米颗粒能够吸附在气液界面，增强泡沫的稳定性，提高其控制二氧化碳流度的时效性。
附图说明
图1是本发明所述的二氧化碳流度控制装置。
附图标记说明
1配样罐 2超声波发射探头
3搅拌装置 4柱塞泵
6增压泵 7高压搅拌单元
8雾化喷射探头 9蓝宝石耐压可视窗
10磁力搅拌装置 11活塞
12往复式柱塞泵
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
为了实现上述目的，本发明提供了一种二氧化碳流度控制装置，如图1所示，该装置包括配样罐1、高压搅拌单元7、往复式柱塞泵12和增压泵6，所述高压搅拌单元7包括一个或多个高压搅拌罐，每个高压搅拌罐中设置有雾化喷射探头8和活塞11，所述配样罐1的出料口经由柱塞泵4与所述雾化喷射探头8连通，所述往复式柱塞泵12与所述活塞11连接，用于推动所述活塞11往复运动，所述增压泵6与所述高压搅拌罐连通，用于向所述高压搅拌罐提供超临界二氧化碳，所述高压搅拌罐的出料口连接至油田井组。
在本发明所述的装置中，所述高压搅拌单元7包括1-4个高压搅拌罐，具体地，例如，可以为1、2、3或4个，优选情况下，所述高压搅拌单元7包括2个高压搅拌罐。
在本发明所述的装置中，所述配样罐1中设置有超声波发射探头2和搅拌装置3。当表面活性剂和纳米颗粒加入配样罐1中，在所述搅拌装置3的搅拌作用和所述超声波发射探头2的超声空化作用下，表面活性剂和纳米颗粒分散成表面活性剂和纳米颗粒微乳液体系。
在本发明所述的装置中，所述超声波发射探头2设置在所述配样罐1的内壁上，所述超声波发射探头2的个数为1-5个，具体地，所述超声波发射探头2的个数可以为1、2、3、4或5个，优选情况下，所述超声波发射探头2的个数为2个。
在本发明所述的装置中，在所述高压搅拌罐中，所述活塞11上设置有磁力搅拌装置10。当表面活性剂和纳米颗粒混合溶液经由所述柱塞泵4和所述雾化喷射探头8雾化喷入所述高压搅拌罐后，通过所述磁力搅拌装置10搅拌，使高压搅拌罐中的压力和温度更快稳定。
在一种具体实施方式中，如图1所示，所述二氧化碳流度控制装置包括配样罐1、高压搅拌单元7、往复式柱塞泵12和增压泵6，所述高压搅拌单元7包括2个高压搅拌罐，每个高压搅拌罐中设置有雾化喷射探头8和活塞11，所述配样罐1中设置有2个超声波发射探头2和搅拌装置3，所述配样罐1的出料口经由柱塞泵4与所述雾化喷射探头8连通，所述往复式柱塞泵12与所述活塞11连接，用于推动所述活塞11往复运动，所述活塞11上设置有磁力搅拌装置10，所述增压泵6与所述高压搅拌罐连通，用于向所述高压搅拌罐提供超临界二氧化碳，所述高压搅拌罐的出料口连接至油田井组。
本发明所述的二氧化碳流度控制装置在运行过程如下：将表面活性剂和纳米颗粒加入配样罐中，在搅拌装置的搅拌作用以及超声波发射探头的超声空化作用下进行分散，配置成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液；将二氧化碳通过增压泵注入高压搅拌罐，增压，开启高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温加热；将配制的混合溶液经由柱塞泵和雾化喷射探头高压雾化喷射入高压搅拌罐中，同时开启高压搅拌罐中的磁力搅拌装置搅拌，制得稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液；将制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液注入后续的油田井组。
在配样罐中设置搅拌装置和超声波发射探头，通过搅拌作用和超声空化作用可以加快表面活性剂和纳米颗粒的分散，且分布的更均匀；在高压搅拌罐设置有加热装置、雾化喷射探头，通过加热和注入二氧化碳，使高压搅拌罐处于高温高压条件，将按一定比例配置好的表面活性剂和纳米颗粒水溶液通过高压雾化喷射分散至超临界二氧化碳相中后，利用对压力的调节可以促进表面活性剂分子在超临界二氧化碳相中的反向胶束化，并且在这个过程中对少量水增溶的同时能够实现对水溶液中纳米颗粒的增溶，进而得到稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液。
本发明还提供了一种二氧化碳流度控制方法，该方法使用前文所述的装置实施，包括以下步骤：
(1)将表面活性剂和纳米颗粒加入所述配样罐1中，配制成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液；
(2)将二氧化碳通过所述增压泵6注入所述高压搅拌罐，加热；
(3)将步骤(1)中配制的混合溶液经由所述柱塞泵4并通过所述雾化喷射探头8雾化后喷入所述高压搅拌罐中，搅拌；
(4)将步骤(3)中制备的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液注入后续的油田井组。
本发明所述的方法中，基于超临界二氧化碳微乳液的气包水型乳状液构筑方式，以及该种乳状液对有机高分子的增溶萃取机理，通过对超临界二氧化碳微乳液构筑过程的改变，即由原有的在高温高压条件下，通过表面活性剂分子在超临界二氧化碳相中形成的反向胶束实现对少量水增溶，形成超临界二氧化碳微乳液的过程，改变为在高温高压条件下，将按一定比例配置好的表面活性剂和纳米颗粒水溶液雾化分散至超临界二氧化碳相中，利用对压力的调节过程促进表面活性剂分子在超临界二氧化碳相中的反向胶束化，并且在这个过程中对少量水增溶的同时能够实现对水溶液中亲水型纳米颗粒的增溶(疏水型纳米颗粒需要乙醇等助剂辅助)，进而构筑得到超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液。
通过此方法能够制得稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液，超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液体系在地层中运移时，能够与地层原油接触，在接触过程中二氧化碳能够溶液于地层原油，实现对地层原油的膨胀增能；表面活性剂和纳米颗粒则可以与原油和岩石壁面发生作用，提高洗油效率；同时，当该微乳液体系与地层水接触时，可以在地层多孔介质的剪切作用下形成超临界二氧化碳泡沫，在形成泡沫的过程中纳米颗粒会吸附在气液界面，起到稳定泡沫的作用，对二氧化碳的封堵，进而实现对二氧化碳的流度控制，迫使后续注入的二氧化碳更多的进入含油层段，进行高效采油。
在本发明所述的方法中，为了使超临界二氧化碳微乳液和纳米颗粒构成一个完整的稳定体系，需要从能够形成超临界二氧化碳微乳液的表面活性剂中寻找一类合适的表面活性剂，以及能够与之配伍的纳米颗粒。所述表面活性剂和纳米颗粒应满足以下条件：
(ⅰ)表面活性剂在超临界二氧化碳相中能够形成超临界二氧化碳微乳液，或者在一定助剂的辅助作用下能够形成超临界二氧化碳微乳液；
(ⅱ)表面活性剂能够形成稳定的二氧化碳泡沫；
(ⅲ)表面活性剂与纳米颗粒能够协同稳定二氧化碳泡沫；
(ⅳ)表面活性剂与纳米颗粒能够稳定的存在于超临界二氧化碳微乳液中；
(ⅴ)表面活性剂、纳米颗粒以及助剂对环境无污染，价格廉价，适合大规模应用。
优选地，在步骤(1)中，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠。
优选地，在步骤(1)中，所述纳米颗粒为亲水型纳米二氧化硅颗粒或疏水型纳米二氧化硅颗粒。
在本发明所述的方法中，当所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，所述纳米颗粒为亲水型纳米二氧化硅颗粒时，各组分用量质量比为：
二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(1-1.5)：(0.5-1)：(2-4)。优选地，所述二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(1.1-1.4)：(0.6-0.9)：(2.5-3.5)。
在本发明所述的方法中，当所述表面活性剂为2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠，所述纳米颗粒为疏水型纳米二氧化硅颗粒时，需要在所述配样罐1中加入作为助剂的无水乙醇，且各组分用量质量比为：
二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(0.5-2)：(5-10)：(0.5-1.5)：(1-3)。优选地，二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(0.8-1.8)：(6-8)：(0.8-1.2)：(1-3)，更优选地，二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(1-1.5)：(6-8)：(0.8-1.2)：(1-3)。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，配制表面活性剂和纳米颗粒过程中需要在搅拌作用和超声空化作用下分散25-35分钟。
在具体实施过程中，所述分散时间可以为25分钟、27分钟、29分钟、31分钟、33分钟或35分钟，优选情况下，所述分散时间为30分钟。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，所述搅拌的速率为7000-9000转/分钟，具体地，所述搅拌的速率可以为7000转/分钟、8000转/分钟或9000转/分钟，优选情况下，所述搅拌的速率为8000转/分钟。
在本发明所述的方法中，在步骤(1)中，所述超声空化的功率为15-25kw，具体地，所述超声空化的功率可以为15kw、17kw、19kw、21kw、23kw或25kw，优选情况下，所述超声空化的功率为20kw。
在本发明所述的方法中，步骤(2)中的操作过程包括：将二氧化碳通过所述增压泵6加入所述高压搅拌罐中，增压至预设压力10-25MPa，开启所述高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温加热至预设温度30-50℃。
在具体实施方式中，所述预设压力可以为10MPa、12MPa、14MPa、16MPa、18MPa、20MPa、22MPa或25MPa，优选情况下，所述预设压力为20MPa。
在具体实施方式中，所述预设温度可以为30℃、35℃、40℃、45℃或50℃，优选情况下，所述预设温度为40℃。
在本发明所述的方法中，在步骤(3)中，所述搅拌的速率为1000-2000转/分钟，所述搅拌的时间为20-40分钟。
在具体实施方式中，在步骤(3)中，所述搅拌的速率可以为1000转/分钟、1500转/分钟或2000转/分钟，优选情况下，所述搅拌的速率为1500转/分钟。
在具体实施方式中，在步骤(3)中，所述搅拌的时间可以为20分钟、25分钟、30分钟、35分钟或40分钟，优选情况下，所述搅拌的时间为30分钟。
搅拌后，监测所述高压搅拌罐的压力和温度，待二者稳定后，通过蓝宝石耐压可视窗9观测高压搅拌罐内部的澄清或浑浊程度，通过往复式柱塞泵12调节高压搅拌罐中的压力，记录高压搅拌罐内部由浑浊变澄清的浊点压力和此时的温度，由该浊点压力和温度即可计算此时高压搅拌罐中的二氧化碳质量，然后根据已添加至高压搅拌罐中的表面活性剂和纳米颗粒的质量，即可计算得到配制稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液所需要的配方比例。
在本发明所述的方法中，在步骤(4)中，在往复式柱塞泵12的增压作用下将步骤(3)中制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液，经由单向阀和管路持续注入油田井组，由于注入过程中压力不断升高，不仅能够保证超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液的稳定性，还可以在高压力下提高该微乳液的扩散传质能力，提高其在地层中的流动性，进而提高其注入能力。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚购自美国陶氏化学公司；所述2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠购自美国西格玛化学公司；所述亲水型纳米二氧化硅颗粒和疏水型纳米二氧化硅颗粒购自德国瓦克化学公司；所述无水乙醇购自中国国药集团化学试剂有限公司。
以下实施例和对比例在以下二氧化碳流度控制装置中实施：
所述二氧化碳流度控制装置包括配样罐1、高压搅拌单元7、往复式柱塞泵12和增压泵6，所述高压搅拌单元7包括1-4个高压搅拌罐，每个高压搅拌罐中设置有雾化喷射探头8和活塞11，所述配样罐1中设置有1-5个超声波发射探头2和搅拌装置3，所述配样罐1的出料口经由柱塞泵4与所述雾化喷射探头8连通，所述往复式柱塞泵12与所述活塞11连接，用于推动所述活塞11往复运动，所述活塞11上设置有磁力搅拌装置10，所述增压泵6与所述高压搅拌罐连通，用于向所述高压搅拌罐提供超临界二氧化碳，所述高压搅拌罐的出料口连接至油田井组。
实施例1
(1)将脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚和亲水型纳米二氧化硅颗粒加入配样罐1中，在搅拌装置3的搅拌作用以及超声波发射探头2的超声空化作用下，分散25分钟，配置成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液，其中，搅拌的速率为7000转/分钟，超声波发射探头的功率为15kw；
(2)将二氧化碳通过增压泵6注入高压搅拌罐，增压至25MPa，开启高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温50℃；
(3)将步骤(1)中配制的混合溶液经由柱塞泵4和雾化喷射探头8高压雾化喷射入高压搅拌罐中，同时开启高压搅拌罐中的磁力搅拌装置10，以1000转/分钟的速率搅拌20分钟，制得稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A1，其中，超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A1中各组分用量质量比为：二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：1：0.5：2；
(4)将步骤(3)中制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A1注入后续的油田井组。
实施例2
(1)将2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇和疏水型纳米二氧化硅颗粒加入配样罐1中，在搅拌装置3的搅拌作用以及超声波发射探头2的超声空化作用下，分散30分钟，配置成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液，其中，搅拌的速率为8000转/分钟，超声波发射探头的功率为20kw；
(2)将二氧化碳通过增压泵6注入高压搅拌罐，增压至20MPa，开启高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温40℃；
(3)将步骤(1)中配制的混合溶液经由柱塞泵4和雾化喷射探头8高压雾化喷射入高压搅拌罐中，同时开启高压搅拌罐中的磁力搅拌装置10，以1500转/分钟的速率搅拌30分钟，制得稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A2，其中，超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A2中各组分用量质量比为：二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为：二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：0.5：5：0.5：1；
(4)将步骤(3)中制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A2注入后续的油田井组。
实施例3
(1)将脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚和亲水型纳米二氧化硅颗粒加入配样罐1中，在搅拌装置3的搅拌作用以及超声波发射探头2的超声空化作用下，分散35分钟，配置成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液，其中，搅拌的速率为9000转/分钟，超声波发射探头的功率为25kw；
(2)将二氧化碳通过增压泵6注入高压搅拌罐，增压至10MPa，开启高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温30℃；
(3)将步骤(1)中配制的混合溶液经由柱塞泵4和雾化喷射探头8高压雾化喷射入高压搅拌罐中，同时开启高压搅拌罐中的磁力搅拌装置10，以2000转/分钟的速率搅拌40分钟，制得稳定的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A3，其中，超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A3中各组分用量质量比为：二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：1.5：1：4；
(4)将步骤(3)中制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A3注入后续的油田井组。
实施例4
按照实施例3的方法制备超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A4控制二氧化碳流度，不同的是，在步骤(3)中，制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A4中各组分用量质量比为：二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：1.3：0.8：3。
对比例1
按照实施例3的方法制备超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液D1控制二氧化碳流度，不同的是，在步骤(3)中，制得的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液D1中各组分用量质量比为：二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：2：2：6。
对比例2
按照实施例3的方法制备超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液D2控制二氧化碳流度，不同的是，在步骤(2)中将二氧化碳通过增压泵6注入高压搅拌罐，增压至5MPa。
测试例
将配制的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液A1-A4和D1-D2注入岩心，与岩心中的水发生作用形成超临界二氧化碳泡沫后，记录岩心两端的压差，进而通过公式(1)计算阻力因子f，表征该微乳液对二氧化碳流度控制的作用效果，测试结果如表1所示。
其中，ΔP1为以同一注入速度进行超临界二氧化碳驱替过程中，岩心两端稳定压差；ΔP2以同一注入速度进行超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液驱替过程中，岩心两端稳定压差。
表1
通过表1的结果可以看出，采用本发明所述的装置和方法制备的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液能够顺利的注入岩心，且与岩心中的水发生作用形成超临界二氧化碳泡沫，对二氧化碳流度的控制作用较好。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种二氧化碳流度控制装置，该装置包括配样罐(1)、高压搅拌单元(7)、往复式柱塞泵(12)和增压泵(6)，所述高压搅拌单元(7)包括一个或多个高压搅拌罐，每个高压搅拌罐中设置有雾化喷射探头(8)和活塞(11)，所述配样罐(1)的出料口经由柱塞泵(4)与所述雾化喷射探头(8)连通，所述往复式柱塞泵(12)与所述活塞(11)连接，用于推动所述活塞(11)往复运动，所述增压泵(6)与所述高压搅拌罐连通，用于向所述高压搅拌罐提供超临界二氧化碳，所述高压搅拌罐的出料口连接至油田井组。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述配样罐(1)中设置有超声波发射探头(2)和搅拌装置(3)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，在所述高压搅拌罐中，所述活塞(11)上设置有磁力搅拌装置(10)。
4.一种二氧化碳流度控制方法，该方法使用权利要求1-3中任意一项所述的装置实施，包括以下步骤：
(1)将表面活性剂和纳米颗粒加入所述配样罐(1)中，配制成表面活性剂和纳米颗粒混合溶液；
(2)将二氧化碳通过所述增压泵(6)注入所述高压搅拌罐，加热；
(3)将步骤(1)中配制的混合溶液经由所述柱塞泵(4)并通过所述雾化喷射探头(8)雾化后喷入所述高压搅拌罐中，搅拌；
(4)将步骤(3)中制备的超临界二氧化碳-纳米二氧化硅微乳液注入后续的油田井组。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚或2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠；
优选地，所述纳米颗粒为亲水型纳米二氧化硅颗粒或疏水型纳米二氧化硅颗粒。
6.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚，所述纳米颗粒为亲水型纳米二氧化硅颗粒，且各组分用量质量比为：
二氧化碳、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(1-1.5)：(0.5-1)：(2-4)。
7.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠，所述纳米颗粒为疏水型纳米二氧化硅颗粒时，所述配样罐(1)中加入有作为助剂的无水乙醇，且各组分用量质量比为：
二氧化碳、2-乙基己基琥珀酸酯磺酸钠、无水乙醇、疏水型纳米二氧化硅颗粒和水之比为100：(0.5-2)：(5-10)：(0.5-1.5)：(1-3)。
8.根据权利要求4或5所述的方法，其特征在于，在步骤(1)中，配制过程在搅拌作用和超声空化作用下分散25-35分钟；
优选地，搅拌速率为7000-9000转/分钟；
优选地，所述超声空化的功率为15-25kw。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤(2)中的操作过程包括：将二氧化碳通过所述增压泵(6)加入所述高压搅拌罐中，增压至10-25MPa，开启所述高压搅拌罐的加热恒温装置，恒温加热至30-50℃。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤(3)中，所述搅拌的速率为1000-2000转/分钟，所述搅拌的时间为20-40分钟。
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