CN110129019A - 一种用于三次采油的纳米驱油剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于三次采油的纳米驱油剂及其制备方法，本发明采用低能乳化法制备O/W型纳米乳液，将去离子水与表面活性剂按一定比例混合，加热搅拌均匀，得到表面活性剂水溶液；将油相和助表面活性剂按一定比例混合，加热搅拌均匀，得到油混合液；将表面活性剂水溶液逐滴加入油混合液中，滴加完毕，加热搅拌乳化一段时间后即得纳米尺度的乳液。本发明所用的低能乳化法需要的外加能量少，设备简单，避免了大量能量的浪费。制得的纳米乳液平均粒径小于50nm，界面张力可达到10‑4mN/m数量级，形成超低界面张力，稳定存放时间大于180天，室温条件下放置半年不发生分层上浮、聚结、沉降、絮凝等现象，且乳液粒径基本保持不变。

Description

一种用于三次采油的纳米驱油剂及其制备方法
技术领域
本发明属于采油用驱油剂技术领域，具体涉及一种用于三次采油的纳米驱油剂及其制备方法。
背景技术
注水开发油田主体已进入高含水、高采出程度的“双高”开发阶段。我国油田多为陆相沉积，油层非均质严重，原油含蜡高、芳烃含量高、粘度大，因此水驱采收率低，平均为33％左右，仍然有60％以上的地质储量需要采用“三次采油”进行开采。研究表明，化学驱是适合我国油田的主要三次采油提高采收率方法。化学驱(包括聚合物驱和复合驱)可提高采收率10％-19％，增加可采储量7.85亿t，潜力巨大。但是目前化学驱技术存在着诸多缺陷，极大地限制了化学驱技术的发展。化学驱后仍有40％以上的原油未被动用，并且剩余油的分布更加高度分散，亟需研发进一步提高采收率的新技术。目前的三次采油技术，聚合物驱、碱驱、表面活性剂驱、ASP、微生物驱等，都很难达到每个微小孔隙，驱油的波及体积和驱油效率有限，使得油田采油量上升空间依旧有限。
纳米乳液驱油技术是新发展起来的新兴技术，一维尺寸在1-100nm，与原油具有很高的界面活性，加之纳米乳液本身独特的小尺寸效应和表面效应，纳米乳液驱油技术将在化学驱后大幅度提高原油采收率方面发挥越来越重要的作用。在高采出程度、高含水油田，低渗/超低渗、致密油藏甚至稠油油藏中具有较好的应用前景。但在油田实际应用时，纳米乳液存在生产成本较高，耐温耐盐性差，驱油剂效率低，与油层不配伍，粘度过高等问题。因此，针对上述问题，需要重新开发一种纳米乳液驱油剂，在降低生产成本的同时，如何提高驱油的波及体积和驱油效率，已成为亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于：针对上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于三次采油的纳米驱油剂及其制备方法，操作方法简单，成本低廉，仅用现有制备技术所需的30％-60％的表面活性剂就能制备出相同粒径尺度的纳米乳液，大大降低了经济成本。制得的纳米乳液平均粒径小于50nm，稳定性非常好，室温条件下放置半年不发生分层上浮、聚结、沉降、絮凝等现象，且乳液粒径基本保持不变。
本发明采用的技术方案如下：
一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：
油相3-6份，阴阳离子复配表面活性剂0.4-1.5份或阴离子表面活性剂1-5份，助表面活性剂0.02-0.2份和水88-98份。
进一步地，油相包括重量比为1:1的白油和液体石蜡，阴阳离子复配表面活性剂包括重量比为4:1的阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂；
进一步地，上述用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：
白油2.25份，液体石蜡2.25份，阳离子表面活性剂0.64份，阴离子表面活性剂0.16份，助表面活性剂0.1份和水94.6份。
进一步地，阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，助表面活性剂为正丁醇；白油为工业级68号白油。
上述用于三次采油的纳米驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
S1.将阴阳离子复配表面活性剂或阴离子表面活性剂和水混合，加热并搅拌均匀，得到表面活性剂水溶液；
S2.将油相与助表面活性剂混合，制得油混合液；
S3.将S1步骤得到的表面活性剂水溶液逐滴加入S2步骤得到的油混合液中，搅拌混合，加热乳化后,停止搅拌并冷却，即得。
进一步地，S1和S3步骤中加热过程均加热至60-70℃。
进一步地，S3步骤中搅拌混合时以600-1200rpm的转速搅拌混合。
进一步地，S3步骤中乳化时间为20-30min。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的纳米驱油剂尺度由于在纳米级别，布朗运动剧烈，因此具有极强的动力学稳定性，克服了一般乳液上浮、聚结、沉降、絮凝、相转变等不稳定问题，可以有效的抵抗重力作用导致的沉降；
2、本发明制得的纳米乳液平均粒径小于50nm，界面张力可达到10-4mN/m数量级，形成超低界面张力，稳定存放时间大于180天，室温条件下放置半年不发生分层上浮、聚结、沉降、絮凝等现象，且乳液粒径基本保持不变；
3、本发明所用的低能乳化法需要的外加能量少，设备简单，避免了大量能量的浪费，表面活性剂的用量仅为现有制备纳米乳液技术表面活性剂用量的30％-60％，大大降低了经济成本；
4、本发明所提供的纳米乳液驱油剂可以吸附在岩石表面，形成一层纳米级的薄膜，改善岩石润湿性，使岩石表面由亲油性向亲水性方向转变，形成超低界面张力，乳化原油，增溶油水两相，剥离出油藏孔隙中原本不能流动的残余油，提高微观洗油效率，由于乳液尺度在纳米级别，故可以进入一些普通乳液和水分子无法波及的微小孔隙和死孔隙，沿程智能扩大波及体积，捕获油藏中微小孔隙和死孔隙内的原油，提高三次采油过程中的原油采收率；
5、采用本发明的纳米乳液驱油剂驱油时，波及效率近乎达到100％，降低原油和乳液界面张力的同时，纳米乳液驱油剂可以到达一些常规水驱技术波及不到的细小孔隙喉道，提高洗油效率；
6、本发明的纳米尺度驱油剂与原油混合后，可以瞬间乳化原油，洗油效果非常明显，故本发明制备的纳米乳液除了可以用作一种智能化纳米驱油剂三次采油外，还可以作为一种清洁效果好，价格低廉的纳米尺度洗油剂用于基钻井液的清除、油气井污染修复等作业。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。
图1为本发明实施例1所得的纳米驱油剂的200倍显微镜放大图；
图2为本发明实施例1所得的纳米驱油剂的600倍显微镜放大图；
图3为饱和油的玻璃刻蚀模型可视化微观图；
图4为水驱油后的玻璃刻蚀模型可视化微观图；
图5为本发明纳米驱油剂驱油后的玻璃刻蚀模型可视化微观图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以下结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
实施例1
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份、阴阳离子复配表面活性剂0.4份(阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.32份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.08份)、助表面活性剂(正丁醇)0.1份，去离子水95份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到65℃；将68#白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至65℃，并在600rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例2
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份、阴阳离子复配表面活性剂0.6份(阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.48份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.12份)、助表面活性剂(正丁醇)0.1份，去离子水94.9份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到65℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至65℃，并在600rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例3
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份、阴阳离子复配表面活性剂0.8份(阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.64份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.16份)、助表面活性剂(正丁醇)0.1份，去离子水94.6份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到65℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至65℃，并在600rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例4
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份、阴阳离子复配表面活性剂1.0份(阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.8份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.2份)、助表面活性剂(正丁醇)0.1份，去离子水94.4份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到65℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至65℃，并在600rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例5
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份、阴阳离子复配表面活性剂1.2份(阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)0.96份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)0.24份)、助表面活性剂(正丁醇)0.1份，去离子水94.2份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阳离子表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到65℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至65℃，并在600rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例6
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)1份，助表面活性剂(正丁醇)0.1份，去离子水94.4份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到70℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至70℃，并在1200rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例7
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)2份，助表面活性剂(正丁醇)0.08份，去离子水93.42份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到70℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至70℃，并在1200rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例8
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)3份，助表面活性剂(正丁醇)0.06份，去离子水92.44份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到70℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至70℃，并在1200rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例9
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)4份，助表面活性剂(正丁醇)0.04份，去离子水91.46份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到70℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至70℃，并在1200rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实施例10
本发明较佳实施例提供的一种用于三次采油的纳米驱油剂，包括以下重量份数的组分：油相(白油2.25份，液体石蜡2.25份)4.5份，阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)5份，助表面活性剂(正丁醇)0.02份，去离子水90.48份。
采用相转变组成法(PIC)制备纳米驱油剂：
将阴离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)加入到水中，制成表面活性剂水溶液，加热到70℃；将白油、液体石蜡、助表面活性剂正丁醇在另一反应器中加热至70℃，并在1200rpm条件下搅拌，形成油混合液；将表面活性剂水溶液加入到油混合液中，继续搅拌，乳化时间30分钟。然后停止搅拌并将乳液自然冷却至室温，即可得到纳米驱油剂。
实验例1
使用显微镜对实施例1所得纳米驱油剂进行观察，如图1、图2所示，本发明制备得到纳米尺度的稳定强的驱油剂，乳液粒径基本一致。
实验例2
对实施例1-10所得纳米驱油剂的乳液平均粒径、界面张力、粘度进行测定，并对乳液外观进行观察，结果如下表1所示：
表1纳米驱油剂性质表
由上表可知，本发明的驱油剂尺度由于在纳米级别，布朗运动剧烈，因此具有极强的动力学稳定性，克服了一般乳液上浮、聚结、沉降、絮凝、相转变等不稳定问题，可以有效的抵抗重力作用导致的沉降。常温下放置180天后未分层，60℃下可以保持一个月不分层。在实际应用中具有重要意义。
本发明的纳米尺度驱油剂能够有效降低油水界面张力至10-4mN/m级别，形成超低级别界面张力，改变岩石润湿性，使岩石由亲水性向亲油性转变，从而剥离出残余油。该纳米尺度的驱油剂可以到达一些细小的孔隙喉道和死孔隙，沿程智能扩大波及体积，同时提高洗油效率。
实验例3
对实施例1所得纳米驱油剂进行驱油实验，其可视化微观驱油效果如图3-5所示。
由图3-5饱和油后分别在水驱后和在本发明的纳米驱油液驱油后的图对比可知，本发明的纳米尺度驱油剂与原油混合后可以瞬间乳化原油，洗油效果非常明显，波及效率近乎达到100％。故在作为一种智能化纳米驱油剂的同时，还可以作为一种清洁效果好，价格低廉的纳米尺度洗油剂用于基钻井液的清除、油气井污染修复等作业。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于三次采油的纳米驱油剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
油相3-6份，阴阳离子复配表面活性剂0.4-1.5份或阴离子表面活性剂1-5份，助表面活性剂0.02-0.2份和水88-98份。
2.根据权利要求1所述的用于三次采油的纳米驱油剂，其特征在于：所述油相包括重量比为1:1的白油和液体石蜡，所述阴阳离子复配表面活性剂包括重量比为4:1的阳离子表面活性剂和阴离子表面活性剂。
3.根据权利要求2所述的用于三次采油的纳米驱油剂，其特征在于，包括以下重量份数的组分：
白油2.25份，液体石蜡2.25份，阳离子表面活性剂0.64份，阴离子表面活性剂0.16份，助表面活性剂0.1份和水94.6份。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的用于三次采油的纳米驱油剂，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为十六烷基三甲基溴化铵，所述阴离子表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠，所述助表面活性剂为正丁醇。
5.权利要求1-4中任一项所述的用于三次采油的纳米驱油剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将阴阳离子复配表面活性剂或阴离子表面活性剂和水混合，加热并搅拌均匀，得到表面活性剂水溶液；
S2.将油相与助表面活性剂混合，制得油混合液；
S3.将S1步骤得到的表面活性剂水溶液逐滴加入S2步骤得到的油混合液中，搅拌混合，加热乳化后,停止搅拌并冷却，即得。
6.根据权利要求5所述的用于三次采油的纳米驱油剂的制备方法，其特征在于：所述S1和S3步骤中加热过程均加热至60-70℃。
7.根据权利要求5所述的用于三次采油的纳米驱油剂的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中搅拌混合时以600-1200rpm的转速搅拌混合。
8.根据权利要求5所述的用于三次采油的纳米驱油剂的制备方法，其特征在于：所述S3步骤中乳化时间为20-30min。
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Application publication date: 20190816

Assignee: GREAT TECHNOLOGY CO.,LTD.

Assignor: SOUTHWEST PETROLEUM University

Contract record no.: X2022510000026

Denomination of invention: A nano oil displacement agent for tertiary oil recovery and its preparation method

Granted publication date: 20210126

License type: Common License

Record date: 20220614

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Change date: 20220721

Contract record no.: X2022510000026

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