CN110317597A - 一种乳液复合驱油体系及其制备方法和应用 - Google Patents

一种乳液复合驱油体系及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及油田三次采油领域，公开了一种乳液复合驱油体系及其制备方法和应用。所述乳液复合驱油体系含有高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂，所述高矿化度高钙镁水中的矿化度不低于3×104mg/L且钙镁离子的总含量不低于1000mg/L，所述乳液复合驱油体系的pH值为7.5‑10。所述乳液复合驱油体系具有较高的粘度和超低界面张力，将其应用于矿化度高达3×104‑5×104mg/L、钙镁离子总含量高达1000‑3000mg/L的油藏地层，能够起到良好的增油降水作用，非常适用于高矿化度高钙镁的三类油藏。

Description

一种乳液复合驱油体系及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田三次采油领域，更具体地，涉及一种乳液复合驱油体系及其制备方法和应用。
背景技术
石油是当代世界最重要的能源之一，尤其在汽车行业快速发展的中国，石油的需求量更是迅猛增长。从油层中采油一般分为三个阶段：一次采油是依靠地层的自然能量出油，二次采油采用注水、注气技术补充油类能量出油，三次采油即强化采油，采用加入化学驱加大石油采收率。目前，我国大多数油田已进入高含水、高采出程度阶段，二次采油开发后残留在地层中仍有60-70％的剩余油，为此，三次采油就显得尤其重要。与二次采油相比，三次采油的特点是高技术、高投入和高采收率，采用该方法可以获得较高的经济效益。
化学驱包括表面活性剂驱、碱水驱和聚合物驱以及复合驱。其中，复合驱主要包括二元复合驱体系(表面活性剂/聚合物、碱/聚合物、碱/表面活性剂)与碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合驱体系，其中，碱又可分为强碱、弱碱。此外，其它化学驱还包括空气泡沫/表面活剂复合体系、低界面张力氮气泡沫体系、稠油热力泡沫复合体系等。二元复合驱技术已经在大庆、胜利、江苏等油田进行了先导性试验、扩大试验和推广应用。三元复合驱技术可以在水驱基础上提高采收率20％以上，该技术也已在大庆、胜利、河南等油田进行了先导性试验和扩大试验，并取得了较好的增油降水效果。
目前进行的二元复合驱和三元复合驱，其油藏地层水矿化度和硬度都不太高，已经开展先导试验的孤东七区产出液矿化度仅为11982.55mg/L，其中，钙离子含量仅为632.30mg/L，镁离子含量仅为108.08mg/L。目前对于矿化度达到3万mg/L、钙镁离子达到1000mg/L以上的油藏还没有比较理想的复合驱油体系。因此，研究并开发出针对该高矿化度、高钙镁离子含量的油藏地层的复合驱油体系迫在眉睫。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有的化学驱油体系不适用于高矿化度、高钙镁离子含量的油藏地层的缺陷，而提供一种新的乳液复合驱油体系及其制备方法和应用。
为了实现上述目的，本发明提供了一种乳液复合驱油体系，其中，该乳液复合驱油体系含有高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂，所述高矿化度高钙镁水中的矿化度不低于3×104mg/L且钙镁离子的含量均不低于1000mg/L，所述乳液复合驱油体系的pH值为7.5-10。
本发明还提供了所述乳液复合驱油体系的制备方法，该方法包括将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂混合均匀并将体系的pH值调节至7.5-10。
此外，本发明还提供了所述乳液复合驱油体系作为驱油剂的应用。
本发明的发明人经过深入研究之后发现，高矿化度高钙镁水中的钙镁离子、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂经混合之后在特定pH值(7.5-10)下能够起到“手拉手”的协同作用，由此所得的乳液复合驱油体系具有较高的粘度和超低界面张力，将其应用于矿化度高达3×104-5×104mg/L、钙镁离子总含量高达1000-3000mg/L的油藏地层，能够起到良好的增油降水作用，非常适用于高矿化度高钙镁的三类油藏。此外，在中石化化学驱资源分布中，三类油藏单元有158个，覆盖地质储量46479×104t，占全部储量的32.9％，而这些油藏目前尚没有理想的三次采油技术，可见本发明提供的乳液复合驱油体系具有广阔的应用前景。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。
本发明提供的乳液复合驱油体系含有高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂，所述高矿化度高钙镁水中的矿化度不低于3×104mg/L且钙镁离子的总含量不低于1000mg/L，所述乳液复合驱油体系的pH值为7.5-10、优选为8-9.5。
在本发明中，尽管只要将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂配合使用并将pH值控制在以上特定的范围内所得的乳液复合驱油体系便具有较高的粘度和超低界面张力，但为了在采油过程中实现更佳的增油效果，优选地，相对于1L的所述高矿化度高钙镁水，所述耐温抗盐聚合物的含量为1000-3000mg，所述钙镁络合剂的含量为500-3000mg，所述表面活性剂的含量为500-3000mg；更优选地，相对于1L的所述高矿化度高钙镁水，所述耐温抗盐聚合物的含量为1500-2500mg，所述钙镁络合剂的含量为1500-2500mg，所述表面活性剂的含量为1000-2000mg。
在本发明中，术语“高矿化度高钙镁水”指的是矿化度以及钙镁离子含量均较高的水，其一般为油田注入水。所述高矿化度高钙镁水中的矿化度不低于3×104mg/L，优选为3×104mg/L-5×104mg/L；钙镁离子的总含量不低于1000mg/L，优选为1000-3000mg/L。
本发明对所述耐温抗盐聚合物的种类没有特别的限定，可以为现有的各种分子链上含有磺酸基、羧酸基、酰胺基、季胺基的聚合物，特别优选为丙烯酰胺类聚合物。具体地，可以为丙烯酰胺均聚物，也可以为丙烯酰胺与其他单体的共聚物。当所述丙烯酰胺类聚合物为丙烯酰胺与其他单体的共聚物时，丙烯酰胺结构单元的含量优选不低于90重量％，更优选为93-96重量％。
在本发明中，术语“钙镁络合剂”指的是能够对钙镁离子起到络合作用的试剂。本发明对所述钙镁络合剂的种类没有特别的限定，优选选自羧酸类络合剂、有机磷系络合剂、胺类络合剂、无机钙镁络合剂等中的至少一种。
具体地，所述羧酸类络合剂可以为聚羧酸类络合剂和/或小分子羧酸类络合剂。其中，所述聚羧酸类络合剂的具体实例包括但不限于：丙烯酸类聚合物、聚天冬氨酸、聚天冬氨酸盐、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物和水解聚马来酸酐中的至少一种。需要说明的是，术语“羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物”是指含羧酸盐的单体、含磺酸盐的单体以及非离子单体共聚而成的三元共聚物。所述丙烯酸类聚合物包括丙烯酸均聚物和丙烯酸共聚物，具体包括聚丙烯酸、丙烯酸-丙烯酸羟丙酯共聚物、丙烯酸-磺酸盐-酰胺基共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-膦酸-磺酸盐四元共聚物、丙烯酸-丙烯酸酯-磺酸盐三元共聚物、聚甲基丙烯酸、马来酸-丙烯酸共聚物、羧酸盐-磺酸盐-丙烯酸酯三元共聚物等等。以上所列举的丙烯酸类聚合物中，与“羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物”的命名方式类似，“丙烯酸-磺酸盐-酰胺基共聚物”是指丙烯酸、含磺酸盐的单体与含酰胺基的单体的共聚物，以此类推。所述聚天冬氨酸盐包括聚天冬氨酸钾、聚天冬氨酸钠等。所述小分子羧酸类络合剂可以为磺基水杨酸和/或柠檬酸盐。
所述有机磷系络合剂的具体实例包括但不限于：氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、多元醇磷酸酯、2-羟基膦酰基乙酸、己二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、三聚磷酸盐和双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸中的至少一种。
所述胺类络合剂的具体实例包括但不限于：三乙醇胺、乙二胺四乙酸(EDTA)和三乙撑四胺中的至少一种。
所述无机钙镁络合剂的具体实例包括但不限于：二巯基丙烷磺酸钠、焦磷酸盐和硫代硫酸盐中的至少一种。其中，所述焦磷酸盐包括焦磷酸钾、焦磷酸钠等。所述硫代硫酸盐包括硫代硫酸钾、硫代硫酸钠等。
本发明对所述表面活性剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够应用于驱油体系中的阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂中的至少一种，优选为阴离子表面活性剂，更优选为具有一个阴离子基团和两条非离子疏水长链的阴离子表面活性剂。所述表面活性剂的具体实例包括但不限于：石油磺酸盐、辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸二甘醇酰胺和双十二烷基二苯醚磺酸钠中的至少一种。
本发明提供的乳液复合驱油体系的制备方法包括将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂混合均匀并将体系的pH值调节至7.5-10、优选为8-9.5。在具体操作过程中，可以将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂按照任意的顺序混合，并在混合的过程中或者混合之后再采用pH调节剂将体系的pH值调节至上述范围。特别优选地，将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂混合均匀并将体系pH值调节至上述范围的方法包括将所述耐温抗盐聚合物溶于所述高矿化度高钙镁水中形成聚合物水溶液，之后再加入所述钙镁络合剂和pH调节剂搅拌混合均匀，接着再加入所述表面活性剂搅拌混合均匀。此外，所述搅拌混合的条件以能够将各物质混合均匀为准，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
本发明对所述pH调节剂的种类没有特别的限定，可以为现有的各种能够将体系的pH值调节至以上范围的物质，例如，可以为金属氢氧化物、金属碳酸盐和胺类化合物中的至少一种。其中，所述金属氢氧化物的具体实例包括但不限于：氢氧化钠、氢氧化钠、氢氧化锂等中的至少一种。所述金属碳酸盐的具体实例包括但不限于：碳酸钠、碳酸钾、碳酸锂、碳酸氢钠、碳酸氢钾、碳酸氢锂等中的至少一种。所述胺类化合物的具体实例包括但不限于：三乙胺、三乙烯二胺、N-甲基吗啉、四甲基乙二胺等中的至少一种。所述pH调节剂可以以纯态的形式使用，也可以以其水溶液的形式使用。当所述pH调节剂以其水溶液的形式使用时，所述pH调节剂在水溶液中的浓度可以为0.5-5mol/L。此外，所述pH调节剂的用量以将体系的pH值调节至以上范围为准，对此本领域技术人员均能知悉，在此不作赘述。
此外，本发明还提供了所述乳液复合驱油体系作为驱油剂的应用。
以下实施例和对比例中：
(1)表观粘度通过BROOKFIELD DV-III粘度仪在转速恒为7.34s-1的条件下进行测定得到；
(2)界面张力按照石油行业标准SY/T 5370-1999采用旋转滴法并按照Texas-500型仪器的界面张力公式计算得到。
实施例1
该实施例用于说明本发明提供的乳液复合驱油体系及其制备方法。
将聚丙烯酰胺(数均分子量为1500万)溶于高矿化度高钙镁水(矿化度为3×104mg/L，Ca2+含量为1500mg/L，Mg2+含量为500mg/L)中配制成浓度为2000mg/L的聚合物水溶液，其在62℃下的表观粘度为15.8mPa.s。之后往该聚合物水溶液中加入钙镁络合剂(聚丙烯酸，其数均分子量为50000)和pH值调节剂(碳酸钠)，搅拌30分钟使得体系混合均匀，之后再加入表面活性剂(石油磺酸钠，购自同毅化工，牌号为A420)，搅拌20分钟，得到乳液复合驱油体系，相对于1L的高矿化度高钙镁水，钙镁络合剂的加入量为2000mg，pH值调节剂的加入量为3000mg，表面活性剂的加入量为1000mg。所得乳液复合驱油体系的pH值为8.5，在62℃下的表观粘度为42mPa.s，比纯聚合物水溶液的表观粘度提高了166％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为1.1×10-4mN/m。
实施例2
该实施例用于说明本发明提供的乳液复合驱油体系及其制备方法。
将聚丙烯酰胺(数均分子量为1500万)溶于高矿化度高钙镁水(矿化度为5×104mg/L，Ca2+含量为1000mg/L，Mg2+含量为1000mg/L)中配制成浓度为2000mg/L的聚合物水溶液，其在62℃下的表观粘度为12.5mPa.s。之后往该聚合物水溶液中加入钙镁络合剂(氨基三亚甲基膦酸)和pH值调节剂(碳酸氢钠)，搅拌30分钟使得体系混合均匀，之后再加入表面活性剂(双十二烷基二苯醚磺酸钠)，搅拌20分钟，得到乳液复合驱油体系，相对于1L的高矿化度高钙镁水，钙镁络合剂的加入量为2000mg，pH值调节剂的加入量为5000mg，表面活性剂的加入量为1500mg。所得乳液复合驱油体系的pH值为7.5，在62℃下的表观粘度为20mPa.s，比纯聚合物水溶液的表观粘度提高了60％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为5.3×10-4mN/m。
实施例3
该实施例用于说明本发明提供的乳液复合驱油体系及其制备方法。
将聚丙烯酰胺(数均分子量为1500万)溶于高矿化度高钙镁水(矿化度为4×104mg/L，Ca2+含量为1000mg/L，Mg2+含量为1000mg/L)中配制成浓度为2000mg/L的聚合物水溶液，其在62℃下的表观粘度为13.7mPa.s。之后往该聚合物水溶液中加入钙镁络合剂(EDTA)和pH值调节剂(氢氧化钠)，搅拌30分钟使得体系混合均匀，之后再加入表面活性剂(辛基酚聚氧乙烯醚，购自盖德化工网，CAS号为9063-89-2)，搅拌20分钟，得到乳液复合驱油体系，相对于1L的高矿化度高钙镁水，钙镁络合剂的加入量为2000mg，pH值调节剂的加入量为1000mg，表面活性剂的加入量为1000mg。所得乳液复合驱油体系的pH值为9，在62℃下的表观粘度为27.2mPa.s，比纯聚合物水溶液的表观粘度提高了98.5％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为2.2×10-4mN/m。
实施例4
该实施例用于说明本发明提供的乳液复合驱油体系及其制备方法。
按照实施例1的方法制备乳液复合驱油体系，不同的是，相对于1L的高矿化度高钙镁水，钙镁络合剂的加入量为300mg，得到乳液复合驱油体系，其pH值为8.8，在62℃下的表观粘度为19.6mPa.s，比纯聚合物水溶液的表观粘度提高了24.1％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为5.6×10-4mN/m。
对比例1
该对比例用于说明参比的乳液复合驱油体系及其制备方法。
按照实施例1的方法制备乳液复合驱油体系，不同的是，将高矿化度高钙镁水用相同体积的低矿化度低钙镁水(矿化度为1.1×104mg/L，Ca2+含量为600mg/L，Mg2+含量为200mg/L)替代，得到参比乳液复合驱油体系，其pH值为8.8，在62℃下的表观粘度为34.5mPa.s，比纯聚合物低矿化度低钙镁水溶液的表观粘度(31.2mPa.s)提高了10.6％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为6.3×10-4mN/m。
对比例2
该对比例用于说明参比的乳液复合驱油体系及其制备方法。
按照实施例4的方法制备乳液复合驱油体系，不同的是，不加入钙镁络合剂，得到参比乳液复合驱油体系，其pH值为9，在62℃下的表观粘度为16.5mPa.s，比纯聚合物水溶液的表观粘度提高了4.4％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为6.5×10-4mN/m。
对比例3
该对比例用于说明参比的乳液复合驱油体系及其制备方法。
按照实施例4的方法制备乳液复合驱油体系，不同的是，不加入pH调节剂，得到参比乳液复合驱油体系，其pH值为7.1，在62℃下的表观粘度为16.8mPa.s，比纯聚合物水溶液的表观粘度提高了6.3％。此外，该乳液复合驱油体系与八面河油藏原油之间的界面张力为18.7×10-4mN/m。
由于高矿化度高钙镁离子水的存在，本发明提供的乳液复合驱油体系本身就处于高矿化度、高钙镁离子的环境当中。从以上结果可以看出，所述乳液复合驱油体系具有较高的粘度和超低界面张力，由此可以推测，当将其应用于高矿化度、高钙镁离子的油藏环境中进行采油时，能够起到良好的驱油作用，极具工业应用前景。
以上已经描述了本发明的各实施例，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各实施例。在不偏离所说明的各实施例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。

Claims (10)

1.一种乳液复合驱油体系，其特征在于，该乳液复合驱油体系含有高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂，所述高矿化度高钙镁水中的矿化度不低于3×104mg/L且钙镁离子的总含量不低于1000mg/L，所述乳液复合驱油体系的pH值为7.5-10。
2.根据权利要求1所述的乳液复合驱油体系，其中，所述高矿化度高钙镁水中的矿化度为3×104mg/L-5×104mg/L且钙镁离子的总含量为1000-3000mg/L。
3.根据权利要求1所述的乳液复合驱油体系，其中，相对于1L的所述高矿化度高钙镁水，所述耐温抗盐聚合物的含量为1000-3000mg，所述钙镁络合剂的含量为500-3000mg，所述表面活性剂的含量为500-3000mg。
4.根据权利要求1-3中任意一项所述的乳液复合驱油体系，其中，所述耐温抗盐聚合物为丙烯酰胺类聚合物。
5.根据权利要求1-3中任意一项所述的乳液复合驱油体系，其中，所述钙镁络合剂选自羧酸类络合剂、有机磷系络合剂、胺类络合剂和无机钙镁络合剂中的至少一种；
优选地，所述羧酸类络合剂为聚羧酸类络合剂和/或小分子羧酸类络合剂，所述聚羧酸类络合剂选自丙烯酸类聚合物、聚天冬氨酸、聚天冬氨酸盐、羧酸盐-磺酸盐-非离子三元共聚物和水解聚马来酸酐中的至少一种，所述小分子羧酸类络合剂为磺基水杨酸和/或柠檬酸盐；
优选地，所述有机磷系络合剂选自氨基三亚甲基膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸钠、羟基乙叉二膦酸、二乙烯三胺五甲叉膦酸、2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸、多元醇磷酸酯、2-羟基膦酰基乙酸、己二胺四甲叉膦酸、多氨基多醚基甲叉膦酸、三聚磷酸盐和双1,6-亚己基三胺五甲叉膦酸中的至少一种；
优选地，所述胺类络合剂选自三乙醇胺、乙二胺四乙酸和三乙撑四胺中的至少一种；
优选地，所述无机钙镁络合剂选自二巯基丙烷磺酸钠、焦磷酸盐和硫代硫酸盐中的至少一种。
6.根据权利要求1-3中任意一项所述的乳液复合驱油体系，其中，所述表面活性剂为阴离子表面活性剂，优选为具有一个阴离子基团和两条非离子疏水长链的阴离子表面活性剂，更优选选自辛基酚聚氧乙烯醚、月桂酸二甘醇酰胺和双十二烷基二苯醚磺酸钠中的至少一种。
7.权利要求1-6中任意一项所述乳液复合驱油体系的制备方法，该方法包括将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂混合均匀并将体系的pH值调节至7.5-10。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其中，将所述高矿化度高钙镁水、耐温抗盐聚合物、钙镁络合剂和表面活性剂混合均匀并将体系的pH值调节至7.5-10的方法包括将所述耐温抗盐聚合物溶于所述高矿化度高钙镁水中形成聚合物水溶液，之后再加入所述钙镁络合剂和pH调节剂搅拌混合均匀，接着再加入所述表面活性剂搅拌混合均匀。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其中，所述pH调节剂选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾、三乙胺、三乙烯二胺、N-甲基吗啉和四甲基乙二胺中的至少一种。
10.权利要求1-6中任意一项所述的乳液复合驱油体系作为驱油剂的应用。
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