CN110527503B - 中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂 - Google Patents

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Abstract

一种中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，平均粒径小于100nm，按质量百分比含有下列组分：0.01%‑10%的分散相、20%‑50%的阴阳离子体系表面活性剂、10%‑30%的两性离子表面活性剂、0.5%‑15%的低碳醇，其余为水。阴阳离子对纳米乳液驱油剂具有高表面活性、强耐温抗盐能力、低吸附损耗、使用浓度低等优点，可有效提高中低渗透油藏的采收率15%以上。

Description

中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂
技术领域
本发明属于油田化学品技术领域，具体涉及一种油田中低渗透油藏驱油用纳米乳液驱油剂。
背景技术
随着世界能源需求的不断增加，石油的有效开发利用已引起人们的极大重视，对石油的开采效率的要求也越来越高。常规的才有方法（一次采油和二次采油）一般仅能采出地质储量的1/3，利用三次采油技术提高油藏的采收率已成为石油开采研究的重大课题。化学驱是三次采油技术中非常重要并大规模实施的技术。化学驱包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱水驱以及聚合物、碱、表面活性剂组合技术。
目前化学驱技术已经在中外进行了一些矿场试验，却得了良好的驱油效果，但是也存在着一些问题。目前的化学驱技术主要用于渗透率高、孔喉半径大的中高渗油藏，在中低渗油藏几乎没有应用，这主要是由于中低渗油藏地质上有渗透率低、孔喉半径小的特点，因此在现场存在着“注不进、采不出”的技术难题，这一难题也限制了传统的化学驱的应用，导致中低渗透油藏动用程度和开发效果严重偏低。
众所周知，目前阴离子表面活性剂，如石油磺酸盐、石油羧酸盐、烷基苯磺酸盐目前被大量应用于三次采油中，而阳离子表面活性剂因其易被地层吸附造成损耗大，一般不用于三次采油。此外，阳离子表面活性剂与阴离子表面活性剂在接近等比例混合时容易产生沉淀，从而导致阴阳离子表面活性剂在应用中成为配伍禁忌。但近年来的研究发现，阴阳离子表面活性剂混合体系的水溶液具有很多异常性质。如阴阳离子表面活性剂在水溶液中存在强烈的静电作用和疏水性碳链的相互作用，促进了带不同电荷的两种表面活性剂离子间的缔合，产生了比单一表面活性剂更高的表面活性和耐温抗盐能力，而且阴阳离子表面活性剂混合体系还可明显降低阳离子表面活性剂在岩心上的吸附损耗，降低阳离子表面活性剂的固有缺陷。
阴阳离子对纳米乳液不但具备了阴阳离子表面活性剂混合体系高表面活性、强耐温抗盐能力、低吸附损耗的优点，同时纳米乳液具有的小尺寸效应，使其容易注入地层，特别是低孔低渗地层。注入纳米乳液后，纳米乳液使油藏中残留在岩石孔隙中的原油的界面张力急剧降低，从而使油脉可以从岩石孔隙的窄颈中流出，聚结成油带；在注入水的驱动下油带向产油井移动并被采出，从而达到提高中低渗透油藏采收率的目的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是中低渗油藏开发困难的难题。提供一种中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，该驱油剂粒径小，可有效注入到中低渗透油藏，同时该体系具有高表面活性、强耐温抗盐能力、低吸附损耗、使用浓度低等优点，可有效提高中低渗透油藏的采收率。
为实现上述目的，本发明所采取的技术方案为：中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：纳米乳液的平均粒径小于100nm，按质量百分比该纳米乳液驱油剂含有下列组分：0.01%-10%的分散相、20%-50%的阴阳离子体系表面活性剂、10%-30%的两性离子表面活性剂、0.5%-15%的低碳醇，其余为水；所述的阴阳离子体系表面活性剂由阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂以物质的量比0.1-10:1组成；所述的阴离子表面活性剂是磺酸盐；所述的阳离子表面活性剂是季铵盐；所述的两性离子表面活性剂是含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂。
一般地，所述分散相为己烷、庚烷、辛烷、癸烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷、液体石蜡、白油、煤油、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三异丁基酯、磷酸三辛酯、磷酸二辛酯中的一种或多种的组合。
所述的阴阳离子体系表面活性剂由阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂以物质的量比0.25-5:1组成。
所述阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐的一种或多种的组合。
所述阳离子表面活性剂为季铵盐类阳离子表面活性剂，包括但不局限于十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵中的一种或几种的组合。
所述两性离子表面活性剂为含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂，选自磺乙基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱、烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的一种或多种的组合。
所述磺乙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2(CH)2SO3，式中n=7~17；所述磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2(CH)3SO3，式中n=7~17；所述磺基甜菜碱羟基磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，式中n=7~17；所述烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3式中n=7~17。
所述作为助表面活性剂的C1-C8的低碳醇的一种或多种的组合，优选但不局限于为甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、4-甲基-2-戊醇、正辛醇。
本发明采用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，一方面纳米乳液具有的小尺寸效应，使其容易注入地层，特别是低孔低渗地层；另一方面阴阳离子表面活性剂在水溶液中存在强烈的静电作用和疏水性碳链的相互作用，促进了带不同电荷的两种表面活性剂离子间的缔合，从而具有单一表面活性剂无法比拟的高的表面活性，使其低浓度的水溶液便能与原油形成低的界面张力。将纳米乳液注入中低渗透油藏后，纳米乳液使油藏中残留在岩石孔隙中的原油的界面张力急剧降低，从而使油脉可以从岩石孔隙的窄颈中流出，聚结成油带；在注入水的驱动下油带向产油井移动并被采出，从而达到提高中低渗透油藏采收率的目的。
三次采油过程中采用本发明的阴阳离子对纳米乳液驱油剂，具有界面活性高，在0.1%的使用浓度下能与地下原油形成10-3mN/m的低界面张力，物理模拟驱替试验室内评价结果表明：采用本发明的阴阳离子对纳米乳液驱油剂，不会对岩心的渗透率造成伤害，同时原油的采收率在水驱的基础上提高15%以上。
具体实施方式
实施例1
按质量百分比将50%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基氯化铵按物质的量比1:1）、10%的磺乙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2(CH)2SO3，其中n=7）、10%的正丁醇、5%的磷酸三丁酯、其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与中原油田文南区块油水界面张力，测试温度90℃、总矿化度为263836mg/L,二价离子浓度为4583 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为4.3毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为90℃，先用中原油田文南区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例2
按质量百分比将20%的阴阳离子对表面活性剂（石油磺酸盐和十八烷基三甲基氯化铵按物质的量比0.25:1）、30%的羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、15%的异丙醇、0.5%的白油、其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与华北油田红河区块油水界面张力，测试温度90℃、总矿化度为85462mg/L,二价离子浓度为7583 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为2.7毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为90℃，先用华北油田红河区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例3
按质量百分比将40%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基磺酸钠和十二烷基三甲基氯化铵按物质的量比5:1）、20%的烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、1%的正辛醇、10%的正十二烷、其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与延长油田王家川区块油水界面张力，测试温度70℃、总矿化度为63241mg/L,二价离子浓度为3162 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为6.2毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为70℃，先用延长油田王家川区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例4
按质量百分比将30%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠和十二烷基二甲基苄基氯化铵按物质的量比5:1）、25%的羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、5%的4-甲基-2-戊醇、5%的煤油、其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与江苏油田庄2区块油水界面张力，测试温度75℃、总矿化度为23241mg/L,二价离子浓度为22 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为22.9毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为75℃，先用江苏油田庄2区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例5
按质量百分比将30%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基溴化铵按物质的量比2.5:1）、25%的羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、5%的正丁醇、1%的磷酸三丁酯、其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与河南油田双河区块油水界面张力，测试温度81℃、总矿化度为8241mg/L,二价离子浓度为42 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为15.2毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为81℃，先用河南油田双河区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例6
按质量百分比将30%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠和十八烷基三甲基氯化铵按物质的量比1.5:1）、25%的羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、5%的正丁醇、5%的异丙醇、1%的磷酸三丁酯其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与江苏油田韦2区块油水界面张力，测试温度75℃、总矿化度为26524mg/L,二价离子浓度为26.5 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为31.7毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为75℃，先用江苏油田韦2区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例7
按质量百分比将30%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠和十八烷基二甲基苄基氯化铵按物质的量比0.75:1）、20%的羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、10%的正丁戊醇、10%的异丙醇、1%的液体石蜡，其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与中原油田卫42区块油水界面张力，测试温度90℃、总矿化度为232494mg/L,二价离子浓度为4392 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为3.2毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为75℃，先用中原油田卫42区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
实施例8
按质量百分比将40%的阴阳离子对表面活性剂（十二烷基苯磺酸钠和十六烷基三甲基氯化铵按物质的量比1:1）、20%的羟基磺丙基甜菜碱（具体结构为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，其中n=10）、5%的正丁醇、10%的异丙醇、1%的磷酸三异丁基酯，其余为水混合搅拌，制得阴阳离子对纳米乳液驱油剂。
采用TX500C旋转滴界面张力仪测定阴阳离子对纳米乳液驱油剂与江苏油田庄2区块油水界面张力，测试温度75℃、总矿化度为23241mg/L,二价离子浓度为22 mg/L。
岩心驱替试验在长度为30cm，直径为2.5cm，渗透率为42.1毫达西的岩心上进行，驱替试验温度为75℃，先用江苏油田庄2区块地层水驱替至含水98%，再注入1PV的0.1%的阴阳离子对纳米乳液驱油剂地层水溶液，再水驱至含水98%。
阴阳离子对纳米乳液驱油剂降低油水界面张力性能及提高采收率性能如表1所示。
表1 阴阳离子对纳米乳液驱油剂性能测试结果
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Claims (9)

1.一种中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：纳米乳液的平均粒径小于100nm，按质量百分比该纳米乳液驱油剂含有下列组分：
分散相 0.01%-10%
阴阳离子体系表面活性剂 20%-50%
两性离子表面活性剂 10%-30%
低碳醇 0.5%-15%
其余为水；
所述的阴阳离子体系表面活性剂由阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂以物质的量比0.1-10:1组成，所述的阴离子表面活性剂是磺酸盐，所述的阳离子表面活性剂是季铵盐；所述的两性离子表面活性剂是含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂。
2.如权利要求1所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述分散相为己烷、庚烷、辛烷、癸烷、正十二烷、正十四烷、正十六烷、液体石蜡、白油、煤油、乙酸乙酯、乙酸丁酯、丙酸甲酯、丙酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯、磷酸二丁酯、磷酸三丁酯、磷酸三异丁基酯、磷酸三辛酯、磷酸二辛酯中的一种或多种的组合。
3.如权利要求1所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述的阴阳离子体系表面活性剂由阴离子表面活性剂和阳离子表面活性剂以物质的量比0.25-5:1组成。
4.如权利要求1所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述阴离子表面活性剂为石油磺酸盐、烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐的一种或多种的组合。
5.如权利要求1所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述阳离子表面活性剂为季铵盐类阳离子表面活性剂，包括十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵中的一种或几种的组合。
6.如权利要求1所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述两性离子表面活性剂为含有磺酸基团的甜菜碱类表面活性剂，选自磺乙基甜菜碱、磺丙基甜菜碱、羟基磺丙基甜菜碱、烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的一种或多种的组合。
7.如权利要求6所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述磺乙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2(CH)2SO3，式中n=7~17；所述磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2(CH)3SO3，式中n=7~17；所述羟基磺丙基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nN+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3，式中n=7~17；所述烷基酰胺丙基羟丙基磺基甜菜碱的结构通式为：CH3(CH2)nCONH(CH2)3N+(CH3)2CH2CH(OH)CH2SO3式中n=7~17。
8.如权利要求1所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：所述低碳醇为C1-C8低碳醇的一种或多种的组合。
9.如权利要求8所述的中低渗透油藏驱油用阴阳离子对纳米乳液驱油剂，其特征在于：C1-C8低碳醇选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、4-甲基-2-戊醇、正庚醇、正辛醇。
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