CN112300768B - 一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂及其制备方法 - Google Patents

一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂及其制备方法。该调驱剂包括油相、纳米溶胶、表面活性剂和水；其中，表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基糖苷和烷基溴化铵。

Description

一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂及其制备方法
技术领域
本发明提供了一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂及其制备方法。
背景技术
我国大部分注水开发的中高渗透率老油田已进入高含水、高采出程度的“双高”开发阶段。在我国对石油需求越来越大的背景下，加大对剩余油的开发显得尤为重要。但由于长期注水开发，这些老油田已出现严重的储层平面和纵向非均质性，导致吸水剖面和采液剖面不均，油田开发中存在含水率上升过快、产量快速递减的问题，采出液含水率达到90％以上。因此，稳油控水成为改善油藏开发效果亟需解决的技术难题。
利用化学剂先调剖后驱油(调驱)是目前稳油控水的重要手段之一，也是目前改善储层非均质性、提高采收率的主要方法。目前油田应用的调剖剂主要有颗粒堵剂、冻胶堵剂、聚合物微球堵剂、泡沫堵剂、乳状液等，化学驱油剂主要有表面活性剂、碱、聚合物所构成的复合体系以及泡沫、乳状液等。其中，由于水包油型乳状液具有优异的选择性封堵及驱油能力，一次注入就可以起到调剖和驱油作用，作为一种调驱剂近年来得到研究者广泛重视。
然而，现有技术中的驱油剂存在成本高或乳液稳定性差等方面的缺点。
发明内容
本发明的目的，是为解决现有技术中存在的不足，提供一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂及其制备方法。
具体来讲，本发明之一提供了一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂，其包括油相、纳米溶胶、表面活性剂和水；其中，表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基糖苷和烷基溴化铵。
在一个具体实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的脂肪醇基具有12至18个碳原子，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的氧乙烯醚基的聚合度为6至20。其中的脂肪醇基中的烃基既可以为直链，也可以为支链。
在一个具体实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐为正十二醇聚氧乙烯醚(6)磺酸钠、正十四醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、正十八醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、正十四醇聚氧乙烯醚(10)磺酸钠和正十六醇聚氧乙烯醚(20)磺酸钠中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述烷基糖苷中的烷基具有10至16个碳原子，所述烷基糖苷中的糖苷的聚合度为1至10。其中的烷基既可以为直链，也可以为支链。
在一个具体实施方式中，所述烷基糖苷为正十烷基葡萄糖一苷、正十烷基葡萄糖二苷、正十一烷基葡萄糖一苷、正十一烷基葡萄糖二苷、正十二烷基葡萄糖一苷、正十二烷基葡萄糖二苷、正十三烷基葡萄糖一苷、正十三烷基葡萄糖二苷、正十四烷基葡萄糖一苷和正十四烷基葡萄糖二苷中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述烷基溴化铵中的烷基具有12至18个碳原子。其中的烷基既可以为直链，也可以为支链。
在一个具体实施方式中，所述烷基溴化铵为正十二烷基三甲基溴化铵、正十六烷基三甲基溴化铵和正十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述纳米溶胶为纳米二氧化硅溶胶、纳米氧化铝溶胶和纳米二氧化钛溶胶中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述纳米溶胶中的固含量≤30wt％。
在一个具体实施方式中，所述纳米溶胶中的固含量在15wt％至30wt％之间。
在一个具体实施方式中，所述纳米溶胶中的纳米颗粒的粒径为5至500nm。
在一个具体实施方式中，所述纳米溶胶中的纳米颗粒的粒径为10至100nm。
在一个具体实施方式中，所述油相为渣油。
在一个具体实施方式中，所述油相为软化点为21℃至49℃的渣油。
在一个具体实施方式中，所述水的矿化度≤10000mg/L。
在一个具体实施方式中，所有水的矿化度为5000至9500mg/L。
在一个具体实施方式中，以所述调驱剂的总质量计，所述油相的含量为5％至15％，所述纳米溶胶的含量为0.1％至1％，所述表面活性剂的含量为0.4％至4.5％，以及余量的水。
在一个具体实施方式中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基糖苷和烷基溴化铵的质量比为1：(1-3)：(2-5)。
本发明之二提供了一种制备如本发明之一中任意一项的调驱剂的方法，其包括如下步骤：
1)将水置于带有加热套的胶体磨中，并将水加热；然后将表面活性剂和纳米溶胶不分先后地置于所述水中混合均匀，得到水相；
2)将使流动状态下的油相在持续搅拌条件下加入到所述水相中，混合均匀后得到所述调驱剂。
在一个具体实施方式中，在步骤1)中，加热温度至55℃至75℃。
在一个具体实施方式中，在步骤2)中，将渣油加热使其处于流动状态。
本发明的有益效果：
1)本发明的驱油剂能够形成有序缔合体，特别是在三种表面活性剂的组合使用下，使得乳状液更加稳定，可达至少180天不破乳，有利于延长调驱作业的有效期。这与三种表面活性剂间的协同作用是分不开的。
2)本发明可通过调整表面活性剂与纳米溶胶的用量及比例来控制乳状液界面膜的粘弹性及厚度，进而起到调控乳化液滴稳定性及粒径的作用，最终可实现对油藏进行调驱的目的。
3)在油相使用渣油时，由于其价格低廉且用量小，同时，由于制备过程设备要求较低，乳状液使用方法简单，因此能够有效降低调驱体系成本。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。
实施例1
将矿化度为5000mg/L的油田注入水94.5g置于带有加热套的胶体磨中，将水加热至55℃，依次加入0.1g正十二醇聚氧乙烯醚(6)磺酸钠、0.1g正十烷基葡萄糖一苷、0.2g正十二烷基三甲基溴化铵、0.1g二氧化硅溶胶(固含量为25wt％，纳米粒子的平均粒径为5nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为21℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，10分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为3.36μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，180天仍未分层。
实施例2
将矿化度为8000mg/L的油田注入水83g置于带有加热套的胶体磨中，将水加热至75℃，依次加入0.2g正十四醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、0.3g正十二烷基葡萄糖一苷、0.5g正十六烷基三甲基溴化铵、1g纳米氧化铝溶胶(固含量为30wt％，纳米粒子的平均粒径为10nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为46℃的渣油15g缓慢倒入胶体磨中，12分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为2.55μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，200天仍未分层。
实施例3
将矿化度为9500mg/L的油田注入水92.9g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入0.5g正十八醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、0.5g正十二烷基葡萄糖一苷、1g正十八烷基三甲基溴化铵、0.1g二氧化钛溶胶(固含量为15％，纳米粒子的平均粒径为100nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为47℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为1.81μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，240天仍未分层。
实施例4
将矿化度为6000mg/L的油田注入水79.5g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入0.5g正十八醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、1.5g正十二烷基葡萄糖二苷、2.5g正十八烷基三甲基溴化铵、1g二氧化钛溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为500nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为48℃的渣油15g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为6.78μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，200天仍未分层。
实施例5
将矿化度为6000mg/L的油田注入水90.9g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入1g正十四醇聚氧乙烯醚(10)磺酸钠、1g正十二烷基葡萄糖二苷、2g正十八烷基三甲基溴化铵、0.1g二氧化钛溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为200nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为48℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为3.22μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，200天仍未分层。
实施例6
将矿化度为9000mg/L的油田注入水94.5g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入0.1g正十六醇聚氧乙烯醚(20)磺酸钠、0.1g正十八烷基葡萄糖二苷、0.2g正十八烷基三甲基溴化铵、0.1g二氧化硅溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为300nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为49℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为2.52μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，200天仍未分层。
对比例1
将矿化度为5000mg/L的油田注入水94.5g置于带有加热套的胶体磨中，将水加热至55℃，依次加入0.4g正十二醇聚氧乙烯醚(6)磺酸钠、0.1g二氧化硅溶胶(固含量为25wt％，纳米粒子的平均粒径为50nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为49℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，10分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为2.17μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，2天分层。
对比例2
将矿化度为8000mg/L的油田注入水75g置于带有加热套的胶体磨中，将水加热至75℃，依次加入9g正十四醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、1g纳米氧化铝溶胶(固含量为30wt％，纳米粒子的平均粒径为100nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为49℃的渣油15g缓慢倒入胶体磨中，12分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为2.25μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，1天分层。
对比例3
将矿化度为9500mg/L的油田注入水94.4g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，0.5g正十二烷基葡萄糖一苷、0.1g二氧化钛溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为100nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为49℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为2.69μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，2天分层。
对比例4
将矿化度为6000mg/L的油田注入水81g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入0.5g正十八醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、2.5g正十八烷基三甲基溴化铵、1g二氧化钛溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为500nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为49℃的渣油15g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为5.17μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，3天分层。
对比例5
将矿化度为6000mg/L的油田注入水91g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入1g正十四醇聚氧乙烯醚(10)磺酸钠、2g正十八烷基三甲基溴化铵、1g二氧化钛溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为200nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为49℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为3.01μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，2天分层。
对比例6
将矿化度为9000mg/L的油田注入水94.6g置于带有加热套的胶体磨中，将水温加热至75℃，依次加入0.1g正十八烷基葡萄糖二苷、0.2g正十八烷基三甲基溴化铵、0.1g二氧化硅溶胶(固含量为15wt％，纳米粒子的平均粒径为300nm，购自北京华瑞新成有限公司)，在高转速条件下使其充分溶解，再将加热至流动状态的软化点为47℃的渣油5g缓慢倒入胶体磨中，15分钟后即可得到渣油乳液。
利用FEIQUAN-TA200F扫描电镜对得到渣油乳液进行测定，其平均粒径为2.62μm。
取上述30mL渣油乳液放入西林瓶，室温条件下密封保存，2天分层。
实施例7
利用实施例1至实施例6中的渣油乳液进行调驱物模试验。通过物模试验来说明本实施例所述渣油乳液提高采收率的能力。本试验用的填砂管模型参数见表1。
物模试验分四步进行。第一步以0.5ml/min的流速使用注入水进行水驱，驱至出口端含水率大于98％，停止水驱，记录水驱采收率。第二步是以0.3ml/min的流速向填砂管中注入0.2PV(PV为填砂管孔隙体积)的大粒径渣油乳液。第三步是以0.5ml/min的流速交替注入“注入水”及小粒径渣油乳液，单次渣油乳液注入量为0.15PV，总注入量为0.3PV，记录累积采收率。第四步是以0.5ml/min的流速使用注入水进行水驱，驱至出口端含水率大于98％，停止水驱，记录最终累积采收率。实验结果见表1。
表1纳米粒子强化的渣油乳状液提高采收率情况表
Figure BDA0002140142470000061
通过流动试验可知，本发明的渣油乳液较一次水驱的采收率提高了50％左右(采收率之间直接做差后所的数值)，由此说明该纳米粒子强化的渣油乳液调驱剂具有优异的提高采收率能力。
虽然本发明已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本发明的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本发明的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims (16)

1.一种纳米粒子强化的渣油乳状液调驱剂，其包括油相、纳米溶胶、表面活性剂和水；其中，表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基糖苷和烷基溴化铵；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的脂肪醇基具有12至18个碳原子，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐中的氧乙烯醚基的聚合度为6至20；
所述烷基糖苷中的烷基具有10至16个碳原子，所述烷基糖苷中的糖苷的聚合度为1至10；
所述烷基溴化铵中的烷基具有12至18个碳原子。
2.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐为正十二醇聚氧乙烯醚(6)磺酸钠、正十四醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、正十八醇聚氧乙烯醚(8)磺酸钠、正十四醇聚氧乙烯醚(10)磺酸钠和正十六醇聚氧乙烯醚(20)磺酸钠中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述烷基糖苷为正十烷基葡萄糖一苷、正十烷基葡萄糖二苷、正十一烷基葡萄糖一苷、正十一烷基葡萄糖二苷、正十二烷基葡萄糖一苷、正十二烷基葡萄糖二苷、正十三烷基葡萄糖一苷、正十三烷基葡萄糖二苷、正十四烷基葡萄糖一苷和正十四烷基葡萄糖二苷中的至少一种。
4.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述烷基溴化铵为正十二烷基三甲基溴化铵、正十六烷基三甲基溴化铵和正十八烷基三甲基溴化铵中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述纳米溶胶为纳米二氧化硅溶胶、纳米氧化铝溶胶和纳米二氧化钛溶胶中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述纳米溶胶中的固含量≤30wt％。
7.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述纳米溶胶中的固含量在15wt％至30wt％之间。
8.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述纳米溶胶中的纳米颗粒的粒径为5至500nm。
9.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述纳米溶胶中的纳米颗粒的粒径为10至100nm。
10.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述油相为渣油；和/或
所述水的矿化度≤10000mg/L。
11.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所述油相为软化点为21℃至49℃的渣油。
12.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，所有水的矿化度为5000至9500mg/L。
13.根据权利要求1所述的调驱剂，其特征在于，以所述调驱剂的总质量计，所述油相的含量为5％至15％，所述纳米溶胶的含量为0.1％至1％，所述表面活性剂的含量为0.4％至4.5％，以及余量的水。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的调驱剂，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸盐、烷基糖苷和烷基溴化铵的质量比为1：(1-3)：(2-5)。
15.一种制备如权利要求1至14中任意一项所述的调驱剂的方法，其包括如下步骤：
1)将水置于带有加热套的胶体磨中，并将水加热；然后将表面活性剂和纳米溶胶不分先后地置于所述水中混合均匀，得到水相；
2)将使流动状态下的油相在持续搅拌条件下加入到所述水相中，混合均匀后得到所述调驱剂。
16.根据权利要求15所述的方法，其特征在于，在步骤1)中，加热温度至55℃至75℃；和/或在步骤2)中，将渣油加热使其处于流动状态。
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