CN112375554A - 一种纳米泡沫驱油剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种纳米泡沫驱油剂及其制备方法。该驱油剂包括如下重量百分比的组分：阴离子表面活性剂10‑45％，两性离子表面活性剂7‑15％，油性纳米颗粒6‑12％，稳定剂5‑10％，分散剂1‑2％，余量为水。该驱油剂的制备方法为：通过固体石蜡和异辛酸制备油性纳米颗粒，再将油性纳米颗粒分散于水后与表面活性剂混匀，再加入稳定剂和水，制成纳米泡沫驱油剂。该纳米泡沫驱油剂能有效抑制气体扩散，增强液膜的机械稳定性和黏度，有效隔绝外部热量向内部传递，降低了分子热运动速率，大幅减缓了泡沫液膜析液速率，增强泡沫的稳定性，进而提高了驱油效率。
Description
技术领域
本发明属于油田采油技术领域，具体涉及一种纳米泡沫驱油剂及其制备方法。
背景技术
随着世界能源需求的增加，石油的合理开发利用已引起人们的极大重视，对石油的开采量及开采效率的要求也越来越高。实现油气资源的高效开采，对于提高原油产量不仅具有现实意义，更具有重要的战略意义。地下原油经过一次和二次开采后，大部分原油仍残留在地层中，三次采油技术是利用化学剂进行强化采油的技术。其中，泡沫驱油由于其良好的封堵性能及对油水的选择性，被认为是一项很有发展前途的三次采油方式。低界面张力泡沫驱油体系能在降低油水界面张力、提高驱油效率的同时，又能提高波及效率，达到显著提高采收率的目的。但泡沫驱油也是阻力系数最高的技术，泡沫的遇油不稳定、短时间内消泡的现象使其难以形成有效封堵，会直接影响到泡沫在油藏多孔介质中的驱替时间、驱替距离等，进一步影响泡沫驱应用的成败。现有技术中通常采用泡沫复合驱的方式来提高泡沫稳定性，选择向泡沫体系中添加聚合物来增大泡沫液膜的机械强度和黏度，减缓泡沫的破灭速度。但是聚合物的加入会使得泡沫注入过程中注入压力过大，注入困难；并且聚合物容易残留在储层中，对油藏环境造成一定程度的损害，并且在低渗透率油藏中的适用性较差，因此需要一种新型泡沫驱油剂来有效改善其在油藏储层中的应用效果。
发明内容
针对现有泡沫驱油剂的泡沫遇油不稳定的问题，本发明提供了一种纳米泡沫驱油剂，通过油性纳米颗粒的加入，提高了泡沫驱油剂的泡沫稳定性。
本发明提供的纳米泡沫驱油剂，包括如下重量百分比的组分：阴离子表面活性剂10-45％，两性离子表面活性剂7-15％，油性纳米颗粒6-12％，稳定剂5-10％，分散剂1-2％，余量为水。
进一步的，所述阴离子表面活性剂为烷基磺酸钠盐；所述两性离子表面活性剂为甜菜碱；所述稳定剂为聚丙烯酰胺；所述分散剂为十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。烷基磺酸钠盐和甜菜碱具有易溶于水、发泡性能好的优点，它们的加入可以增强驱油剂的发泡性能和溶解性能，并且烷基磺酸钠盐中的磺酸根的存在，可使驱油剂具有很强的耐高温性能。
进一步的，所述纳米泡沫驱油剂包括如下重量百分比的组分：烷基磺酸钠盐30％，甜菜碱10％，油性纳米颗粒10％，聚丙烯酰胺7％，十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠1.5％，余量为水。
上述纳米泡沫驱油剂的制备方法包括如下步骤：
(1)油性纳米颗粒的制备：
将固体石蜡和纳米颗粒分散于水中，使用高速乳化机搅拌将其乳化，乳化后将乳状液冷却，冲洗固化的石蜡乳滴表层未被吸附的纳米颗粒，将固化的石蜡乳滴真空干燥，然后将其分散至含有异辛酸的乙醇溶液中，反应后将石蜡乳滴滤出，用乙醇溶液冲洗石蜡乳滴表面以洗去未反应的异辛酸与未吸附的纳米颗粒，再采用四氯化碳溶解石蜡，之后对其进行离心和漂洗，干燥后收集留作备用。
其中，异辛酸修饰纳米微粒可以使其形成复合边界润滑膜，显著提高石蜡的失效载荷，从而使油性纳米颗粒表现出良好的抗磨性和较高的承载能力。
(2)驱油剂的制备：将油性纳米颗粒与分散剂分散于水中，将其放入高速乳化机中搅拌，搅拌完成后将溶液放入超声波震荡仪分散纳米颗粒溶液，分散完成后将溶液放入反应釜，加入阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂，待充分溶解后，加入稳定剂和水，搅拌均混匀，即得到纳米泡沫驱油剂。
进一步的，所述步骤(1)，纳米颗粒为二氧化硅，二氧化硅的粒径为20-100nm。
进一步的，所述步骤(1)，高速乳化机搅拌速度为200-400r/min，搅拌时间为3-5min。
进一步的，所述步骤(1)，真空干燥的温度为50-70℃。
进一步的，所述步骤(2)，高速乳化机的搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为3-5min。
进一步的，所述步骤(2)，超声波震荡仪的分散时间为10-20min。
进一步的，所述步骤(2)，反应釜的温度为30-50℃。
本发明的有益效果为：
本发明提供的纳米泡沫驱油剂采用油性纳米颗粒通过吸附聚集在泡沫界面，纳米颗粒在气液界面吸附量增多，CO2气体和液体薄膜的接触面积逐渐减少，能有效抑制气体扩散，减缓了CO2泡沫的聚并和歧化速度，有效增强液膜的机械稳定性和黏度，从而增强泡沫的稳定性；由于纳米颗粒吸附于泡沫液膜表面与液膜形成气液固三相稳定骨架，有效隔绝外部热量向内部传递，降低了分子热运动速率，大幅减缓了泡沫液膜析液速率，提高了泡沫的稳定性，进而提高了驱油效率。
本发明通过固体石蜡和异辛酸制备油性纳米颗粒，可以最大程度降低界面自由能，呈现突出的乳化能力与乳化稳定性能，且使后期加入的表面活性剂在油水界面上具有更为突出的增容性与稳定性。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明中的技术方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
本发明实施例提供的纳米泡沫驱油剂，包括如下重量百分比的组分：烷基磺酸钠盐30％，甜菜碱10％，油性纳米颗粒10％，聚丙烯酰胺7％，十二烷基三甲基溴化铵1.5％，余量为水。
上述纳米泡沫驱油剂的制备方法包括如下步骤：
(1)油性二氧化硅颗粒的制备：
将固体石蜡和二氧化硅颗粒分散于水中，使用高速乳化机以300r/min搅拌4min以将其乳化，乳化后将乳状液冷却，冲洗固化的石蜡乳滴表层未被吸附的二氧化硅颗粒，将固化的石蜡乳滴在60℃温度下真空干燥，然后将其分散至含有异辛酸的乙醇溶液中，反应后将石蜡乳滴滤出，用乙醇溶液冲洗石蜡乳滴表面以洗去未反应的异辛酸与未吸附的二氧化硅颗粒，再采用四氯化碳溶解石蜡，之后对其进行离心和漂洗，干燥后收集留作备用。
(2)泡沫驱油剂的制备：将油性二氧化硅颗粒与十二烷基三甲基溴化铵分散于水中，将其放入高速乳化机中以500r/min搅拌4min，搅拌完成后将溶液放入超声波震荡仪分散二氧化硅颗粒溶液15min，分散完成后将溶液放入反应釜，在40℃温度下，加入烷基磺酸钠盐和甜菜碱，待充分溶解后，加入聚丙烯酰胺和水，搅拌均混匀，即得到泡沫驱油剂。
该实施例的泡沫驱油剂在温度为60℃条件下进行泡沫驱油实验，矿化度为6000mg/l的油藏条件下起泡体积可达到400ml，消泡半衰期可以达到500min，相对于不添加油性二氧化硅颗粒的泡沫驱油剂，可提高驱油效率达到28％左右，可见本发明的泡沫驱油剂可以明显提高泡沫驱油效率。
实施例2
本发明实施例提供的纳米泡沫驱油剂，包括如下重量百分比的组分：烷基磺酸钠盐45％，甜菜碱15％，油性二氧化硅颗粒12％，聚丙烯酰胺10％，十二烷基苯磺酸钠2％，余量为水。
上述纳米泡沫驱油剂的制备方法包括如下步骤：
(1)油性二氧化硅颗粒的制备：
将固体石蜡和二氧化硅分散于水中，使用高速乳化机以400r/min搅拌5min以将其乳化，乳化后将乳状液冷却，冲洗固化的石蜡乳滴表层未被吸附的二氧化硅颗粒，将固化的石蜡乳滴在70℃温度下真空干燥，然后将其分散至含有异辛酸的乙醇溶液中，反应后将石蜡乳滴滤出，用乙醇溶液冲洗石蜡乳滴表面以洗去未反应的异辛酸与未吸附的二氧化硅颗粒，再采用四氯化碳溶解石蜡，之后对其进行离心和漂洗，干燥后收集留作备用。
(2)泡沫驱油剂的制备：将油性二氧化硅颗粒与十二烷基苯磺酸钠分散于水中，将其放入高速乳化机中以600r/min搅拌5min，搅拌完成后将溶液放入超声波震荡仪分散二氧化硅颗粒溶液20min，分散完成后将溶液放入反应釜，在50℃温度下，加入烷基磺酸钠盐和甜菜碱，待充分溶解后，加入聚丙烯酰胺和水，搅拌均混匀，即得到泡沫驱油剂。
该实施例的泡沫驱油剂在温度为60℃条件下进行泡沫驱油实验，矿化度为6000mg/l的油藏条件下起泡体积可达到360ml，消泡半衰期可以达到470min，相对于不添加油性二氧化硅颗粒的泡沫驱油剂，可提高驱油效率达到25％左右，可见本发明的泡沫驱油剂可以明显提高泡沫驱油效率。
尽管通过优选实施例的方式对本发明进行了详细描述，但本发明并不限于此。在不脱离本发明的精神和实质的前提下，本领域普通技术人员可以对本发明的实施例进行各种等效的修改或替换，而这些修改或替换都应在本发明的涵盖范围内/任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求所述的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种纳米泡沫驱油剂，其特征在于，包括如下重量百分比的组分：阴离子表面活性剂10-45％，两性离子表面活性剂7-15％，油性纳米颗粒6-12％，稳定剂5-10％，分散剂1-2％，余量为水。
2.如权利要求1所述的纳米泡沫驱油剂，其特征在于，所述阴离子表面活性剂为烷基磺酸钠盐；所述两性离子表面活性剂为甜菜碱；所述稳定剂为聚丙烯酰胺；所述分散剂为十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠。
3.如权利要求2所述的纳米泡沫驱油剂，其特征在于，所述纳米泡沫驱油剂包括如下重量百分比的组分：烷基磺酸钠盐30％，甜菜碱10％，油性纳米颗粒10％，聚丙烯酰胺7％，十二烷基三甲基溴化铵或十二烷基苯磺酸钠1.5％，余量为水。
4.如权利要求1所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)油性纳米颗粒的制备：
将固体石蜡和纳米颗粒分散于水中，使用高速乳化机搅拌将其乳化，乳化后将乳状液冷却，冲洗固化的石蜡乳滴表层未被吸附的纳米颗粒，将固化的石蜡乳滴真空干燥，然后将其分散至含有异辛酸的乙醇溶液中，反应后将石蜡乳滴滤出，用乙醇溶液冲洗石蜡乳滴表面以洗去未反应的异辛酸与未吸附的纳米颗粒，再采用四氯化碳溶解石蜡，之后对其进行离心和漂洗，干燥后收集留作备用；
(2)驱油剂的制备：将油性纳米颗粒与分散剂分散于水中，将其放入高速乳化机中搅拌，搅拌完成后将溶液放入超声波震荡仪分散纳米颗粒溶液，分散完成后将溶液放入反应釜，加入阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂，待充分溶解后，加入稳定剂和水，搅拌均混匀，即得到纳米泡沫驱油剂。
5.如权利要求4所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，纳米颗粒为二氧化硅，二氧化硅的粒径为20-100nm。
6.如权利要求4所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，高速乳化机搅拌速度为200-400r/min，搅拌时间为3-5min。
7.如权利要求4所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)，真空干燥的温度为50-70℃。
8.如权利要求4所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，高速乳化机的搅拌速度为400-600r/min，搅拌时间为3-5min。
9.如权利要求4所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，超声波震荡仪的分散时间为10-20min。
10.如权利要求4所述的纳米泡沫驱油剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)，反应釜的温度为30-50℃。
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