CN112694874B - 一种固-液往复相变深部液流转向剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种固‑液往复相变深部液流转向剂，所述转向剂能够在地层运移过程中过剪切作用从液相转变至固相，然后又通过所述转向剂的自身失稳从固相转变至液相，如此交替循环，从而实现所述转向剂在油藏中的深部运移和深部封堵；所述转向剂包括以下以质量分数计的组分：主剂2％～15％、辅剂1％‑10％、调节剂0.01～0.2％，其余为水。本发明可有效解决常规深部液流转向剂深部运移能力差和深部封堵能力弱的问题，可用于高含水油藏的深部调驱，体系配制简便，现场应用工艺简单，具有广阔的市场前景。
Description
技术领域
本发明涉及提高原油采收率技术中的油田化学技术领域，特别涉及一种固-液往复相变深部液流转向剂。
背景技术
油田在注水开发后期会出现注入水沿高渗通道窜流的问题，进而造成注入水波及效率低，大部分原油滞留在地层难以开采，经济效益差。弱凝胶和凝胶颗粒(包括预交联凝胶颗粒、凝胶分散体、聚合物微球等)是现阶段石油工业最为常用的深部液流转向剂，在规模化应用中取得过良好的效果。弱凝胶通过聚合物和交联剂在地下的交联反应原位形成，通过自身较高的粘度大幅提高后续水驱的渗流阻力，从而促使注入水发生转向进入未受到波及的低渗层，从而提高注入水的波及效率。凝胶颗粒在地面工厂制备成胶后注入地层，由于凝胶颗粒具有吸水膨胀能力，在地层中其自身体积会逐渐增大，当其自身粒径及体积增大至一定尺寸后会在地层孔吼中产生堵塞，从而发挥液流转向作用促进注入水从高渗层转向进入低渗层，提高注入水的波及效率及原油采收率。
然而，弱凝胶和凝胶颗粒这两类深部液流转向剂在油藏中难以实现有效的深部放置。有效的深部放置涉及两个关键点：深部运移和深部封堵。而弱凝胶体系在多孔介质运移过程中强度损失严重，地层深部封堵转向能力大幅降低；尺寸较大的凝胶颗粒(如预交联颗粒)吸水速度过快，深部地层封堵能力降低；尺寸较小的凝胶颗粒(如聚合物微球)可在不降低强度的条件下实现深部运移，但受到尺寸限制，尺寸较小的凝胶颗粒在含有大孔道的地层中难以实现有效封堵。因此，发展新型深部液流转向剂，实现高效的油藏深部液流转向是石油工业现阶段亟待解决的问题。
发明内容
针对上述问题，本发明旨在提供一种固-液往复相变深部液流转向剂，所述转向剂能够在固相和液相之间往复相变，使得所述转向剂能够在油藏中实现深部运移和深部封堵。需要说明的是，本发明所述“固相”主要指材料在黏度、粘弹性等性质上与水凝胶类似，但是化学结构完全不同。
本发明的技术方案如下：
一种固-液往复相变深部液流转向剂，所述转向剂能够在地层运移过程中从液相转变至固相，然后又从固相转变至液相，如此交替循环，从而实现所述转向剂在油藏中的深部运移和深部封堵。
作为优选，所述液相转变至固相通过剪切作用实现，所述固相转变至液相通过所述转向剂的自身失稳实现。
作为优选，所述转向剂包括以下以质量分数计的组分：主剂2％～15％、辅剂1％-10％、调节剂0.01～0.2％，其余为水。
作为优选，所述主剂为乳化剂，所述辅剂为油，所述调节剂为盐。
作为优选，所述乳化剂为非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂、阴-非离子表面活性剂中的一种或多种。
作为优选，所述非离子表面活性剂为斯盘、油酸二乙醇酰胺、吐温、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚中的一种或多种；所述阴离子表面活性剂为油酸、油酸钠、烷基苯磺酸钠、烷基硫酸钠、α-内烯烃磺酸盐中的一种或多种；所述两性表面活性剂为烷基酰胺丙基氧化胺、烷基羧酸盐甜菜碱、烷基磺酸盐甜菜碱、烷基咪唑啉中的一种或多种；所述阴-非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐中的一种或多种。
作为优选，所述油为白油、柴油、煤油、轻质原油、重质原油、生物柴油、玉米油、花生油中的一种或多种。
作为优选，所述盐为无机盐；优选地，所述无机盐为氯化物和/或硫酸盐；优选地，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁中的一种或多种；优选地，所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁中的一种或多种。
作为优选，所述主剂还包括2％～20％的助表面活性剂；优选地，所述助表面活性剂为正戊醇和/或异戊醇。
作为优选，所述转向剂还包括增强剂，所述增强剂为无机纳米材料；优选地，所述无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米黏土、纳米二氧化钛、纳米纤维素中的中的一种或多种。
本发明的有益效果是：
本发明在液相形态时黏度与水接近，粘度低，利于泵注进入地层，在地层中剪切一段时间后会自发转变为固相形态，以此产生高效封堵作用，该固相形态具有一定的维持期，维持期结束后转向剂从固相形态又再次转变为低粘度的液相形态向地层深部继续运移，深部运移能力强；如此通过在液相形态和固相形态间的来回切换，可以在地层中既实现深部运移又实现高强度封堵；且本发明与凝胶类转向剂不同，对低渗储层无伤害，另外其微观洗油作用也显著高于常规弱凝胶及凝胶颗粒类转向剂。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1的固-液往复相变深部液流转向剂粘度变化示意图；
图2为实施例1的固-液往复相变深部液流转向剂粘弹性测试结果示意图；
图3为实施例1的固-液往复相变深部液流转向剂在多点测压长填砂管中运移时的压力变化曲线示意图；
图4为实施例2的固-液往复相变深部液流转向剂粘度变化示意图；
图5为实施例3的固-液往复相变深部液流转向剂粘度变化示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。
需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
在本发明中，在未作相反说明的情况下，使用的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不是用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语；使用的术语中“上”、“下”、“左”、“右”等通常是针对附图所示的方向而言，或者是针对部件本身在竖直、垂直或重力方向上而言；同样地，为便于理解和描述，“内”、“外”等是指相对于各部件本身的轮廓的内、外。但上述方位词并不用于限制本发明。
实施例1
一种固-液往复相变深部液流转向剂，组成如下：8％斯盘80，1％脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐AEC-9，3％白油、纳米二氧化硅0.2％、氯化钙0.1％，其余为水，体系重量共计100g。
实施例2
一种固-液往复相变深部液流转向剂，组成如下：1％斯盘80，4％油酸二乙醇酰胺，3％烷基酚聚氧乙烯醚OP-10，1％油酸，4％柴油，氯化钙0.2％，其余为水，体系重量共计100g。
实施例3
一种固-液往复相变深部液流转向剂，组成如下：6％油酸二乙醇酰胺，2％脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐AES，4％煤油，3％重质原油、氯化钾0.2％，硫酸镁0.05％，其余为水，体系重量共计100g。
测试例1
1)测量实施例1所述的固-液往复相变深部液流转向剂的初始黏度；
2)将所述转向剂与5ml原油(取自新疆油田，黏度10.8mPa·s)混合，随后以500转/分的转速搅拌30分钟，模拟所述转向剂与原油在地层中混合并受到剪切后的变化情况，随后测量混合物黏度；
3)将测量黏度后的混合物放置在80℃的环境中静置7天，模拟剪切后的混合物在地层中的静置情况，随后再次测量混合物黏度；
4)将混合物以500转/分的转速搅拌30分钟进行二次剪切，随后测量混合物二次剪切后的黏度；
5)循环上述过程5次。
测量结果如图1所示，从图1可以看出该实施例1所述的固-液往复相变深部液流转向剂的初始黏度为1.6mPa·s，呈现出黏度与水接近的“液相”特征，经一次剪切后黏度迅速升至9845mPa·s，与调剖用水凝胶成胶后的黏度相似，呈现出“固相”特征，当放置7天后转向剂由“固相”又转变为“液相”，黏度由9845mPa·s降低至1.6mPa·s，二次剪切后黏度由1.6mPa·s又上升至8943mPa·s，转向剂由“液相”再度转变为“固相”，在实验测试的5次循环过程中上述变化不断重复发生。
测试例2
将测试例1所述的固-液往复相变深部液流转向剂与原油的混合物分别在“固相”和“液相”状态下分别进行粘弹性测试，测试温度条件为室温，结果如图2所示。从图2可以看出，在“液相”状态下，混合物呈现出一定的粘弹性流体特征，弹性模量在频率为60Hz的条件下开始高于黏性模量；在“固相”状态下，混合物呈现出弹性体特征，在测试频率范围内弹性模量始终高于黏性模量。
测试例3
采用实施例1所述的固-液往复相变深部液流转向剂进行岩心驱替实验，采用多点测压长填砂管模拟多孔介质，长填砂管直径为3.8cm，长度为100cm，每隔25cm设有一个测压点，从注入端到采出端各测压点分别被命名为测压点1、测压点2、测压点3、测压点4，长填砂管渗透率为2877mD，孔隙度为26.7％，含油饱和度为36.8％，注入速度为0.2mL/min，所述转向剂注入0.1PV后转注水，注入端压力达到2MPa后停止注水，实验装置静置7天，随后继续注水直至注入端压力再次达到2MPa，随后再次静置7天，再次注水至注入端压力稳定，停止实验，记录所有测压点压力变化情况，结果如图3所示。
从图3可以看出，注入端压力首次达到2MPa时测压点1和测压点2起压但测压点3和4未起压，表明了所述转向剂在长填砂管的中部从“液相”转变为了“固相”，长填砂管中部被封堵；当实验装置静置7天后再次注水，注入端压力迅速降低，测压点1和测压点2的压力也发生了降低，表明了所述转向剂在长填砂管的中部从“固相”又转变为了“液相”，直至注入端压力再次达到2MPa，此时测压点1-4均发生起压，表明了所述转向剂从长填砂管中部运移至了深部并再次从“液相”转变为了“固相”封堵长填砂管；再次静置7天后注水注入端压力又再次迅速降低，测压点1-4压力也逐渐降低，直至压力平稳，所述转向剂从采出端流出，不在封堵填砂管。本测试例的实验结果证明了本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂具有良好的深部运移能力及深部封堵能力。
测试例4
1)测量实施例2所述的固-液往复相变深部液流转向剂的初始黏度；
2)将所述转向剂与5ml原油(取自大庆，黏度3.2mPa·s)混合，随后以500转/分的转速搅拌30分钟，模拟所述转向剂与原油在地层中混合并受到剪切后的变化情况，随后测量混合物黏度；
3)将测量黏度后的混合物放置在60℃的环境中静置15天，模拟剪切后的混合物在地层中的静置情况，随后再次测量混合物黏度；
4)将混合物以500转/分的转速搅拌30分钟进行二次剪切，随后测量混合物二次剪切后的黏度；
5)循环上述过程5次。
测量结果如图4所示，从图4可以看出在实验测试的5次循环过程中体系的黏度不断阶跃变化，表明体系在实验条件下可实现固-液往复相变。
测试例5
1)测量实施例3所述的固-液往复相变深部液流转向剂的初始黏度；
2)将所述转向剂与5ml原油(取自大港油田，黏度26.7mPa·s)混合，随后以500转/分的转速搅拌30分钟，模拟所述转向剂与原油在地层中混合并受到剪切后的变化情况，随后测量混合物黏度；
3)将测量黏度后的混合物放置在114℃的环境中静置7天，模拟剪切后的混合物在地层中的静置情况，随后再次测量混合物黏度；
4)将混合物以500转/分的转速搅拌30分钟进行二次剪切，随后测量混合物二次剪切后的黏度；
5)循环上述过程5次。
测量结果如图5所示，从图5可以看出在实验测试的5次循环过程中体系的黏度不断阶跃变化，表明体系在实验条件下可实现固-液往复相变。
需要说明的是，除了上述撰写的实施例1-3外，发明内容中的其他乳化剂、油、盐、无机纳米材料也均通过正交实验等实验设计方法进行了组成本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂的实验，并对其进行了例如测试1-5中的测试实验，发明内容中优选出的各乳化剂、油、盐、无机纳米材料组成的转向剂均能实现固-液往复相变，且相对效果较好。
需要说明的是，本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其主剂乳化剂除了上述实施例中使用的表面活性剂外，还可以选用其他乳化能力较好的表面活性剂，上述实施中使用的表面活性剂仅为相对效果较好的实施例，而非对本发明主剂乳化剂的限制。另外，因为表面活性剂的乳化能力与原油的性质相关，不同的表面活性剂对不同原油的乳化性能不同，因此，只要能够满足下述需求的表面活性剂均可作为主剂：注入地层前形成水包油型乳液，进入地层后随着地下原油被携带进水包油段塞中，段塞内油量增加，水油比下降低，降低到可以形成高内相油包水乳液的时候乳液发生反转，乳液粘度突增，弹性变强，变成所谓的固相，此时的高内相油包水乳液的分散相体积能够在74％～99％，表现出类似凝胶的性质，当乳液失稳以后又会变成低粘度的水包油乳液，实现所谓的固液往复相变。本领域的技术人员可根据不同的原油性质，选用不同的表面活性剂，通过例如测试例1的测试实验，验证该表面活性剂是否适合作为主剂。综上所述，本发明的主剂乳化剂除了上述实施例中使用的表面活性剂外，还可以选用其他乳化能力较好的表面活性剂。
需要说明的是，本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其辅剂油一方面是为了方便油溶性表面活性剂的分散，另一方面能够保证所述转向剂能够在地层中达到临界水油比实现乳液反转形成固相。除了上述实施例中使用的油外，还可以选用其他油，上述实施中使用的油仅为相对效果较好的实施例，而非对本发明辅剂油的限制。
需要说明的是，本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其调节剂盐主要是利用其阳离子帮助乳液从水包油类型翻转到油包水类型形成油包水乳液，除了上述实施例中使用的盐外，还可以选用其他盐，上述实施中使用的盐仅为相对效果较好的实施例，而非对本发明调节剂盐的限制。
需要说明的是，本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其增强剂主要是用来增强乳液的粘度和弹性，使用转向剂时，本领域的技术人员可根据需要的粘度和弹性选择是否添加所述增强剂，以及所述增强剂的用量。另外，除了上述实施例中使用的无机纳米材料外，还可选用其他能够增强乳液粘度和弹性的材料，另外上述实施中使用的无机纳米材料仅为相对效果较好的实施例，而非对无机纳米材料的限制。
需要说明的是，本发明所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其助表面活性剂主要是用来改变表面活性剂的表面活性及亲水亲油平衡性，参与乳液形成，调整乳液相反转点，其并非必要组分，另外除了发明内容中选用的助表面活性剂外，还可选用其他助表面活性剂，发明内容中选用的助表面活性剂仅为相对效果较好的实施例，而非对本发明助表面活性剂的限制。
综上所述，本领域的技术人员可通过选用现有技术中其他主剂乳化剂、辅剂油、调节剂盐、水，以及可选的增强剂无机纳米材料组成混合物，若该混合物通过例如测试例1的测试能够表明其具有固-液往复相变的能力，则其应当仍属于本发明技术方案的范围内。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (7)
1.一种固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述转向剂能够在地层运移过程中从液相转变至固相，然后又从固相转变至液相，如此交替循环，从而实现所述转向剂在油藏中的深部运移和深部封堵；所述转向剂包括以下以质量分数计的组分：主剂2%~15%、辅剂1%-10%、调节剂0.01~0.2%，其余为水；所述主剂为斯盘80和脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸盐AEC-9的混合物，或斯盘80、油酸二乙醇酰胺、烷基酚聚氧乙烯醚OP-10、以及油酸的混合物，或油酸二乙醇酰胺和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐AES的混合物；所述辅剂为油；所述调节剂为无机盐。
2.根据权利要求1所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述液相转变至固相通过剪切作用实现，所述固相转变至液相通过所述转向剂的自身失稳实现。
3.根据权利要求1所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述油为白油、柴油、煤油、轻质原油、重质原油、玉米油、花生油中的一种或多种。
4.根据权利要求1所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述无机盐为氯化物和/或硫酸盐，所述氯化物为氯化钠、氯化钾、氯化钙、氯化镁中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述硫酸盐为硫酸钠、硫酸钾、硫酸镁中的一种或多种。
6.根据权利要求1-5中任意一项所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述转向剂还包括增强剂，所述增强剂为无机纳米材料。
7.根据权利要求6所述的固-液往复相变深部液流转向剂，其特征在于，所述无机纳米材料为纳米二氧化硅、纳米黏土、纳米二氧化钛中的一种或多种。
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