CN114716991A - 一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及到一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系及其应用。所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系包括以下组分：以质量百分比计，低张力表面活性剂0.3~0.5%，乳液表面活性剂0.3~0.7%，纳米活性微球0.1~0.3%；余量为水。该驱油体系可对中低渗油藏进行相渗调节，提高该类油藏均质性，解决了自乳化体系在中低渗油藏的应用问题，对中低渗油藏的进一步开发具有重要意义。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及到一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系及其应用。
背景技术
随着油田的进一步开发，胜利油田地质条件较好的Ⅰ、Ⅱ类油藏已基本动用完毕，Ⅴ类油藏逐渐成为开发重点，这类油藏温度高、矿化度高、渗透率低，同时伴有较强的非均质性，采用化学驱提高该类油藏的采收率是较为可行的方法。聚合物驱是化学驱中较为成熟的一项驱油技术，但聚合物驱在该类油藏条件下易发生高温水解、高盐卷曲，同时聚合物在低渗油藏条件下注入性差，因而不适用于该类油藏的进一步开发，表面活性剂驱便成为该类油藏的首选。
表面活性剂本身具有的小分子结构，使得表面活性剂具有良好的耐温抗盐性、同时表面活性剂体系黏度低，在低渗油藏具有良好的注入性，因而适用于低渗油藏。表面活性剂可以显著降低地层油/水间的界面张力，改善地层润湿性，同时产生乳化，增加原油表面电荷密度，从而将束缚在岩层中的原油采出，大量室内研究和现场应用实例表明，往往乳化较好的产出液，提高采收率效果较好。基于单纯的表面活性剂驱成本较高的现象，同时在注入地层后，乳化效果不明显，在一定程度上限制了表面活性剂驱应用的现况。为寻找成本低、乳化性能好的表面活性剂，胜利油田的现场专家对具有强乳化性能的表面活性剂展开了大量研究，通过分子模拟的方法设计了具有耐温、抗盐及强乳化性能的自乳化表面活性剂，研制出了适合于高温高盐低渗油藏的乳液表面活性剂驱油技术，该驱油方法可以通过乳液表面活性剂和低张力表面活性剂的协同增效作用，赋予驱油体系耐温、抗盐、乳化增黏、高效驱油、易注入等特性。
乳液表面活性剂驱油技术可以使地层中残余油乳化形成增黏型乳状液，实现流度控制，提高驱替相波及面积。该驱油方法在纯-17油藏(温度105℃、矿化度25405mg/L、Ca2+、Mg2+含量583mg/L、渗透率42～95mD)现场试验中表现出了良好的提高采收率效果，日油从17.8t增至20.3t，同时含水从88.0％降至86.2％。矿场实践表明，在渗透率<100mD的油藏条件下实施乳液表面活性剂驱具有良好的可行性。为探索该驱油方法对油藏渗透率的适应性，胜利油田拟对中低渗油藏展开先导试验，但是室内评价过程中发现，在地层渗透率相对较高(100-500mD)的情况下，表面活性剂驱产生的乳液不稳定，易发生聚并、破乳，再生能力变弱，导致提高采收率幅度降低，这主要是由于渗透率的降低导致地层的剪切作用下降，无法满足自乳化表面活性剂形成乳液所需要的能量，因而形成乳液不稳定、易破乳。
目前已有科研工作者在自乳化驱油体系上展开了研究，中国专利申请CN110776899A提供了一种高温高盐油藏原位乳化增黏体系，该发明的原位乳化增黏体系由低HLB值的非离子型表面活性剂、较高HLB值的阴-非离子型表面活性剂以及纳米材料构成，该体系在高温高盐条件下的抗老化性能良好，扩大波及体积能够满足高温高盐油藏提高采收率的要求，但该体系适用于高温高盐低渗油藏，当油藏渗透率偏高时，该乳化增黏体系的适用性还未可知。
中国专利申请CN109142640A提供了一种低渗透油藏自乳化驱油体系的自乳化筛选方法，该发明提供的技术方案从体系的自乳化功能考虑，对其进行研究，首次系统地阐述了低渗透油藏驱油的自乳化筛选方法，为筛选适宜油田的提高采收率方法提供了依据，但该发明仅针对于低渗油藏，所筛选的自乳化体系乳液粒径较小，适用油藏渗透率10～100×10-3μm2，而中低渗油藏渗透率为100～500×10-3μm2，此专利提供方法并不适用。
因此，目前需要一种可适用于中低渗油藏且性能稳定、乳化增黏性强的乳化驱油体系。
针对以上问题，提出了在自乳化体系中加入具有界面活性的高温高盐中低渗油藏聚合物弹性微球，通过活性微球的吸附性提高自乳化表面活性剂的乳化增黏性，同时对中低渗油藏进行相渗调节，提高该类油藏均质性，以解决自乳化体系在中低渗油藏的应用问题。
发明内容
本发明的主要目的在于，提供一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系及其应用，该驱油体系可对中低渗油藏进行相渗调节，提高该类油藏均质性，解决了自乳化体系在中低渗油藏的应用问题，对中低渗油藏的进一步开发具有重要意义。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其包括以下组分：以质量百分比计，低张力表面活性剂0.3～0.5％，乳液表面活性剂0.3～0.7％，纳米活性微球0.1～0.3％；余量为水。
进一步地，所述低张力表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠；
更进一步地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子式为RO(CH2CH2O)nSO3Na，其中n＝2～3，R为12～15烷基。
进一步地，所述乳液表面活性剂为烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐；
进一步地，烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐分子式为：RCONH(CH2CH2O)nOCH2COONa，其中n＝7～40，R为9～13烷基。
进一步地，所述纳米活性微球为聚丙烯酰胺微球体系。
进一步地，所述的聚丙烯酰胺微球粒径为纳米级。
进一步地，所述水的矿化度为0～48000mg/L。
以上所述强化自乳化驱油体系在中低渗油藏中的应用。
进一步地，所述油藏的渗透率为100～500mD，适用温度范围为0～120℃。
与现有技术相比，本发明具有以下优势：
(1)本发明所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系通过降低界面张力可以提高洗油效率，本发明所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系与原油的界面张力达到10-2mN·m-1～10-3mN·m-1。
(2)本发明所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系能够与原油，在剪切条件下系形成乳液，其乳化增黏特性强，具有良好的乳液驱替效果。
(3)本发明所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系中，纳米活性微球与脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐相互作用，可以实现高含水区域的流动阻力大，低含水区域的流动阻力小，最终实现均衡驱替。此外，纳米活性微球的加入不仅可以提高自乳化体系的调驱能力，同时活性微球可以吸附在乳液液滴的表面，增强乳液的稳定性，进一步增强乳液调驱的效果。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为实施例1所述强化自乳化体系形成的乳状液分水率；
图2为实施例1所述强化自乳化体系形成的乳状液微观形貌；
图3为实施例1所述强化自乳化体系与原油之间的动态界面张力；
图4为实施例1所述强化自乳化体系在渗透率140mD下的驱油效果；
图5为实施例1所述强化自乳化体系在渗透率334mD下的驱油效果；
图6为实施例1所述强化自乳化体系在渗透率574mD下的驱油效果。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
本发明所述聚丙烯酰胺微球的制备方法已在专利申请《一种聚丙烯酰胺微球体系及其制备方法和应用》中保护。具体的，以下实施例中所述聚丙烯酰胺微球的制备方法如下：
首先，以白油为连续相，复配Span类、Tween类非离子表面活性剂体，确定复配乳化剂之间的最佳比例，调节乳化剂、油相及无机盐的比例，确定反相微乳液体系的配方。接下来将一定质量的乳化剂与MAO加入到白油中，搅拌10分钟。然后将配置好的50％AM与AMPS水溶液加入到上述搅拌的油相中，形成透明的W/O的微乳液。最后将得到的微乳液通氮气20分钟除氧，在设置温度下分别加入亚硫酸氢钠与过硫酸钾。聚合之后，继续反应约2～3h，将得到的产品用乙醇洗涤，反复离心，在40℃下烘干备用。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：C12H25O(CH2CH2O)2SO3Na 0.4％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐：C9H19CONH(CH2CH2O)8OCH2COONa 0.5％，
纳米活性微球0.2％，
余量为矿化度为44592mg/L的模拟地层水，主要离子质量浓度(单位mg/L)：Cl-27004，HCO3 -408，Ca2+1760，Mg2+255，Na+15165，
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例2
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠C13H27O(CH2CH2O)2SO3Na 0.3％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐C9H19CONH(CH2CH2O)10OCH2COONa 0.4％，
纳米活性微球0.2％，
余量为矿化度44592mg/L的模拟地层水，主要离子质量浓度(单位mg/L)：Cl-27004，HCO3 -408，Ca2+1760，Mg2+255，Na+15165。
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例3
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠C14H29O(CH2CH2O)3SO3Na 0.3％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐C9H19CONH(CH2CH2O)10OCH2COONa 0.4％，
纳米活性微球0.2％，
余量为矿化度44592mg/L的模拟地层水，主要离子质量浓度(单位mg/L)：Cl-27004，HCO3 -408，Ca2+1760，Mg2+255，Na+15165。
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例4
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠C15H31O(CH2CH2O)2SO3Na 0.3％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐C9H19CONH(CH2CH2O)11OCH2COONa 0.4％，
纳米活性微球0.2％，
余量为矿化度44592mg/L的模拟地层水，主要离子质量浓度(单位mg/L)：Cl-27004，HCO3 -408，Ca2+1760，Mg2+255，Na+15165。
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例5
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：C12H25O(CH2CH2O)2SO3Na 0.3％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐：C9H19CONH(CH2CH2O)8OCH2COONa 0.7％，
纳米活性微球0.3％，
余量为矿化度为48000mg/L的模拟地层水。
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例6
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：C12H25O(CH2CH2O)2SO3Na 0.5％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐：C9H19CONH(CH2CH2O)8OCH2COONa 0.3％，
纳米活性微球0.1％，
余量为去离子水。
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例7
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：C12H25O(CH2CH2O)2SO3Na 0.4％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐：C13H27CONH(CH2CH2O)7OCH2COONa 0.5％，
纳米活性微球0.2％，
余量为矿化度为44592mg/L的模拟地层水，主要离子质量浓度(单位mg/L)：Cl-27004，HCO3 -408，Ca2+1760，Mg2+255，Na+15165，
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
实施例8
一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，由以下成分组成：
脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠：C12H25O(CH2CH2O)2SO3Na 0.4％，
烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐：C12H25CONH(CH2CH2O)40OCH2COONa 0.5％，
纳米活性微球0.2％，
余量为矿化度为44592mg/L的模拟地层水，主要离子质量浓度(单位mg/L)：Cl-27004，HCO3 -408，Ca2+1760，Mg2+255，Na+15165，
将以上成分混合，搅拌30min得到强化自乳化剂。
由实施例1-8得到的自乳化剂既具有非离子表面活性剂抗盐性高、抗温性高、易于形成低度乳状液的特点，同时具有两性离子表面活性剂降低界面张力强、低浓度下利于乳状液稳定的特点。
以实施例1所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系为例，进行实验测试其各项性能。
实验例1
(1)乳状液的制备
将模拟油与实施例1所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系按照体积比3：7混合，放于10mL具塞试管中，放入80℃恒温箱静置30min；取出样品，对具塞试管上下180°轻微摇动5次，观察油滴在水相中的分散情况。
(2)乳状液分水率测试
记录不同时间乳液的分水率，表征乳液稳定性，分水率表达式如式1。使用XSJ-2型显微镜观察玻璃瓶摇动后水相的微观形态。
式中：fw为分水率，％；V1为不同时间下部水相体积，mL；V0为油水总加入量，mL。
(3)乳状液微观形貌
使用XSJ-2型显微镜观察玻璃瓶摇动后乳状液在不同倍数下的微观形态，测试乳状液粒径大小及分布。
(4)乳化增黏率评价
使用MCR501流变仪测定不同水油比下的油水乳状液黏度，计算乳化增黏率，乳化增黏率表达式如式：
式中：Xv为乳化增黏率，r％；μ1为油水乳状液黏度，mPa·s；μ2为模拟油黏度，mPa·s。
(5)增溶水率评价
增溶水率是由瓶试法测得，乳化增黏率表达式如式：
式中：Sw为分水率，％；V0为初始下部水相体积，mL；V1为乳化后下部水相体积，mL。
实验结果如图1、2及表1所示，图1、2表明，该强化自乳化体系具有较强的乳化能力，能够与实验稠油形成较为稳定的O/W型乳状液，乳液粒径分布较为均一，多分布在20～100μm，可以实现30min内不完全破乳。
表1不同水油比下的油水乳状液黏度及乳化增黏率
实验例2
采用TX-500C界面张力仪测定实施例1所述强化自乳化驱油剂/地层原油间的界面张力变化情况，其测量原理为旋转液滴法。
实验结果如图3所示，实施例1所述强化自乳化驱油剂/地层原油间的界面张力达到平衡所需时间约为40min，界面张力值稳定后在10-2～10-3mN·m-1之间，可以通过降低界面张力可以提高洗油效率。
实验例3
驱油实验在80℃下进行，选用渗透率不同的胶结岩心3块(水相渗透率分别为100×10-3μm2、300×10-3μm2和500×10-3μm2)进行强化自乳化驱油效果评价实验，具体步骤如下：
①气测填砂管渗透率，在室温下饱和地层水，通过计算饱和地层水前后质量差计算孔隙体积；
②饱和原油至填砂管出口端不再出水，通过排出水体积计算初始含油饱和度；
③用地层水驱替填砂管至含水98％；
④转注0.5PV强化自乳化体系段塞；
⑤继续水驱至产出液含水98％时结束实验。
驱替过程中，注入速度均为0.2mL/min。岩心基本参数如下表2所示：
表2驱替实验岩心基本参数
实验结果如图4-图6所示，由实验结果可以看出，开始水驱时，驱替压力和采收率均迅速升高并达到峰值；当水流突破之后，由于水流通道的形成，注入水沿着阻力较小的路径流动，导致注入压力和采收率趋于稳定；转注实施例1所述强化自乳化体系段塞后，注入压力和采收率再次升高，同时伴随着含水率的降低。这主要是由于一方面强化自乳化体系与油滴在多孔介质的剪切作用下发生反应形成乳状液，液滴捕集作用产生的贾敏效应使得驱替压力升高，阶段含水率显著降低，同时提高了原油采收率；另一方面，强化自乳化体系中的活性微球注入岩心后，变形-通过-运移模式发挥作用，注入岩心内的颗粒开始发生变形，以完整颗粒或是破碎颗粒的形式进入在多孔介质中运移，使得后续流体进入水驱时未波及的区域，提高了波及系数。同时可以观察到，相比于自乳化驱油体系，强化自乳化体系的驱替压力更高，提高采收率效果更明显，且随着渗透率的降低，强化自乳化驱油体系提高采收率的效果逐渐增加，这是由于低渗层中化学剂与油滴在多孔介质的剪切作用更强，更易形成乳状液，同时活性微球的强化了自乳化驱油体系的封堵效果，因而提高了原油采收率，当渗透率为140mD，该自乳化表面活性剂体系可提高原油采收率21％。
通过大量实验可以看出，本发明可以解决起乳化体系在中低渗油藏自发乳化效果差，调驱能力弱的问题。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，包括以下组分：以质量百分比计，低张力表面活性剂0.3～0.5％，乳液表面活性剂0.3～0.7％，纳米活性微球0.1～0.3％；余量为水。
2.根据权利要求1所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述低张力表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠。
3.根据权利要求2所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠分子式为RO(CH2CH2O)nSO3Na，其中n＝2～3，R为12～15烷基。
4.根据权利要求1所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述乳液表面活性剂为烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐。
5.根据权利要求4所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述的烷醇酰胺聚氧乙烯醚羧酸盐分子式为RCONH(CH2CH2O)nOCH2COONa，其中n＝7～40，R为9～13烷基。
6.根据权利要求1所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述纳米活性微球为聚丙烯酰胺微球体系。
7.根据权利要求6所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺微球粒径为纳米级。
8.根据权利要求1所述中低渗油藏强化自乳化驱油体系，其特征在于，所述水的矿化度为0～48000mg/L。
9.权利要求1-8所述强化自乳化驱油体系在中低渗油藏中的应用。
10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述油藏的渗透率为100～500mD，适用温度范围为0～120℃。
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