CN114836185A - 一种就地自发增粘的稠油驱油体系及其制备方法 - Google Patents

Abstract

一种就地自发增粘的稠油驱油体系及其制备方法，所述驱油体系由表面活性剂体系和占表面活性剂体系4～6vol％的稠油按以下步骤制得：将表面活性剂、助溶剂、碱性盐、氯化钠常温下溶解在纯水中搅拌均匀，制得表面活性剂体系，将稠油加入到表面活性剂体系中搅拌均匀，密封溶液所在的容器后放入恒温箱中保温一段时间，保温后取出容器使容器内溶液混合均匀，静置一段时间即得所述驱油体系；本发明中得到的“缺油”微乳液，可以实现体系和稠油之间超低的界面张力(IFT)的同时又具有良好的流变特性，使得本发明中自发增粘稠油驱油体系能够自发增粘而具有较高的黏度，避免了现有稠油油藏驱油过程中注入的聚合物段塞滞留引起的储层物性变差、后续注入压力上升等问题。

Description

一种就地自发增粘的稠油驱油体系及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种就地自发增粘的稠油驱油体系及其制备方法。

背景技术

世界稠油资源量十分丰富，并且稠油资源在全世界的分布极其广泛，据美国地质调查局估计，世界上有超过3.3万亿桶的稠油和5.5万亿桶的沥青资源，其中以加拿大稠油资源最为丰富。稠油的开采开始于上个世纪60年代，经过几十年的发展，稠油的开采技术发生了飞速的进步。截止目前，对于稠油的开采，主要是以稠油热采技术(包括火烧油层，蒸汽吞吐，蒸汽驱，SAGD)为主。但稠油热采仍存在许多局限性。首先，对于储层深度大，厚度小的油层，如果仍采用热采方式进行采油，不可避免伴随巨大的热量损失，消耗大量能源，造成不必要的浪费而增加成本，降低项目收益。其次，热采过程伴随大量碳排放，对环境污染较大。

相比于稠油热采，化学驱方法因其低成本，效率高，污染小，零排放的优势而潜力巨大。化学驱油的关键在于了解化学物质本身的稳定性，化学物质和原油之间的相态以及界面张力情况，化学配方的组成的环保性能以及化学品的经济适用性。化学驱主要包括聚合物驱、碱/表面活性剂/聚合物(ASP)三元复合驱、聚合物/表面活性剂(SP)二元复合驱、泡沫驱、聚合物凝胶调剖堵水和纳米材料驱等，需要根据现场实际情况来选择更加经济高效的驱油方案。

稠油具有粘度高，流动性差的特性。因此对稠油油藏的冷采方法，主要方法是通过注入化学体系降低原油粘度以提高原油的流动性；注入化学体系和原油之间的低界面张力特性可以提高微观洗油效率；化学驱过程中由于原位形成微乳液或乳液和稠油之间的粘度相差较大，并且由于体系和原油之间超低的界面张力使得波及效率不高，容易形成优势通道，一旦形成优势通道，后续体系很难与剩余油发生反应，使得驱油效率降低。为了改善这种缺点，化学体系段塞要保持一定的粘度或者化学体系段塞与聚合物段塞结合的方式来调整段塞剖面使驱替更加稳定，提高体系的波及效率。但是化学驱采用多段塞组合的方式势必会增加工程施工的复杂程度，此外，考虑到稠油油藏中稠油的流动性差和低渗透油藏中储层物性差等原因，聚合物的滞留会导致残余阻力系数增大而伤害储层物性，使驱替压差上升。这些因聚合物的使用造成的问题不仅会导致成本增加、工程量增加、工序复杂，还增加了设备损坏的风险。

发明内容

鉴于此，本发明提供了一种就地自发增粘的稠油驱油体系，实现体系和原油之间具有超低界面张力的同时，形成的具有一定的粘度“缺油”微乳液，即体系的含油量低于微乳液的增溶能力，具有流度控制作用，解决了现有稠油化学驱油体系使用聚合物作为调整段塞引起的一系列问题。

本发明的技术方案是，一种就地自发增粘的稠油驱油体系，由表面活性剂体系和占表面活性剂体系4～6vol％的稠油组成，其中，表面活性剂体系中各组分组成如下：

表面活性剂，占体系的2wt％；

助溶剂，占体系的1wt％；

碱性盐，占体系的1wt％；

氯化钠，占体系的0～3wt％；

余量为纯。

本发明的一种实施方式在于，所述表面活性剂为烷氧基硫酸盐，其分子式为R(PO)₄(EO)SO₄Na，其中，R为碳原子数C＝8～22的直链烷基。

本发明的一种实施方式在于，所述助溶剂为异丁醇衍生物IBA-10EO、IBA-20EO、IBA-30EO中一种或多种的组合。

本发明的一种实施方式在于，所述碱性盐为碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫化钠、硫化氢钠、磷酸钠中一种或多种的组合。

本发明的一种实施方式在于，所述稠油在常温下的粘度为50-20000cp。

同时，本发明给出了前述就地自发增粘的稠油驱油体系的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将表面活性剂、助溶剂、碱性盐、氯化钠溶解在纯水中搅拌均匀；

(2)将稠油加入到步骤(1)的溶液中搅拌均匀，密封溶液所在的容器后放入恒温箱中保持120min，恒温箱温度根据驱油体系所需使用的油藏温度进行确定，之后剧烈晃动容器20s使容器内溶液混合均匀，静置30min后即得所述驱油体系。

本发明的技术效果在于：

本发明中得到的“缺油”微乳液，将少量原油加入到新制备的具有最佳盐度的表活剂溶液中，就可以实现体系和稠油之间超低的界面张力(IFT)的同时又具有良好的流变特性，原油会延长表活剂分子的环氧丙烷(PO)基团部分，增加表活剂的尾部长度，减少表活剂头团大小，促进形成络合胶束，诱发这种粘弹性行为，使得本发明中自发增粘稠油驱油体系能够自发增粘而具有较高的黏度，避免了现有稠油油藏驱油过程中注入的聚合物段塞滞留引起的储层物性变差、后续注入压力上升等问题，相比之下，无聚合物的段塞化学驱也减少了工程量、工艺的复杂性以及化学驱的成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明中助溶剂筛选测试的结果示意图；

图2为本发明中盐度扫描实验中氯化钠的重量百分比与相态关系的结果示意图；

图3为本发明中未使用稠油驱油体系进行驱油实验的结果示意图；

图4为本发明中使用稠油驱油体系进行驱油实验的结果示意图。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。

为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。

实施例1

将占体系总量2wt％的烷基丙氧基硫酸盐表面活性剂R(PO)₄(EO)SO₄Na，其中，R为碳原子数C＝8的直链烷基，与占体系总质量1wt％的助溶剂IBA-10EO、占体系总质量1wt％的碳酸钠、占体系总质量2wt％的氯化钠常温下加入纯水当中搅拌均匀，配制成为总质量50g的表面活性剂体系，并测量其体积；

之后向上述表面活性剂体系中加入占表面活性剂体系总体积4vol％的稠油进行搅拌均匀，并密封搅拌后溶液所在的容器，表面活性剂体系添加稠油搅拌后需要在一定温度条件下静置，而该温度条件取决于需要实际应用驱油体系的油藏温度条件，因此，本实施例中选择油藏温度条件为60℃，即将加入稠油表面活性剂体系放入60℃恒温箱中保持120min，在该温度下的稠油粘度为1000cp，剧烈晃动容器20s使容器内溶液混合均匀，静置30min后即得所述驱油体系。

实施例2

制备方法和原料用量与实施例1中方法基本相同，区别在于加入的稠油量占体系总体积的5vol％。

实施例3

制备方法和原料用量与实施例1中方法基本相同，区别在于加入的稠油量占体系总体积的6vol％。

为了进一步说明本发明的技术效果，本发明还给出了上述部分实施例在实际应用中的相关表征和性能效果测试。

一、助溶剂的选择评价

异丁醇是一种常规的短链醇类助溶剂，但是其亲水能力有限，因此对其结构进行改变，Karasinghe A.Nadeeka Upamali等在其论文(New Surfactants and Co-SolventsIncrease Oil Recovery and Reduce Cost)中给出了在异丁醇结构中加入环氧乙烷(EO)基团以增加其在高矿化度或高钙浓度盐水中的溶解度的方法，因此，需要对本发明中使用的异丁醇衍生物(IBA-xEO)在高盐度条件下的体系中效果进行评价，其具体过程如下：

以实施例1中的步骤和条件作为驱油体系的基本条件，分别改变助溶剂为乙醇、IBA-10EO、IBA-20EO、IBA-30EO，配制4种含有不同类型助溶剂的驱油体系，并在0～6wt％的范围内改变盐的浓度，使用

旋转滴界面张力仪，测量条件为60℃条件下，以5000r/min搅拌测量30min，测量每种类型体系与原油在不同盐浓度下的界面张力，其结果如图1所示。

可以看到，含有IBA-10EO的驱油体系，其油水界面张力最低且受盐浓度变化影响较小，因此选用IBA-10EO作为上述实施例中使用的助溶剂。

二、盐度的选择对体系的影响评价

对表面活性剂体系与原油在不同盐度下的相态进行相态实验，以确定盐度对驱油体系的影响，相态实验以水油比为1:1的盐度扫描的方式进行，即配制21组体积为5mL的表面活性剂体系，其中表面活性剂浓度为2wt％，助剂浓度为1wt％，碳酸钠浓度为1wt％，并将氯化钠的用量作为相态实验的变量，氯化钠的范围为1～3wt％，以0.2wt％作为一个梯度浓度配制样品，之后在每个样品中加入5mL原油，放入60℃恒温箱中120min，摇晃20s至均匀后再次放入恒温箱中，之后三天重复相同的操作，观察相态，其结果如图2所示。

由图2可知，在油水近似相等的增溶比下，中相半透明油水混合带(微乳液相)出现时，可确定体系达到平衡，此时，体系和原油形成的Winsor III型微乳液中过量油和水共存且过量油水体积相等，中相最大时氯化钠的盐度为2wt％，总盐度为3wt％(1wt％碳酸钠+2wt％氯化钠)，则此时的盐度即为体系的最佳盐度。

三、自发增粘的稠油驱油体系驱油效果的性能评价

采用实施例1中的驱油体系进行驱油性能测试，利用60目的石英砂进行填砂管模型的制作，得到两组规格基本相同且编号分别为A、B的岩心，其数据如表1所示：

表1驱油效果评价用岩心数据

对岩心A进行稠油水驱实验，在60℃的实验温度条件下，以水驱速率1ft/d，水驱0.8PV，记录实验压差，采收率和产液含油量等数据，其结果如图3所示，可以看到，直接进行水驱的采收率只有22％左右，并且由于较高的油水界面张力和油水粘度差异，在水驱0.3PV左右就发生了突破，水驱最大压差接近105psi(0.7MPa)，含水率在注入水之后快速上升，突破之后含水率稳定在90％左右。

之后对岩心B同样进行稠油水驱实验，实验条件基本相同，区别在于在水驱开始的0.3PV中使用实施例1中的自发增粘的稠油驱油体系进行体系驱，之后改为水驱，其结果如图4所示，由图4可知，使用体系驱采收率可以达到50％左右，由于体系和原油之间的超低界面张力和微乳液体系较小的粒径，使得驱替压差相比水驱显著降低，体系驱最大压差仅7psi(0.05MPa)，并且由于体系具有一定的粘度，具有良好的流度控制作用，体系突破时间为0.6PV左右，相比于水驱显著推迟，整体含水率在显著低于同期水驱过程，说明本发明中的的自发增粘的稠油驱油体系具有良好的驱油效果。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，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该以权利要求的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种就地自发增粘的稠油驱油体系，其特征在于，由表面活性剂体系和占表面活性剂体系4～6vol％的稠油组成，其中，表面活性剂体系中各组分组成如下：

表面活性剂，占体系的2wt％；

助溶剂，占体系的1wt％；

碱性盐，占体系的1wt％；

氯化钠，占体系的0～3wt％；

余量为纯水。

2.根据权利要求1所述的一种就地自发增粘的稠油驱油体系，其特征在于：所述表面活性剂为烷氧基硫酸钠盐，其分子式为R(PO)₄(EO)SO₄Na，其中，R为碳原子数C＝8～22的直链烷基。

3.根据权利要求1所述的一种就地自发增粘的稠油驱油体系，其特征在于：所述助溶剂为异丁醇衍生物IBA-10EO、IBA-20EO、IBA-30EO中一种或多种的组合。

4.根据权利要求1所述的一种就地自发增粘的稠油驱油体系，其特征在于：所述碱性盐为碳酸钠、碳酸氢钠、醋酸钠、亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫化钠、硫化氢钠、磷酸钠中一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的一种就地自发增粘的稠油驱油体系，其特征在于：所述稠油在常温下的粘度为50-20000cp。

6.根据权利要求1-5任一所述的就地自发增粘的稠油驱油体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)将表面活性剂、助溶剂、碱性盐、氯化钠常温下溶解在纯水中搅拌均匀，制得表面活性剂体系；

(2)将稠油加入到步骤(1)得到的表面活性剂体系中搅拌均匀，密封溶液所在的容器后放入恒温箱中保持120min，恒温箱温度与驱油体系所应用的油藏温度相同，从恒温箱中取出后剧烈晃动容器20s使容器内溶液混合均匀，静置30min后即得所述驱油体系。

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