CN115058240A - 一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用，其包括如下步骤：制备深共晶溶剂、准备CTAB溶液、制备驱油剂。本发明提供的制备提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂。本发明提供的驱油剂有着显著的降低界面张力的效果，同时能够抑制黏土水化膨胀，从而避免了水敏性伤害，同时驱油剂本身具有良好的耐温耐盐性，是一种性能及其良好的驱油剂。

Description

一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用

技术领域

本发明属于石油开采技术领域，具体涉及到一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法及其应用。

背景技术

低渗透油藏的显著特点就是储层渗透率低，天然能量不足，往往需要在生产前就需注水或注气补充地层能量。注水开发是目前油田最常用的提高油藏采收率的方法，注入水一方面能够及时补充地层能量，又可以驱油，确保油田长期稳产。而对于低渗油藏基块而言，由于物性差、孔喉细小以及界面阻力显著和储层损害等因素，会引起低渗油藏在注水过程中存在：注入压力高、注水难度大以及欠注严重的问题。此外，在低渗砂岩油藏中，由于该类油藏富含有黏土矿物，黏土矿物类型以高岭石、绿泥石和伊/蒙间层为主，在注水开发时，黏土矿物遇到水后层间距的增大和体积的膨胀的结果。黏土矿物的膨胀会堵塞孔喉和孔隙，减小孔隙的有效半径，降低低渗油藏的采收率。

目前常用的低渗透油藏常用的驱油剂包括以下非离子型表面活性剂、阴阳离子表面活性剂几个类型。申请号为201610364628.9的发明专利公布一种以有机溶剂为反应溶剂，在碱性催化剂存在的条件下，以非离子表面活性剂与缩水甘油醚类化合物为原理进行反应得到了一种低渗透油藏用的表面活性剂，界面张力低至10^-3mN/m。申请号为201911138373.4的发明专利以1-(4-羟苯基)哌嗪和有机酸为原料，基于胺化反应和磺化反应，制备出了阴/非离子表面活性剂。专利202111502313.提出了一种非离子型和阳离子型表面活性剂的复配体系用于提高低渗油藏的注水效率。以上的用于提高低渗油藏采收率的表活剂可以用于提高低渗油藏的采收率，但制备方法相对较为复杂，成本相对较高，并且所采用的化学反应会带有一定的杂质无法做到100％的得率。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有技术中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是，克服现有技术中的不足，提供一种用于提高低渗砂岩油藏采收率的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其包括如下步骤，

制备深共晶溶剂：混合乙二醇和氯化胆碱，在加热的条件下搅拌，制备深共晶溶剂(DES)；

准备CTAB溶液：将CTAB晶体溶于水中制备CTAB溶液；

制备驱油剂：将深共晶溶剂和CTAB溶液进行混合，制得深共晶溶剂。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：制备深共晶溶剂中，乙二醇和氯化胆碱的摩尔比为1～4:1。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备深共晶溶剂中，乙二醇和氯化胆碱的摩尔比为2:1。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述加热温度为80～120℃。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述制得深共晶溶剂的质量分数为1％。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备CTAB溶液中，所述1gCTAB晶体溶于50～1000mL水中。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备CTAB溶液中，所述1g CTAB晶体溶于100mL水中。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备驱油剂中，所述深共晶溶剂与CTAB的摩尔比为1～8:2～50。

作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述作为本发明所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法的一种优选方案，其中：所述制备驱油剂中，所述深共晶溶剂与CTAB的摩尔比为1:50。

作为本发明的另一个目的，本发明提供了一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的应用。

为解决上述技术问题，本发明提供了如下技术方案：一种用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的应用，其特征在于，驱油剂提高低渗砂岩油藏采收率。

本发明有益效果：

本发明以氯化胆碱和醇类(乙二醇、丙三醇等)为原料，制备醇基类的深共晶溶剂，然后与C_nTAB(n＝12、14、16)进行复配用于提高低渗油藏采收率。氯化胆碱与醇类的反应是采用一锅法进行制备的，制备过程中不需要额外的添加溶剂，不会发生传统意义上的化学反应，因此反应得率是100％，无需进行提纯。

本发明还具有如下鲜明特征：

(1)价格便宜，制作工艺简单，绿色可再生；

(2)能够与地层原油形成超低油水界面张力，大大提高洗油效率；

(3)能够吸附在骨架颗粒的表面，改变地层的润湿性；

(4)具有抑制黏土矿物水化膨胀的效果，避免水驱过程中储层发生水敏性损害，起到储层保护的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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它的附图。其中：

图1为本发明实施例4中得到的红外光谱图，

图中，a为乙二醇基DES+CTAB的红外光谱图，b为丙三醇基DES+CTAB的红外光谱图；

图2为本发明实施例5中得到的润湿性测试结果图，

图中，a为浸泡前81.2°，b为浸泡后44.9°；

图3为本发明实施例6中制得的钠蒙脱土沉降实验实物图，

图中，a为沉降实验开始时的图像，b为沉降实验开始10min后图像，c为沉降实验开始30min后图像，d为实验试验开始1h后图像，d为实验试验开始24h后图像，每张图中三个培养皿，从左到右依次是蒸馏水、5％KCl和本发明制得驱油剂。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书实施例对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

(1)分别采用高精度天平称取乙二醇0.59g与氯化胆碱0.41g按摩尔比2:1复配，置于烧杯中，在80℃下用玻璃棒搅拌至混合均匀，制得深共晶溶剂，加水稀释至质量分数为1％，备用。

(2)称取CTAB晶体1g，置于烧杯中，并加入100mL水，用水浴锅加热搅拌均匀，备用。

(3)采用上海中晨数字技术设备有限公司JJ2000B2旋转滴界面张力仪测试分别测试深共晶溶剂和CTAB与原油的界面张力。测试转速为5000r/min，测试温度40℃，每个测试点稳定16min。

(4)分别称取配制后的深共晶溶剂0.1g与CTAB按照摩尔比分别为2:8，4:6，5:5，6:4，8:2，1:30和1:50进行复配，加入100mL蒸馏水，然后搅拌均匀，备用。

(5)采用上海中晨数字技术设备有限公司JJ2000B2旋转滴界面张力仪测试分别测试步骤4中复配体系与原油的界面张力。测试转速为5000r/min，测试温度40℃，每次界面张力测试时间稳定16min，设置界面张力仪每隔1min定时拍照并记录。

说明：步骤(3)和步骤(5)中所述的原油为胜利油田某区块地层原油。

表1CTAB和深共晶溶剂不同比例复配下的油水界面张力

由表1可得，深共晶溶剂中加入CTAB后油水界面张力显著降低，并且可以看出少量的CTAB可以显著降低油水界面张力，随着CTAB含量增加，油水界面张力反而增加。特别是当CTAB与深共晶溶剂度比例为1:50时，能够形成10^-4mN/m级别的特低界面张力。

实施例2

(1)分别采用高精度天平称取乙二醇5.9g与氯化胆碱4.1g按摩尔比2:1复配，置于烧杯中，在80℃下搅拌至混合均匀，混合均匀后溶液为透明溶液，由此制得深共晶溶剂，备用。

(2)分别称取制得后的深共晶溶剂1g与CTAB按照摩尔比分别为50:1进行复配，加入100mL蒸馏水，然后搅拌均匀，备用。

(3)按照步骤1和2的方法平行配制复配体系6组，分别向每组复配体系中加入0.028g、0.140g、0.280g、0.420g、0.700g、1.120g CaCl₂颗粒，从而使每组溶液的Ca²⁺浓度分别为100mg/L、500mg/L、1000mg/L、1500mg/L、2500mg/L、4000mg/L。

(4)采用上海中晨数字技术设备有限公司JJ2000B2旋转滴界面张力仪测试复配体系在不同矿化度CaCl₂溶液中的油水界面张力。测试实验温度为40℃，转速为5000r/min，油水界面稳定时间为16min。测试所用油品为胜利油田某区块的地层原油。

表2深共晶溶剂和CTAB按照1:50比例复配下的耐盐性测试

由表2可得，当Ca²⁺离子浓度达到4000mg/L时，油水界面张力仍可以达到10^-4mN/m的数量级，说明该复配体系具有极好的耐盐性。

实施例3

黏土矿物抑制效果，采用阳离子交换容量(CEC)进行评价。

砂岩中黏土矿物表面普遍带有负电荷，阳离子吸附到黏土矿物表面维持电平衡。黏土矿物类型以蒙脱石、伊利石和伊/蒙间层为主([1]刘雪芬.超低渗透砂岩油藏注水特性及提高采收率研究[D].西南石油大学,2015.[2]李颖.低渗致密砂岩油藏注水过程中动态毛管效应特征研究及应用[D].西南石油大学,2018.)。当黏土矿物与水接触后，吸附在表面的阳离子可以与溶液中的阳离子发生交换、吸附，该现象则为阳离子交换性吸附，能够交换的阳离子最大量为阳离子交换容量(CEC)。黏土矿物层间阳离子的水化是黏土矿物晶层膨胀的主要影响因素。CEC值越大，水化膨胀性越强。

具体实验步骤：

(1)配制驱油剂。氯化胆碱和乙二醇按摩尔比1:2在80℃下加热0.5h进行配置，得到深共晶溶剂。然后取2g深共晶溶剂加入200ml蒸馏水中，配置质量分数为1％的深共晶溶剂水溶液，然后按与CTAB摩尔比1:50添加CTAB晶体。搅拌均匀，无沉淀物产生。

(2)准备适量的钠蒙脱土和驱油剂处理后的钠蒙脱土。驱油剂处理钠蒙脱土的方法为：将钠蒙脱土在150℃下烘干至恒重。配置驱油剂，将一定量的干钠蒙脱土加入抑制剂溶液中搅拌24h，将悬浮液取出，导入离心管中，在5000rpm的转速下离心10min，倒出上清液，得到沉淀物，80℃干燥。

(3)参照中华人民共和国石油与天然气行业标准—黏土阳离子交换容量及盐基分量测定方法(SY/T 5395-2016)分别测试钠蒙脱土和驱油剂处理后的钠蒙脱土的CEC。具体测试步骤如下:

①将过100目筛的钠蒙脱土和表面活性剂处理后的钠蒙脱土在105±1℃的鼓风恒温干燥箱中烘干4h。

②分别称取干燥钠蒙脱土和表面活性剂处理后的钠蒙脱土100g，加蒸馏水至总体积为200mL，混匀。放入搅拌器中高速搅拌15min。

③用不带针头的注射器量取2mL摇匀的钠蒙脱土和表面活性剂处理后的钠蒙脱土浆液(若消耗的亚甲基蓝溶液体积超过12mL，可量取浆液1.0mL)放入150mL烧杯中，加蒸馏水20mL。为了消除杂质对实验结果的干扰,加入15mL 3％的双氧水和0.5mL的稀硫酸，缓缓煮沸10min(不要蒸干)。冷却，加蒸馏水稀释至约50mL。

④用亚甲基蓝标准溶液进行滴定。开始时,每次滴入1mL亚甲基蓝溶液，搅拌约30s,固体处于悬浮状态时,用玻璃棒转移1滴液体放在滤纸上，观察在染色黏土斑点周围是否出现蓝色圈。若无此种色圈,继续滴入1mL亚甲基蓝溶液,重复上面的操作,直到出现蓝色圈时,继续搅拌2min，再放入1滴在滤纸上，若色圈仍不消失，则滴定结束。若搅拌2min后色圈消失,则应再滴加0.5mL亚甲基蓝溶液,重复上面的操作，直至搅拌2min后斑点周围蓝色圈不消失为终点。记录所消耗的亚甲基蓝标准溶液的毫升数。

⑤按下式计算砂岩的阳离子交换容量：

得到的数据记录在表3中。

表3CEC测试结果

浸泡溶液类型	干燥钠蒙脱土	驱油剂处理后的钠蒙脱土
			CEC测试结果，mmol/100g	90	45

由表3可得：干燥钠蒙脱土的阳离子交换容量为90mmol/100g，而驱油剂处理后的钠蒙脱土的阳离子交换容量为45mmol/100g，说明驱油剂对于黏土矿物膨胀具有很好的抑制效果。

实施例4(红外光谱表征官能团特征)

采用美国赛默飞世尔Nicolet iS50傅立叶变换红外光谱仪分析了乙二醇基DES+CTAB和丙三醇+CTAB的红外光谱。将制备得到的红外光谱图记录在图1中。

由图1可得，乙二醇基DES+CTAB和丙三醇基DES+CTAB在波数2850～3600cm^-1对应着很宽的氢键谱带。大量氢键网络的存在是该体系能够抑制黏土矿物水化的重要机理。

实施例5

取胜利油田低渗砂岩油藏为实验岩心，实验测试方法参照中华人民共和国石油天然气行业标准-油藏岩石润湿性测定方法(SY/T5153-2007)，测试仪器采用XG-CAMD全自动接触角测量仪。实验之前将砂岩端面采用镜面砂纸进行打磨，将砂岩端面磨平达到润湿性测试要求。将实验样品在65℃下烘干24h，然后进行砂岩的水相接触角测试，测试仪为XG-CAMD全自动接触角测量仪，，水相选择的是蒸馏水。然后将实验样品在驱油剂(氯化胆碱和乙二醇按摩尔比1:2在80℃下加热0.5h进行配制，得到乙二醇基深共晶溶剂。然后取2g深共晶溶剂加入200ml蒸馏水中，配置质量分数为1％的深共晶溶剂水溶液，然后按与CTAB摩尔比1:50添加CTAB晶体。)中浸泡24h；浸泡后在65℃下烘干24h，然后采用接触角测量仪测试驱油剂浸泡后的样品润湿性，对比驱油剂浸泡前后实验样品的蒸馏水接触角变化特征。将得到的润湿性测试结果图记录在图2中。

由图2可得：实验样品处理前水相接触角81.2°，处理后水相接触角44.9°，可以看出驱油剂浸泡后岩石表面接触角降低了44.7％，亲水性增加。在毛管力的作用下，低渗砂岩油藏的油相更容易被驱替和置换出来，从而提高了低渗砂岩油藏的采收率。

实验样品取自胜利油田某低渗砂岩油藏，实验步骤如下：

(1)将储层天然岩心洗油、烘干、饱和模拟地层水，测定其长度、直径、孔隙度和初始渗透率；

(2)岩心饱和储层原油，在地层温度下放置24h后，备用；

(3)使用模拟注入水驱替岩心，驱替流速为0.05mL·min^-1，记录驱替过程中压力变化情况，直至驱替压力不变为止，记为一次注水压力；

(4)在相同的实验条件下注入复配后的驱油剂溶液，驱替流速为0.05mL·min^-1，直到注入压力趋于稳定，记录驱油剂注入压力。

(5)继续使用模拟地层水注入岩心，进行二次注入，驱替流速为0.05mL·min^-1，直到注入压力趋于稳定。记录二次注水的注入压力。

(6)实验过程中记录驱替出来的油和水的量，并计算最终的提高采收率。

实验过程中注入流体为胜利油田某低渗油藏的地层原油。驱油剂的配制方法为氯化胆碱：乙二醇按摩尔比1:2进行配制作成深共晶溶剂，然后配制质量分数1％的共晶溶液，按摩尔比50:1添加CTAB，然后搅拌，备用。通过下面的公式计算一次注水和二次注水过程中的降压率：

降压率＝(一次注水稳定压力-二次注水稳定压力)/一次注水稳定压力×100％

测得的数据和计算得到的数据记录在4中。

表4 5块低渗砂岩样品降压效果和最终采收率表

从表4可得，在第一次注水之后，再次进行第二次注水的过程中，注水压力有了显著的降低，5块样品的降低率介于41.42％～61.49％之间，最终采收率介于35.8％～40.4％。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

实施例6

采用高精度天平称取3份过200目的钠蒙脱土，每份的质量均为3g。将其分别加入量程为100mL的量筒中。分别向3个量筒中加入蒸馏水，5％KCl溶液和CTAB与丙三醇基按1:50的摩尔比配制的驱油剂。3个量筒中加入溶液的量均使其钠蒙脱土的质量分数为3％为止。配制完成后用玻璃棒充分搅拌5min，到量筒底部无沉淀为止。实验过程中通过拍照的方式记录钠蒙脱土在3种溶液中的沉降行为。拍照时间间隔分别是10min,30min,1h,24h。拍得的照片记录在图3中。

由图3表明，钠蒙脱土在蒸馏水和5％KCl溶液中24h后，溶液依然是浑浊状态，并且在量筒的底部有少量的钠蒙脱土沉淀。钠蒙脱土在驱油剂中则呈现出絮状，并且有上清液不断析出，沉降过程中上清液不断增加，在量筒底部无沉淀产生。钠蒙脱土在驱油剂中无沉淀产生和有上清液析出，说明钠蒙脱土的表面电势降低，有效的钠蒙脱土表面压缩双电层厚度，从而抑制了钠蒙脱土的渗透水化，起到储层保护效果。

Claims (10)

1.一种用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤，

制备深共晶溶剂：混合乙二醇和氯化胆碱，在加热的条件下搅拌，制备深共晶溶剂；

准备CTAB溶液：将CTAB晶体溶于水中制备CTAB溶液；

制备驱油剂：将深共晶溶剂和CTAB溶液进行混合，制得驱油剂溶液。

2.根据权利要求1所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制备深共晶溶剂中，乙二醇和氯化胆碱的摩尔比为1～4:1。

3.根据权利要求1或2所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制备深共晶溶剂中，乙二醇和氯化胆碱的摩尔比为2:1。

4.根据权利要求1所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述加热温度为80～120℃。

5.根据权利要求1所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制得深共晶溶剂的质量分数为1％。

6.根据权利要求1所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制备CTAB溶液中，所述1gCTAB晶体溶于50～1000mL水中。

7.根据权利要求1或6所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制备CTAB溶液中，所述1gCTAB晶体溶于100mL水中。

8.根据权利要求1所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制备驱油剂中，所述深共晶溶剂与CTAB的摩尔比为1～8:2～50。

9.根据权利要求1或8中所述用于提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的制备方法，其特征在于：所述制备驱油剂中，所述深共晶溶剂与CTAB的摩尔比为1:50。

10.一种提高低渗砂岩油藏采收率的驱油剂的应用，其特征在于：所述驱油剂提高低渗砂岩油藏采收率。

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