CN116478674A - 一种四相泡沫体系、其制备方法及其应用 - Google Patents

一种四相泡沫体系、其制备方法及其应用 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种四相泡沫体系、其制备方法及其应用。所述四相泡沫体系的组成包括气体和非气体，所述非气体包括改性MoS2纳米片、聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、助表面活性剂、油、阴离子型表面活性剂和水；所述四相泡沫体系的体积为形成泡沫前液相体积的3.75至5倍。

Description

一种四相泡沫体系、其制备方法及其应用
技术领域
本发明涉及驱替采油领域，特别涉及一种四相泡沫的驱替采油。
背景技术
我国现已开发的大部分油田，不论是碎屑岩油藏还是碳酸盐岩油藏，储层非均质性都非常严重，受储层非均质性强及水油流度比大的影响，水驱过程中易形成明显优势通道的问题，导致油井含水率上升快，水驱采收率较低等。对于水驱转气驱开发的油藏来说，也同样面临气窜快，气驱波及受限的状况，导致气驱效果也不是非常理想。
发明内容
本发明之一提供了一种四相泡沫体系，其组成包括气体和非气体，所述非气体包括改性MoS2纳米片、聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、助表面活性剂、油、阴离子型表面活性剂和水；所述四相泡沫体系的体积为形成泡沫前液相体积的3.75至5倍，例如5倍。
在一个具体实施方式中，所述聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂为APEO9、AEO9、AEO12、OP-10和TX10中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述助表面活性剂丙三醇丁醚、正丙醇、1-己醇和乙二醇丁醚中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述油为正己烷、环己烷和三号混合白油中的至少一种。
在一个具体实施方式中，所述阴离子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠。
在一个具体实施方式中，所述气体为氮气。
在一个具体实施方式中，所述气体和所述非气体的体积比为1：2至5：3。
在一个具体实施方式中，以所述非气体的总质量计作100％，所述改性MoS2纳米片的含量为0.00125wt％至0.0335wt％，所述聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的含量为0.0161wt％至0.938wt％，所述助表面活性剂的含量为0.0054wt％至0.011wt％，所述油的含量为0.0054wt％至0.011wt％，所述阴离子型表面活性剂的含量为0.05wt％至0.15wt％。
在一个具体实施方式中，所述改性MoS2纳米片的大小为60×80nm。
本发明之二提供了一种制备如本发明之一中任意一项所述的四相泡沫体系的方法，其包括如下步骤：
1)将改性MoS2纳米片和第一聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂加入到水，分散均匀，得到改性纳米片分散液；
2)将第二聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、油、助表面活性剂混合，得到微乳液，将微乳液加入到水中，混合均匀，得到微乳液稀释液；
3)将改性纳米片分散液与微乳液稀释液混合，分散均匀，得到纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液；
4)将阴离子型表面活性剂加入到水中，混合均匀，得到表面活性剂水溶液；
5)将纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液和表面活性剂水溶液混合，通入气体，搅拌，得到所述四相泡沫体系。
在一个具体实施方式中，所述改性MoS2纳米片的制备方法如下：
I)将MoS2分散于水中，得到MoS2分散液；
II)将(NH4)6·Mo7O24·4H2O和硫脲加入到MoS2分散液中，得到分散液体系；
III)将分散液体系在120至160℃下反应18至20h，得到所述改性MoS2纳米片。
在一个具体实施方式中，所述MoS2在所述MoS2分散液中的浓度为3.12×10-4至6.25×10-4mmol/mL。
在一个具体实施方式中，所述(NH4)6·Mo7O24·4H2O和所述硫脲的质量比为1:1至1:6。
在一个具体实施方式中，所述(NH4)6·Mo7O24·4H2O和所述硫脲在所述分散液体系中的浓度分别为1至3mmol/mL和1至6mmol/mL。
在一个具体实施方式中，所述改性MoS2纳米片和所述第一聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的质量比为1:1.5至1:3；所述改性MoS2纳米片在所述改性纳米片分散液中的含量为0.005wt％至0.01wt％。
在一个具体实施方式中，所述第二聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、所述油和所述助表面活性剂的质量比为6：(2-3)：(2-3)；所述微乳液在微乳稀释液中含量为0.1wt％至0.3wt％。
在一个具体实施方式中，所述阴离子型表面活性剂在所述表面活性剂水溶液中的含量为0.1wt％至0.3wt％。
在一个具体实施方式中，所述改性纳米片分散液与所述微乳稀释液的质量比为1：1至2：1。
在一个具体实施方式中，所述纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液、所述表面活性剂水溶液和所述气体的体积比为1：(0.5-1.5)：(1.5-3)。
在一个具体实施方式中，在步骤5)中，在通入气体时，以4000至6000rpm的速度搅拌3至6min。
本发明之三提供了根据本发明之一中任意一项所述的四相泡沫体系或根据本发明之二中任意一项所述的方法制备得到的所述四相泡沫体系在驱替采油中的应用。
本发明的有益效果：
1)本发明的四相泡沫体系起泡能力较强，因而可以增加原油的流动阻力，实现调驱；
2)析液半衰期相对较长，因而泡沫更加稳定；
3)耐油性良好，能够遇油增溶，因此，可以增强泡沫油的强度和稳定性，进而提高原油采收率；
4)配伍性良好。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明实施例仅为示例性的说明，该实施方式无论在任何情况下均不构成对本发明的限定。
实施例1
1)将1mmol的平均大小为60×80nm(长×宽)二硫化钼分散于35g去离子水中，得到二硫化钼分散液，然后将1mmol(NH4)6·Mo7O24·4H2O和1mmol的硫脲按照质量比1：1加入到二硫化钼分散液中，得到分散液体系；将分散液体系倒入高温高压反应釜中，120℃下反应18h，合成改性MoS2纳米片，经原子力显微镜和SEM电镜确定改性纳米片的平均大小为60×80nm。
2)将改性MoS2纳米片和烷基酚聚氧乙烯醚OP-10以质量比1:2的比例加入去离子水，利用超声波搅拌器震荡5min，得到改性纳米片分散液。其中，在改性纳米片分散液中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.005wt％，OP-10的质量含量为0.01wt％。
3)将聚醚型非离子表面活性剂AEO9 60质量份，油相正己烷25质量份，助表面活性剂丙三醇丁醚25质量份混合，得到微乳液，将微乳液加入到去离子水中，混合均匀，得到微乳液含量为0.1wt％的微乳液稀释液。
4)将改性纳米片分散液与微乳液稀释液以质量比1:1的比例混合，震荡搅拌5min，得到纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液。其中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.0025wt％，OP-10的质量含量为0.005wt％，微乳液的质量含量为0.05wt％(其中，AEO9的质量含量为0.0273wt％，正己烷的质量含量为0.0114wt％，丙三醇丁醚的质量含量为0.0114wt％)。
5)将十二烷基磺酸钠加入到去离子水中，混合均匀，得到表面活性剂水溶液。其中，表面活性剂在表面活性剂水溶液中的浓度为0.3％。
6)将100mL纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液和100mL表面活性剂水溶液混合，得到三相液。其中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.00125wt％，OP-10的质量含量为0.0025wt％，微乳液的质量含量为0.025wt％(其中，AEO9的质量含量为0.0136wt％，正己烷的质量含量为0.0054wt％，丙三醇丁醚的质量含量为0.0057wt％)，十二烷基磺酸钠的质量含量为0.15wt％。
7)将200ml三相液密闭，向三相液中匀速通入氮气200mL，利用高速搅拌机4000rpm搅拌3min，得到稳定的四相泡沫体系。
实施例2
1)将1mmol的平均大小为60×80nm二硫化钼分散于35mL去离子水中，得到二硫化钼分散液，然后将1mmol(NH4)6·Mo7O24·4H2O和4mmol的硫脲按照质量比1：4加入到二硫化钼分散液中，得到分散液体系；将分散液体系倒入高温高压反应釜中，120℃下反应12h，合成改性MoS2纳米片，经原子力显微镜和SEM电镜确定改性纳米片的平均大小为60×80nm。
2)将改性MoS2纳米片和烷基酚聚氧乙烯醚OP-10以质量比1:2的比例加入去离子水，利用超声波搅拌器震荡5min，得到改性纳米片分散液。在改性纳米片分散液中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.005wt％，OP-10的质量含量为0.01wt％。
3)将聚醚型非离子表面活性剂AEO9 60质量份，油相正己烷25质量份，助表面活性剂丙三醇丁醚25质量份混合，得到微乳液，将微乳液加入到去离子水中，混合均匀，得到微乳液含量为0.1wt％的微乳液稀释液。
4)将改性纳米片分散液与微乳液稀释液以质量比1:1的比例混合，震荡搅拌5min，得到纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液。改性MoS2纳米片的质量含量为0.0025wt％，OP-10的质量含量为0.005wt％，微乳液的质量含量为0.05wt％。
5)将十二烷基磺酸钠加入到去离子水中，混合均匀，得到表面活性剂水溶液。其中，表面活性剂在表面活性剂水溶液中的浓度为0.3％。
6)将100mL纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液和100mL表面活性剂水溶液混合，得到三相液。其中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.00125wt％，OP-10的质量含量为0.0025wt％，微乳液的质量含量为0.025wt％(其中，AEO9的质量含量为0.0136wt％，正己烷的质量含量为0.0054wt％，丙三醇丁醚的质量含量为0.0057wt％)，十二烷基磺酸钠的质量含量为0.15wt％。
7)将200ml三相液密闭，向三相液中匀速通入氮气200mL，利用高速搅拌机4000rpm搅拌3min，得到稳定的四相泡沫体系。
实施例3
1)将1mmol的平均大小为60×80nm二硫化钼分散于35mL去离子水中，得到二硫化钼分散液，然后将1mmol(NH4)6·Mo7O24·4H2O和6mmol的硫脲按照质量比1：6加入到二硫化钼分散液中，得到分散液体系；将分散液体系倒入高温高压反应釜中，160℃下反应20h，合成改性MoS2纳米片，经原子力显微镜和SEM电镜确定改性纳米片的平均大小为60×80nm。
2)将改性MoS2纳米片和烷基酚聚氧乙烯醚OP-10以质量比1:2的比例加入去离子水，利用超声波搅拌器震荡5min，得到改性纳米片分散液。其中，在改性纳米片分散液中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.1wt％，OP-10的质量含量为0.2wt％。
3)将聚醚型非离子表面活性剂AEO9 60质量份，油相正己烷25质量份，助表面活性剂丙三醇丁醚25质量份混合，得到微乳液，将微乳液加入到去离子水中，混合均匀，得到微乳液含量为0.3wt％的微乳液稀释液。
4)将改性纳米片分散液与微乳液稀释液以质量比2:1的比例混合，震荡搅拌5min，得到纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液。改性MoS2纳米片的质量含量为0.067wt％，OP-10的质量含量为0.133wt％，微乳液的质量含量为0.1wt％。
5)将十二烷基磺酸钠加入到去离子水中，混合均匀，得到表面活性剂水溶液。其中，表面活性剂在表面活性剂水溶液中的浓度为0.3％。
6)将100mL纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液和100mL表面活性剂水溶液混合，得到三相液。其中，改性MoS2纳米片的质量含量为0.0335wt％，OP-10的质量含量为0.0665wt％，微乳液的质量含量为0.05wt％(其中，AEO9的质量含量为0.0273wt％，正己烷的质量含量为0.0114wt％，丙三醇丁醚的质量含量为0.0114wt％)，十二烷基磺酸钠的质量含量为0.15wt％。
7)将200ml三相液密闭，向三相液中匀速通入氮气200mL，利用高速搅拌机6000rpm搅拌6min，得到稳定的四相泡沫体系。
对比例1
在200mL水中加入1mL AOS9阴离子表面活性剂，用高速搅拌机6000rpm搅拌3min，配制成氮气泡沫体系。
对比例2
1)将平均粒径为80nm的二氧化硅纳米球和OP-10分散与去离子水中，得到二氧化硅纳米流体，所述二氧化硅纳米球在其中的质量含量为0.005wt％，OP-10的质量含量为0.01wt％。
2)将聚醚型非离子表面活性剂AEO9 60质量份，油相正己烷25质量份，助表面活性剂丙三醇丁醚25质量份混合，得到微乳液，将微乳液加入到去离子水中，混合均匀，得到微乳液含量为0.1wt％的微乳液稀释液。
3)将二氧化硅纳米流体与微乳液稀释液以质量比1:1的比例混合，震荡搅拌5min，得到纳米混合液。其中，二氧化硅的质量含量为0.0025wt％，OP-10的质量含量为0.005wt％，微乳液的质量含量为0.05wt％(其中，AEO9的质量含量为0.0273wt％，正己烷的质量含量为0.0114wt％，丙三醇丁醚的质量含量为0.0114wt％)。
5)将十二烷基磺酸钠加入到去离子水中，混合均匀，得到表面活性剂水溶液。其中，表面活性剂在表面活性剂水溶液中的浓度为0.3％。
6)将100mL纳米混合液和100mL表面活性剂水溶液混合，得到混合液。其中，二氧化硅的质量含量为0.00125wt％，OP-10的质量含量为0.0025wt％，微乳液的质量含量为0.025wt％(其中，AEO9的质量含量为0.0136wt％，正己烷的质量含量为0.0054wt％，丙三醇丁醚的质量含量为0.0057wt％)，十二烷基磺酸钠的质量含量为0.15wt％。
7)将200ml混合液体密闭，向其中匀速通入氮气200mL，利用高速搅拌机4000rpm搅拌3min，得到泡沫体系。
性能测定：
1.起泡体积实验步骤：采用waringBlender法评价泡沫的起泡体积，将各实施例产生的四相泡沫体系分别转移至1L量筒中，观察产生的泡沫体积，结果见表1。
2.析液半衰期：将根据各实施例和对比例制备得到泡沫体系后，即刻在常温(25℃)下静置，并记录随时间变化析出液的体积，析出是原体积的一半(即100mL)时所的用时即为析液半衰期，结果见表1。
3.耐油性：分别将各实施例配制的三相液或对比例中的表面活性剂水溶液置于高速搅拌机中，然后分别加入各实施例配制的三相液或对比例中的表面活性剂水溶液体积10％、20％、30％、40％、50％的苏丹红染色的煤油(苏丹红在煤油中的含量为0.3wt％)，以4000rpm搅拌混合3分钟后生成携油四相泡沫体系，将形成的携油四相泡沫体系置于封口量筒中，记录随时间推移的泡沫体积，结果见表1。
4.泡沫油尺寸确定：将各实施例和对比例制备得到泡沫体系和煤油以1：1体积比混合，得到泡沫油，将泡沫体系(与煤油混合之前)和泡沫油分别放入蔡司显微镜下观察，记录平均直径，并计算泡沫体系中的泡沫与泡沫油中的泡沫的直径的膨胀率。
表1
四相泡沫体系配伍性良好，起泡能力较强，析液半衰期相对较长，耐油性良好，对模拟油(即苏丹红染色的煤油)具有增溶效果，在泡沫驱油领域具有优良的效果。
虽然本发明已经参照具体实施方式进行了描述，但是本领域的技术人员应该理解在没有脱离本发明的真正的精神和范围的情况下，可以进行的各种改变。此外，可以对本发明的主体、精神和范围进行多种改变以适应特定的情形、材料、材料组合物和方法。所有的这些改变均包括在本发明的权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种四相泡沫体系，其组成包括气体和非气体，所述非气体包括改性MoS2纳米片、聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、助表面活性剂、油、阴离子型表面活性剂和水；所述四相泡沫体系的体积为形成泡沫前液相体积的3.75至5倍。
2.根据权利要求1所述的四相泡沫体系，其特征在于，所述聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂为APEO9、AEO9、AEO12、OP-10和TX10中的至少一种；和/或
所述助表面活性剂丙三醇丁醚、正丙醇、1-己醇和乙二醇丁醚中的至少一种；和/或
所述油为正己烷、环己烷和三号混合白油中的至少一种；和/或
所述阴离子型表面活性剂为十二烷基磺酸钠和/或十二烷基苯磺酸钠；和/或
所述气体为氮气。
3.根据权利要求1或2所述的四相泡沫体系，其特征在于，所述气体和所述非气体的体积比为1：2至5：3；和/或
以所述非气体的总质量计作100％，所述改性MoS2纳米片的含量为0.00125wt％至0.0335wt％，所述聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的含量为0.0161wt％至0.938wt％，所述助表面活性剂的含量为0.0054wt％至0.011wt％，所述油的含量为0.0054wt％至0.011wt％，所述阴离子型表面活性剂的含量为0.05wt％至0.15wt％。
4.一种制备如权利要求1至3中任意一项所述的四相泡沫体系的方法，其包括如下步骤：
1)将改性MoS2纳米片和第一聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂加入到水，分散均匀，得到改性纳米片分散液；
2)将第二聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、油、助表面活性剂混合，得到微乳液，将微乳液加入到水中，混合均匀，得到微乳液稀释液；
3)将改性纳米片分散液与微乳液稀释液混合，分散均匀，得到纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液；
4)将阴离子型表面活性剂加入到水中，混合均匀，得到表面活性剂水溶液；
5)将纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液和表面活性剂水溶液混合，通入气体，搅拌，得到所述四相泡沫体系。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述改性MoS2纳米片的制备方法如下：
I)将MoS2分散于水中，得到MoS2分散液；
II)将(NH4)6·Mo7O24·4H2O和硫脲加入到MoS2分散液中，得到分散液体系；
III)将分散液体系在120至160℃下反应18至20h，得到所述改性MoS2纳米片；
优选地，所述MoS2在所述MoS2分散液中的浓度为3.12×10-4至6.25×10-4mmol/mL；
优选地，所述(NH4)6·Mo7O24·4H2O和所述硫脲的质量比为1:1至1:6；
优选地，所述(NH4)6·Mo7O24·4H2O和所述硫脲在所述分散液体系中的浓度分别为1至3mmol/mL和1至6mmol/mL。
6.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述改性MoS2纳米片和所述第一聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂的质量比为1:1.5至1:3；所述改性MoS2纳米片在所述改性纳米片分散液中的含量为0.005wt％至0.01wt％。
7.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述第二聚氧乙烯醚型非离子表面活性剂、所述油和所述助表面活性剂的质量比为6：(2-3)：(2-3)；所述微乳液在微乳稀释液中含量为0.1wt％至0.3wt％；和/或
所述阴离子型表面活性剂在所述表面活性剂水溶液中的含量为0.1wt％至0.3wt％。
8.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述改性纳米片分散液与所述微乳稀释液的质量比为1：1至2：1；
所述纳米级固相-纳米级油相的非均相分散液、所述表面活性剂水溶液和所述气体的体积比为1：(0.5-1.5)：(1.5-3)。
9.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤5)中，在通入气体时，以4000至6000rpm的速度搅拌3至6min。
10.根据权利要求1至3中任意一项所述的四相泡沫体系或根据权利要求4至9中任意一项所述的方法制备得到的所述四相泡沫体系在驱替采油中的应用。
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