含高相变点原位乳化增黏体系及在水驱油藏的应用制造技术

本发明专利技术公开了含高相变点原位乳化增黏体系，由以下组分按重量百分比组成：水溶性表面活性剂0.2~0.5%，油溶性表面活性剂0.2~1.5%，亲油性胶态粒子0.02~0.5%，携带剂0.02~0.2%，其余为矿化水。水溶性表面活性剂为石油磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、脂肪醇醚磺酸盐、烷醇酰胺、烷基糖苷的一种或组合，油溶性表面活性剂为丙二醇单硬脂酸酯、脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂酸酯、聚氧乙烯脂肪醇醚、油酸二乙醇酰胺、十二胺、十八烷基伯胺、油酸钠、石油酸的一种或组合，亲油性胶态粒子为液体石蜡、石墨粉、笼型聚倍半硅氧烷的一种，携带剂为羧甲基‑β‑环糊精、壳聚糖季铵盐、壳聚糖盐酸盐、黄原胶、瓜尔胶的一种。该体系用于水驱油藏，能显著提升水驱稠油油藏的开发效果。

In-situ emulsifying and viscosifying system with high phase transition point and its application in water flooding reservoirs

【技术实现步骤摘要】
含高相变点原位乳化增黏体系及在水驱油藏的应用
本专利技术涉及含高相变点原位乳化增黏体系及其在水驱油藏的应用，属油田化学和改善水驱

技术介绍
注水开发的油藏，在水驱开发过程中水与油的流度差异极大，排驱前缘极易形成黏性指进，导致水驱效率低，剩余油饱和程度高。以流度控制为主的聚合物驱技术发展迅速，已成为全球提高采收率(EOR)第二大技术(KoottungalL.2014WorldwideEORSurvey[J].OilandGasJournal,2014,112(4):79-91)。中国是化学驱应用范围最广的国家，化学驱产油量约为中国总产油量的10.1％，占全球化学驱产量的60％以上。世界上大多数油田化学驱使用的聚合物是部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)。HPAM在富含无机阳离子如Na+、Ca2+、Mg2+等矿化水中，无机阳离子屏蔽高分子链上的负电荷，导致聚合物线团卷曲，溶液黏度急剧下降(SerightR.,CampbellA.,MozleyP.,HanP.Stabilityofpartiallyhydrolyzedpolyacrylamidesatelevatedtemperaturesintheabsenceofdivalentcations[J].SPEJournal,2010,15(02):341-348)。为提高驱油用聚合物的性能，油田化学工作者在聚合物主链或侧链上引入具有耐温抗盐功能单体或特殊结构控制的方式提高聚合物的增黏性、耐温抗盐、抗剪切等性能，比较典型的有疏水缔合型、梳形、星型结构和超支化聚合物(陈锡荣,黄凤兴.驱油用耐温抗盐水溶性聚合物的研究进展[J].石油化工，2009,10:1132-1137)。但是上述聚合物主要解决了高盐的问题，针对温度高于90℃的高温油藏，以酰胺基和羧酸为主要功能单元的聚合物仍面临高温条件降解的制约；另外带有疏水基团的驱油用聚合物在高矿水中溶解困难，海上油田平台井距大、空间小，产出液分离困难，也给聚合物驱带来较大限制。针对高温高盐油藏以聚合物为代表的改善水驱技术不适合在高温(>90℃)高盐油藏应用的问题，有学者提出了乳化增黏型驱油体系，该体系在一定剪切条件与原油快速形成油外相乳状液，油外相乳状液的粒径较大，具有动力学稳定而热力学不稳定的特征，易于破乳，从而在高水油时黏度高于原油(曹绪龙，马宝东，张继超.特高温油藏增黏型乳液驱油体系的研制[J].油气地质与采收率,2016,23,68-73)。乳状液的形成途径有自发乳化和自乳化两种。自发乳化也称为“真”自发乳化，油-水两相不需要任何外在能量的情况下发生乳化，油-水的性质不同，乳状液稳定性从几分钟到几周不等；自乳化是在表面活性剂的存在条件下，在机械力(如振荡，混合、超声、剪切)作用下形成乳状液，形成乳状液的自由能非常小甚至为负值，表现为热力学动态自发的过程。根据吉布斯(Gibbs)吸附定理，表面活性剂在油-水界面的吸附形成界面膜，油-水界面张力越低，Gibbs吸附自由能力越低，越容易形成乳状液。乳状液的黏度与乳状液的类型相关，一般地水外相乳状液的黏度高于水的黏度而低于脱气原油黏度，油外相乳状液的黏度高于原油黏度。然而，在水驱油藏过程中水驱波及程度高的含油饱和低，水驱波及程度低的含油饱和高。现场实践表明，水驱稠油过程中在低含水的低渗区域(高含油饱和度)形成油包水乳状液，而在高含水的高渗区域(低含油饱和度)形成水包油乳状液，这样反而加剧了地层的非均质性。另一方面，随着油水前缘推进，储层含水不断增加，在高渗区域易形成水外相乳化液，并且黏度不断降低，在较低渗区域的油外相黏度上升，将形成黏性指进，加剧了排驱前缘的不稳定性。因此，控制乳状液的相态在宽含水率范围不发生转向是实现乳状液前缘稳定、高效排驱的基础。根据Ostwald纯几何观点，当两相的体积比在0.26～0.74之间时，能够形成水外相或者油外相乳状液，当油-水两相的体积分数小于0.26或者大于0.74时，乳状液将发生相变。原油中包含的离子例如二氧化硅，黏土，氧化铁本身是亲水的，但是在于原油的长期接触中变成亲油，小尺度油性粒子有助于提高油包水乳状液的稳定性。这些和沥青质复合能更稳定形成油包水乳状液。在粒子表面的吸附点需要沥青质饱和，沥青质和胶质是天然两亲材料，最高分子量的胶质和沥青质稳定界面和低分子量的沥青质和胶质物质降低乳化液的稳定性(中、低分子量的快速分离)。天然两亲物质的极性基团和非极性基团的特征使得其在任何一个溶剂中都不会完全溶解而趋向在油水界面排列。固相颗粒稳定的乳状液为Pickering乳状液，Pickering乳状液能实现高内相乳状液的形成和稳定，因此，在理论上解决了油外相乳状液在宽含水的地层条件不发生相变的问题。然而，Pickering乳状液的黏度一般较大，特别是针对稠油油藏，油外相的Picking乳状液的黏度最高可达原油黏度的数倍-十几倍(UmaA,SaaidI,SulaimonA,etal.Areviewofpetroleumemulsionsandrecentprogressonwater-in-crudeoilemulsionsstabilizedbynaturalsurfactantsandsolids[J].JournalofPetroleumScienceandEngineering,2018,165:673-690)，在地层传播困难，导致注入压力高，严重影响生产。因此，如何实现含高含水油外相乳状液的黏度控制是含高内相乳化增黏体系在水驱油藏良好高效驱替的关键。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供含高相变点原位乳化增黏体系，该体系在宽范围的含水条件形成水动力学稳定而热力学不稳定的油包水乳状液，所用原材料价廉易得，制备原理可靠，具备广阔的矿场应用前景，经济效益突出。本专利技术的另一目的还在于提供上述含高相变点原位乳化增黏体系在水驱油藏中的应用，该含高相变点原位乳化增黏体系适用于水驱油藏，不受油藏温度、矿化度的影响，油藏适用的范围宽广，是改善水驱技术新方法，能显著提升水驱稠油油藏的开发效果。为达到以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案。含高相变点原位乳化增黏体系，由水溶性表面活性剂+油溶性表面活性剂(以下简称水溶性-油溶性复合表面活性剂)+亲油性胶态粒子+携带剂组成。该体系直接用矿化水溶解或分散，泵入地层，在90％含水率范围，水溶性-油溶性复合表面活性剂与亲油性胶态粒子协作，促使原油发生自乳化形成油包水乳状液；含水率≥70％形成黏度相对较高的高内相油包水Pickering乳状液与油包水乳状液，大、小尺度的乳状液在三维空间的致密堆积，体现乳状液的黏度可控，能够有效控制高渗区域(低含油饱和度)的流度，扩大波及系数，实现低渗区域(高含油饱和度)的高效驱替，是改善水驱技术新方法，大幅度提高水驱油藏的采收率。含高相变点原位乳化增黏体系，包括与原油形成(超)低界面张力(10-2mN/m数量级及以下)的水溶性表面活性剂、油溶性表面活性剂、亲油性胶态粒子和携带剂，该体系由以下组分按重量百分比组成：所述水溶性表面活性剂为石油磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、脂肪醇醚磺酸盐、烷醇酰胺、烷基糖苷的一种或组合，其油-水界面张力达到10-2mN/m数量级及以下。所述油溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.含高相变点原位乳化增黏体系，由以下组分按重量百分比组成：水溶性表面活性剂      0.2~0.5%；油溶性表面活性剂      0.2~1.5%；亲油性胶态粒子        0.02~0.5%；携带剂                0.02~0.2%；其余为矿化水。

【技术特征摘要】
1.含高相变点原位乳化增黏体系，由以下组分按重量百分比组成：水溶性表面活性剂0.2~0.5%；油溶性表面活性剂0.2~1.5%；亲油性胶态粒子0.02~0.5%；携带剂0.02~0.2%；其余为矿化水。2.如权利要求1所述的含高相变点原位乳化增黏体系，其特征在于，所述水溶性表面活性剂为石油磺酸盐、椰油酰胺丙基甜菜碱、脂肪醇醚磺酸盐、烷醇酰胺、烷基糖苷的一种或组合，其油-水界面张力达到10-2mN/m数量级及以下。3.如权利要求1所述的含高相变点原位乳化增黏体系，其特征在于，所述油溶性表面活性剂为丙二醇单硬脂酸酯、脂肪酸甘油酯、聚氧乙烯山梨醇酐单硬脂...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲万芬，刘锐，庞诗师，孙琳，杜代军，芶瑞，李科星，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：四川,51