一种中相微乳液及其制备工艺与应用
阅读说明：本技术 一种中相微乳液及其制备工艺与应用 (Middle-phase microemulsion and preparation process and application thereof ) 是由 关丹 白雷 栾和鑫 阙庭丽 陈权生 赵敏 代学成 云庆庆 邵洪志 于 2021-08-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及油田三次采油技术领域,具体涉及一种中相微乳液及其制备工艺与应用,所述中相微乳液,包括如下组分：主剂、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠、助剂和水,所述主剂包括烷基苯并二环己烷磺酸钠、烷基苊磺酸钠、烷基联苯磺酸钠、烷基芴磺酸钠和烷基茚满磺酸钠中的至少一种,本发明的中相微乳液用于驱油,可以大幅度提高原油采收率,同时降低成本。(The invention relates to the technical field of tertiary oil recovery in oil fields, in particular to a middle-phase microemulsion and a preparation process and application thereof, wherein the middle-phase microemulsion comprises the following components: the medium-phase microemulsion is used for oil displacement, can greatly improve the recovery ratio of crude oil and simultaneously reduces the cost.)
技术领域
本发明涉及油田三次采油技术领域，具体涉及一种中相微乳液及其制备工艺与应用。
背景技术
通常把利用油层能量开采石油称为一次采油；向油层注入水、气，给油层补充能量开采石油称为二次采油；而用化学的物质来改善油、气、水及岩石相互之间的性能，开采出更多的石油，称为三次采油，又称提高采收率(EOR)方法。提高石油采收率的方法很多，主要方法如下：注表面活性剂；注聚合物稠化水；注碱水驱；注CO2驱；注碱加聚合物驱；注惰性气体驱；注烃类混相驱；火烧油层；注蒸汽驱等。
目前，进入三次采油阶段的油田，其驱油方法通常为聚合物驱，聚合物能够大幅度增加驱替液的粘度，改善油水流度比，封堵高渗层，因而聚合物常常用于驱油以增强采油效果。低渗透油藏的储层物性较差，孔隙和喉道狭小，渗流阻力大，并且极易发生堵塞现象。因此，聚合物驱、二元复合驱和三元复合驱等化学驱油方式在低渗透油藏中并不适用。近年来，微乳液驱油在低渗透油藏的三次采油中取得了突破性成果，原油采收率得到了大幅度提高。微乳液是油和水在表面活性剂和助表面活性剂的作用下，在一定条件下自发形成的热力学稳定、各向同性、低粘度的透明或半透明的分散体系。
微乳液中两种或两种以上不相溶的液体经混合乳化后，形成直径在5-100nm之间的液滴体系，其主要原理是在石油开采过程中，通过首先加入表面活性剂和部分高分子化合物后再注入水的过程进行驱油。在油井中，表面活性剂水溶液与原溶液形成双连续相微乳液。微乳液与过量的水和过量的油共存，大大降低了原油和水的界面张力。
根据微乳液相数，微乳液分为多相微乳液(Winsor I、Winsor Ⅱ、Winsor Ⅲ微乳液)和单相微乳液(Winsor Ⅳ型微乳液)两种，其中，Winsor I型微乳液是过量的油组分与O/W型微乳液共存，Winsor I型微乳液也称为下相微乳液，其中表面活性剂主要溶解在体系下发的微乳相中，上方油组分中也含有较低浓度的表面活性剂单体。Winsor Ⅱ型微乳液是W/O型微乳液与过量的水组分共存，Winsor Ⅱ型微乳液也称为上相微乳液，其中表面活性剂主要溶解在体系上方，下方水组分中也含有较低浓度的表面活性剂。Winsor Ⅲ型微乳液是微乳液与过量的水组分和油组分共存，即中相微乳液。Winsor Ⅲ型微乳液是Winsor I型微乳液Winsor Ⅱ型微乳液连续转变途径中的中间结构，体系含有两个界面，共三相，由富含表面活性剂的双连续相、处于体系上方含有少量表面活性剂的油相以及处于体系下方的含有少量表面活性剂的水相组成，Winsor Ⅲ型微乳液中间相实际上是双连续型微乳液。
一般情况下，构筑中相微乳液需要较高的表面活性剂浓度(>1％)以及多种助剂，且需要通过加入不同浓度的盐、醇以构筑出中相微乳液。这种中相微乳液的形成造成成本偏高，由于醇类的加入会造成现场实施困难，同时大量的盐的加入会造成地层水的矿化度过高，造成采出水回注困难等问题。
中国专利申请CN201080046614.3公开了使用表面活性剂混合物的三次矿物油开采方法，具体公开了一种Winsor III型微乳液驱油法，其中将包含至少一种具有8-40个乙氧基单元且多分散性为1.01-1.12的非离子表面活性剂和至少一种其他表面活性剂的含水表面活性剂配制剂通过注入井压入油藏中并通过生产井从所述油藏中取出原油。但是该发明制备得到的微乳液对于原油采收率的影响有待提高。
因此，开发一种能解决上述技术问题的中相微乳液及其制备工艺与应用是非常必要的。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术的不足而提供一种中相微乳液及其制备工艺与应用，该中相微乳液用于驱油，可以大幅度降低界面张力，提高原油采收率，本发明的中相微乳液不需要再添加盐和醇，所用的药剂浓度低，经济效益高，无论低渗透率油藏还是中、高渗透率油藏均可大幅度提高采收率，同时可用于聚合物驱等化学驱后进一步提高采收率。
本发明是通过以下技术方案予以实现的：
一种中相微乳液，包括如下组分：主剂、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠、助剂和水，所述主剂包括烷基苯并二环己烷磺酸钠、烷基苊磺酸钠、烷基联苯磺酸钠、烷基芴磺酸钠和烷基茚满磺酸钠中的至少一种。
优选地，所述烷基苯并二环己烷磺酸钠中烷基的碳原子数为12-15个。
优选地，所述烷基苊磺酸钠中烷基的碳原子数为14-16个。
优选地，所述烷基联苯磺酸钠中烷基的碳原子数为14-16个。
优选地，所述烷基芴磺酸钠中烷基的碳原子数为13-16个。
优选地，所述烷基茚满磺酸钠中烷基的碳原子数为15-17个。
主剂中的碳原子数在上述范围内，中相微乳液的驱油效果更佳。
更优选地，所述主剂由石油磺酸盐提取即得。
优选地，所述的中相微乳液，按照重量百分数计，包括如下组分：0.1％-0.35％阴离子表面活性剂、0.05％-0.2％脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠、0.01％-0.03％助剂和水。
优选地，所述主剂为烷基苯并二环己烷磺酸钠。
优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠结构式如下：
其中n＝8,10,12,14....24；N＝5-20；M＝5-20。
优选地，所述助剂包括聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、月桂酸酯和山梨醇酐单棕榈酸酯中的至少一种。
更优选地，所述助剂为聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯。
优选地，所述水为采油回注水和杀菌剂的混合溶液，杀菌剂的质量百分比为0.001％-0.003％。
步骤(1)中所用水为采油污水时，污水中含有铁细菌、硫酸盐还原菌、腐生菌等细菌，细菌的存在会对微乳液产生一定的影响，因此需要添加0.001％-0.003％的杀菌剂。
更优选地，所述采油回注水的矿化度为10000mg/L～30000mg/L，二价阳离子含量为50mg/L～500mg/L。
更优选地，所述二价阳离子包括镁离子和钙离子中的至少一种。
更优选地，所述杀菌剂包括十二烷基二甲基苄基氯化铵、甲基异噻唑啉酮、戊二醛和次氯酸钠中的至少一种。
本发明还涉及上述的中相微乳液的制备工艺，包括如下步骤：在采油回注水中添加杀菌剂，再加入阴离子表面活性剂、脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠和助剂，混合均匀，即得。
本发明还涉及上述的中相微乳液或上述制备工艺制备得到的中相微乳液在驱油剂中的应用。
本发明的有益效果是：
本发明的中相微乳液用于驱油，可以大幅度降低界面张力，提高原油采收率，本发明的中相微乳液不需要再添加盐类和醇类物质，所用的药剂浓度低，经济效益高，无论低渗透率油藏还是中、高渗透率油藏均可大幅度提高采收率，同时可用于聚合物驱等化学驱后进一步提高采收率。
本发明的中相微乳液制备工艺简单，各组分直接混合均匀后即可制得，有利于工业化生产。
具体实施方式
下面结合具体实施例来进一步描述本发明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但这些实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
本发明各实施例采用的采油回注水，水质分析结果如表1所示。
表1回注水水质分析结果
实施例1
一种中相微乳液，按照重量百分数计，包括如下组分：0.35％十二烷基苯并二环己烷磺酸钠、0.2％十二醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠(N＝20，M＝20)、0.03％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(CAS：9005-66-7，江苏海安石油化工厂)、0.001％戊二醛和采油回注水(余量)。
中相微乳液的制备工艺，包括如下步骤：在采油回注水中添加戊二醛，再加入十二烷基苯并二环己烷磺酸钠、十二醇聚氧丙烯磺酸钠和聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯，混合均匀，即得。
实施例2
除十二烷基苯并二环己烷磺酸钠替换为十四烷基苯并二环己烷磺酸钠(60％)、十四烷基苊磺酸钠(30％)、十四烷基联苯磺酸钠(10％)的混合物外，保持主剂的总质量不变，其余均与实施例1相同。
实施例3
除十二醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠(N＝20，M＝20)替换为脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠，其中n＝12，N＝15，M＝12外，其余均与实施例1相同。
实施例4
除聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯替换为月桂酸酯(CAS：5959-89-7，江苏海安石油化工厂)外，其余均与实施例1相同。
实施例5
除未加杀菌剂戊二醛外，其余均与实施例1相同。
实施例6
一种中相微乳液，按照重量百分数计，包括如下组分：0.1％十六烷基茚满磺酸钠、0.05％十二醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠(N＝5，M＝5)、0.01％月桂酸酯(CAS：5959-89-7，江苏海安石油化工厂)、0.001％戊二醛和采油回注水(余量)。中相微乳液制备工艺参照实施例1。
实施例7
一种中相微乳液，按照重量百分数计，包括如下组分：0.25％十二烷基苯并二环己烷磺酸钠、0.1％十二醇聚氧乙烯聚氧丙烯磺酸钠(N＝15，M＝12)、0.02％聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯(CAS：9005-66-7，江苏海安石油化工厂)，0.001％戊二醛和采油回注水(余量)。中相微乳液制备工艺参照实施例1。
实施例8
除采油回注水替换为清水，不添加杀菌剂外，其余均与实施例1相同。
实施例9
除十二烷基苯并二环己烷磺酸钠替换为十二烷基苯磺酸钠外，其余均与实施例1相同，结果，无法形成中相微乳液。
测试例
将各实施例的中相微乳液用于驱油，具体操作步骤如下：
①采用地层水饱和岩心，水测渗透率；②然后用油井原油驱水至不出水：③用回注水驱至含水98％；④注入0.5PV的部分水解聚丙烯酰胺溶液(水解度24.8％)，然后再用回注水水驱至含水98％，计算聚合物驱采收率；⑤注入0.5PV的中相微乳液溶液，然后再用回注水水驱至含水98％，计算聚驱后中相微乳液驱采收率；实验温度40℃，驱替速度为0.15mL/min。
表2是本发明各实施例中的实验结果。
表2
上述详细说明是针对本发明其中之一可行实施例的具体说明，该实施例并非用以限制本发明的专利范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均应包含于本发明技术方案的范围内。