一种适用于油藏提高采收率的驱油剂及其制备方法和应用
阅读说明：本技术 一种适用于油藏提高采收率的驱油剂及其制备方法和应用 (Oil displacement agent suitable for increasing recovery ratio of oil reservoir and preparation method and application thereof ) 是由 陈光进 孙长宇 张宇 伍锡道 范存帅 秦慧博 肖鹏 于 2020-09-02 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种适用于油藏提高采收率的驱油剂及其制备方法和应用。本发明的驱油剂以重量份计,包括70～85份的液态二氧化碳、15～30份的水和0.15～0.9份的表面活性剂。本发明的驱油剂在室温下能够形成稳定的微乳液体系,同时具有良好的耐温性、耐盐性和极低的界面张力,在含盐条件下,本发明驱油剂的微乳液体系依然具有良好的稳定性,且界面张力并无升高。采用本发明的驱油剂进行驱油,能够延缓气体突破的时间,注入性能良好,能够极大降低CO-2的气窜,提高波及系数；成本低廉,操作方法简便,适用于多种类型的油藏,对地层损害小,尤其针对原油为高黏度的稠油油藏,可显著提高采收率。(The invention provides an oil displacement agent suitable for increasing the recovery ratio of an oil reservoir and a preparation method and application thereof. The oil displacement agent comprises, by weight, 70-85 parts of liquid carbon dioxide, 15-30 parts of water and 0.15-0.9 part of surfactant. The oil displacement agent can form a stable microemulsion system at room temperature, has good temperature resistance, salt resistance and extremely low interfacial tension, and still has good stability and no increase of interfacial tension under the condition of salt. The oil displacement agent provided by the invention can be used for oil displacement, can delay the gas breakthrough time, has good injection performance, and can greatly reduce CO 2 By the gas channelingThe sweep coefficient is improved; the method has the advantages of low cost, simple and convenient operation method, suitability for various types of oil reservoirs, small damage to stratum, and capability of obviously improving the recovery ratio especially for heavy oil reservoirs with high viscosity of crude oil.)
技术领域
本发明属于油田复合驱油技术领域，具体涉及一种适用于油藏提高采收率的驱油剂及其制备方法和应用。
背景技术
随着工业飞速发展，石油的社会需求量日益加剧，如何从已经开发的油藏中开采出更多的原油已经成为了重点研究内容。然而针对一些特殊的油藏，常规的开采手段很难达到较高的采收率，开采后依然有大量的剩余油。可流动的稠油的粘度通常高达几千甚至几万mPa·s，在该条件下稠油与水的流度比差异大，导致水的指进的发生，无法达到有效的驱替以及低的原油采收率。
近年来，以CO2作为驱油剂注入油藏日益引起了人们的关注。它能够实现原油采收率的大幅度提升，同时还能实现温室气体的埋存。CO2的溶解可以使原油膨胀，降低油水界面张力，减少残余油饱和度，进一步提高采收率。但是对于一般油藏条件下的CO2驱替，注入段塞量大，投入较高；同时对于稠油油藏条件下的CO2驱替，注入段塞量大且易发生气窜，难以实现原油与CO2的混相，实际采收率较低。
发明内容
基于现有技术存在的缺陷，本发明的第一目的在于提供一种适用于油藏提高采收率的驱油剂，该驱油剂是由液态二氧化碳、水和表面活性剂形成的微乳液体系，具有良好的稳定性、耐温性、耐盐性和极低的界面张力。本发明的第二目的在于提供该驱油剂的制备方法；本发明的第三目的在于提供该驱油剂在油藏驱替采油中的应用，相比现有技术而言，其能够极大降低CO2气窜的可能性，为CO2与油提供更加充足的接触时间，延缓气体突破的时间，同时进一步降低油水间的界面张力，有效提高原油采收率。
本发明的目的通过以下技术手段得以实现：
一方面，本发明提供一种驱油剂，以重量份计，该驱油剂包括：
液态二氧化碳 70～85份；
水 15～30份；
表面活性剂 0.15～0.9份。
本发明的驱油剂在室温下(小于30℃)、10MPa压力以上能够形成稳定的微乳液体系，并能够较好的储存，同时具有良好的耐温性、耐盐性和极低的界面张力，在高温含盐条件下，本发明驱油剂的微乳液体系依然具有良好的稳定性，且界面张力并无升高。采用本发明的驱油剂进行驱油，能够延缓气体突破的时间，注入性能良好，能够极大降低CO2的气窜，提高波及系数；成本低廉，操作方法简便，适用于多种类型的油藏，对地层损害小，尤其针对高温高黏度的油藏，可显著提高采收率。
上述的驱油剂中，优选地，所述表面活性剂包括非离子型烷基糖苷表面活性剂等。
上述的驱油剂中，优选地，所述非离子型烷基糖苷表面活性剂包括烷基糖苷-0810、烷基糖苷-0814、烷基糖苷-1214和烷基糖苷-1216等中的一种或多种的组合，但不限于此。
本发明采用的表面活性剂为绿色环保的非离子型表面活性剂烷基糖苷，能够生物降解，有利于保护环境；不仅如此，烷基糖苷表面活性剂与液态CO2复配后具有极好的相容性，乳液稳定时间更长，进一步地，乳液体系中即使添加盐后，也不会破坏乳液的稳定性，且加盐后的乳液体系与油相的界面张力并未发生增加。
另一方面，本发明还提供上述驱油剂的制备方法，其包括以下步骤：
水和表面活性剂混合均匀后加入到搅拌釜中；
将搅拌釜抽真空处理，然后连接装载有液态二氧化碳的罐体，于搅拌釜中通入液态二氧化碳，持续搅拌形成稳定的乳液，即该驱油剂。
上述的方法中，优选地，采用恒速恒压泵向搅拌釜中通入液态二氧化碳，通入的液态二氧化碳的温度小于30℃(例如：常温条件)，通入的速度为10～20mL/min。通入的压力满足二氧化碳液化即可，例如：20MPa。
上述的方法中，优选地，持续搅拌的转速为500～1000r/min，搅拌时间大于等于2h。
上述的方法中，优选地，持续搅拌的转速为1000r/min，搅拌时间为2h。
上述的方法中，优选地，持续搅拌过程中，搅拌釜中的压力大于10MPa(压力的增加有助于增长乳液的稳定性)，搅拌釜中的温度为小于30℃(例如：室温)。
再一方面，本发明还提供上述驱油剂在油藏驱替采油中提高采收率的应用。
上述的应用中，优选地，所述油藏的温度高于50℃，所述油藏为原油油藏，原油黏度为10～10000mPa·s。
本发明的有益效果：
(1)本发明的驱油剂在室温下能够形成稳定的微乳液体系，同时具有良好的耐温性、耐盐性和极低的界面张力，在高温含盐条件下，本发明驱油剂的微乳液体系依然具有良好的稳定性，且界面张力并无升高。
(2)采用本发明的驱油剂进行驱油，能够延缓气体突破的时间，注入性能良好，能够极大降低CO2的气窜，提高波及系数；减少了CO2的使用量，成本低廉，操作方法简便，适用于多种类型的油藏，对地层损害小，尤其针对原油为高黏度的稠油油藏，可显著提高采收率。
附图说明
图1为本发明实施例1制备的驱油剂的宏观形态图。
图2为本发明实施例4中驱油剂1、驱油剂2、驱油剂3在不同条件下与油相间的界面张力对比图。
图3为本发明实施例5中采用实施例3的驱油剂的乳液驱、二氧化碳驱共2种不同驱替剂的细管驱替采出程度曲线对比图。
图4为本发明实施例6中采用实施例1的驱油剂的乳液驱、二氧化碳驱、水驱和表面活性剂驱共4种不同驱替剂的细管驱替采出程度曲线对比图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1：
本实施例提供一种驱油剂及其制备方法，该驱油剂具体制备步骤如下：
(1)使用烧杯称取30g的水，然后加入3wt％(即：0.9g)的表面活性剂烷基糖苷-0810并搅拌使其完全溶解于水中，将配置好的水溶液转移至带有活塞的搅拌釜中；
(2)安装好搅拌釜并抽真空10min后，连接管线至装载液态CO2的罐体，采用恒速恒压泵向搅拌釜中通入液态CO2，通入的液态CO2的温度为20℃，通入的速度为15mL/min，通入的压力为20MPa，液态CO2通入量为70g(20℃、20MPa条件下，体积为74.70mL)。
(3)关闭阀门，搅拌釜连接恒速恒压泵，开启搅拌，在10MPa压力下，以1000r/min转速持续搅拌2h，形成稳定的微乳液，即获得本实施例的驱油剂。
对本实施例制备的驱油剂进行稳定性测试，具体如下：
通过管线，恒压力10MPa下向高压可视釜中转入配置好的驱油剂，进行稳定性测试。经搅拌后，形成了乳白色的微乳液，静置1.5h后，拍照，结果如图1所示。由图1可以看出无明显分界面，形成的微乳液较为稳定。
实施例2：
本实施例提供一种驱油剂及其制备方法，该驱油剂具体制备步骤如下：
(1)使用烧杯称取30g的水，然后加入1wt％(即：0.3g)的表面活性剂烷基糖苷-0810并搅拌使其完全溶解于水中，将配置好的水溶液转移至带有活塞的搅拌釜中；
(2)安装好搅拌釜并抽真空10min后，连接管线至装载液态CO2的罐体，采用恒速恒压泵向搅拌釜中通入液态CO2，通入的液态CO2的温度为20℃，通入的速度为15mL/min，通入的压力为20MPa，液态CO2通入量为70g(20℃、20MPa条件下，体积为74.70mL)。
(3)关闭阀门，搅拌釜连接恒速恒压泵，开启搅拌，在10MPa压力下，以500r/min转速持续搅拌4h，形成稳定的微乳液，即获得本实施例的驱油剂。
对本实施例制备的驱油剂进行稳定性测试，具体如下：
通过管线，恒压力10MPa下向高压可视釜中转入配置好的驱油剂，进行稳定性测试。经搅拌后，形成了乳白色的微乳液，静置1.5h后，形成的微乳液较为稳定。
实施例3：
本实施例提供在含盐条件下制备的驱油剂，该驱油剂具体制备步骤如下：
(1)使用烧杯称取15g的水，然后加入2wt％(即：0.3g)的表面活性剂烷基糖苷-0810以及3wt％(即：0.45g)的氯化钠并搅拌使其完全溶解于水中，将配置好的水溶液转移至带有活塞的搅拌釜中；
(2)安装好搅拌釜并抽真空10min后，连接管线至装载液态CO2的罐体，采用恒速恒压泵向搅拌釜中通入液态CO2，通入的液态CO2的温度为20℃，通入的速度为15ml/min，通入的压力为20MPa，液态CO2通入量为85g(20℃、20MPa条件下，体积为90.71mL)。
(3)关闭阀门，搅拌釜连接恒速恒压泵，开启搅拌，在15MPa压力下，以800r/min转速持续搅拌3h，形成稳定的微乳液，即获得本实施例的驱油剂。
对本实施例制备的驱油剂进行稳定性测试，具体如下：
通过管线，恒压力15MPa下向高压可视釜中转入配置好的驱油剂，进行稳定性测试。经搅拌后，发现在3wt％的盐含量的条件下依然形成了稳定的乳白色的微乳液，静置1h后，无明显分界面，形成的微乳液较为稳定。
由此可以看出，本发明的驱油剂在添加了盐成分后依然能够形成较好的微乳液体系，其具有较佳的耐盐性能。
实施例4：界面张力测试
本实施例采用实施例1、实施例2和实施例3的制备方法配制不同的乳液进行与油相间的界面张力测试。
实施例1中配制的驱油剂命名为驱油剂1；实施例2配制的驱油剂命名为驱油剂2；实施例3中配制的驱油剂命名为驱油剂3。
实验测试前，洗净高压仓以及进样管线。将配置好的驱油剂作为滴定相，柴油作为环绕相注入高压仓内，在2个实验温度下(70℃、90℃)进行了不同压力的驱油剂与油相间的界面张力测试。实验结果见图2所示，可以看出，高温高压下驱油剂与油相间的界面张力降低至约2mN/m，且在不同的体系压力下，两相间的界面张力稳定，并且随着温度升高，界面张力并未发生增大的现象，说明该驱油剂适用于高温条件下的驱替，且实施例3中添加了盐成分的驱油剂也并未对其界面张力产生较大影响，表明本发明的驱油剂具有较佳的耐盐效果。
实施例5：不同驱油剂注入细管驱替对比实验
采用实施例3制备的驱油剂进行细管驱替实验，使用的原油为常规原油，标准状态下(20℃，0.101325MPa)的密度为0.8673g/cm3，粘度为12.94mPa·s。
在实验温度90℃和预定的驱替压力15MPa下，以6.00cm3/h的速度恒速注入实施例3的驱油剂驱替细管模型中的原油。每注入一定量的驱油剂，收集计量产出油、气体积，记录泵读数、注入压力和回压，通过高压观察窗观察流体相态和颜色变化。当累积注入1.2倍孔隙体积的驱油剂后，停止驱替，计算采出程度。
在上述相同的驱替条件下，将本发明的驱油剂替换为二氧化碳气体进行细管驱替实验。2种不同驱替剂的采出程度实验结果见图3。
由图3中的采收率数据可以看出，针对常规的原油进行驱替，使用实施例3中提供的驱油剂，采收率达83.56％，优于单独的二氧化碳气驱(采收率72.26％)，说明本发明提供的驱油剂针对常规粘度的原油也可以较好的提高原油采收率。
实施例6：不同驱油剂注入细管驱替对比实验
采用实施例1制备的驱油剂进行细管驱替实验，使用的原油为高粘度稠油，标准状态下(20℃，0.101325MPa)的密度为0.9508g/cm3，粘度为8119.40mPa·s。
在实验温度70℃和预定的驱替压力13MPa下，以6.00cm3/h的速度恒速注入实施例1的驱油剂驱替细管模型中的原油。每注入一定量的驱油剂，收集计量产出油、气体积，记录泵读数、注入压力和回压，通过高压观察窗观察流体相态和颜色变化。当累积注入1.2倍孔隙体积的驱油剂后，停止驱替，计算采出程度。
在上述相同的驱替条件下，将本发明的驱油剂替换为水、二氧化碳气体以及含有3wt％表面活性剂(烷基糖苷-0810)的水，进行细管驱替实验。4种不同驱替剂的采出程度实验结果见图4。
由图4中的采收率数据可以看出，针对高粘度的稠油进行驱替，使用实施例1中提供的驱油剂，采收率高达73.96％，远远优于单独的二氧化碳气驱(采收率57.04％)、水驱(采收率47.92％)或表面活性剂驱(采收率52.12％)，可知使用本发明提供的驱油剂可以显著提高稠油的采收率。
实施例7：岩心驱替实验
选取致密砂岩岩心并烘干，将岩心装入耐高温耐腐蚀的塑胶套筒内，再放入岩心夹持器中加围压5～6MPa，并抽真空10h。饱和地层水，设定地层温度为90℃，密封后用恒温箱加热至恒温，水测渗透率。逐级增加围压制造地层压力，饱和油，油样品选取实施例5中的原油样品。
计算原始含油饱和度，通过回压阀设定回压，恒速注入实施例1的驱油剂，记录注入压力、出口端液体与气体体积，计算驱油剂驱采收率。
在上述相同条件下，将驱油剂替换为二氧化碳气体进行岩心驱替实验。
对比相同条件下注入实施例1中的驱油剂和二氧化碳气体的岩心驱替实验结果，使用实施例1的驱油剂进行岩心驱替的最终采收率为41.25％，对比使用二氧化碳气体进行岩心驱替的最终采收率为22.05％，可提高原油采收率约20％。
由以上实验数据可知，针对实施例5中选取的常规原油，可提高采收率约10％；针对实施例6与实施例7中选取的粘度高达8119.40mPa·s的原油进行驱油，可提高采收率20％以上，由此证明本发明的驱油剂对多种类型的油藏均有提高采收率的作用，尤其针对原油为高粘度的稠油油藏，采收率有大幅提高。
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