[发明专利]一种阴离子蠕虫状胶束驱油体系及其制备方法

说明书

技术领域

本技术涉及一种阴离子蠕虫状胶束驱油体系及其的制备方法，属于表面活性剂的应用技术领域。

背景技术

石油作为一种重要的战略物资，被称为工业的“血液”，在社会发展中有重要的地位。石油的开采可分为三个阶段：第一阶段是指原油靠地层的压力自喷出来，称为一次采油，采收率约为15％；在自喷的后期，地层压力减小，将水由水井注入来维持地层压力，称为二次采油，采收率约为15～20％；水驱后地层的残余油仍占60～70％，需要用物理和化学方法驱出，称为三次采油。

根据对我国13个主要油田的82个注水开发区进行的调查，目前产出液含水量达90％，产量每年递减1500万t，故开展三次采油迫在眉睫。

在注水结束后，油藏中的剩余油以不连续油块(oilganglia)被圈捕在油砂的孔隙结构中，此时每个油块受到两种力的作用(粘滞力和驱动力)，可用一个无因次准数N_e(毛管数)来表征它们的比值。

         N_e＝U_WV_W/σ＝ΔP/Lσ

N_e为毛管数，U_W、V_W为驱油体系的粘度和流动速度，σ为油水界面张力，ΔP/L表示被圈捕油珠通过毛细孔道所需压力梯度。

实验发现，当毛管数超过某一值(10^-4)时，采收率急剧上升。原油、水、岩石体系不同，要求毛管数值也不同。注水开采之后，一般地层毛管数为10^-6左右，为了继续采油，要求把毛管数增加到10^-3～10^-2。

由上式可知，要提高N_e值，可调参数有两个：一是提高驱油体系的流动速度，或者提高压力梯度(ΔP/L)。根据计算，当油珠通过喉道时，需克服附加压力为1MPa。但是目前最大的机械泵将驱油体系传到地层毛细孔道时压力约为0.02～0.041MPa。这说明通过调整ΔP/L值或驱油体系流动速度很难达到上述要求。二是降低原油和驱油体系的界面张力。如果注入表面活性剂溶液，使它们的界面张力从20～30mN/m降低到10^-3mN/m时，油就能动起来并并且能改变外形，形成油带(oil bank)顺利通过毛细孔道的孔颈流出。这种流动的油带相互聚并成油墙，在泵压的作用下，油墙向产油井移动而被采出。

当前原油开采中应用的驱油方法较多，从目前实践来看含有表面活性剂的复合驱在提高采收率最高，受到世界石油工程技术人们关注。

原油采收率＝驱油体系洗油效率×驱油体系波及系数

由上式可知，要想有效的提高采收率要综合考虑驱油体系的洗油效率和波及系数。复合驱由表面活性剂/碱/聚合物组成，其中表面活性剂的作用是降低油/水之间的界面张力，提高洗油效率；碱的作用是把原油中石油酸转变为石油酸盐，石油酸盐为天然表面活性剂，可降低外加表面活性剂的用量，有利于降低驱油体系的成本；聚合物的作用是提高驱油体系粘度，有利于提高波及系数。复合驱能够充分发挥各种化学试剂的协同效用，大幅度提高驱油效率。但是复合驱驱油体系同样存在一些问题，比如组成该体系的化合物，其分子量差别很大，因此它们在地层毛细孔道中运移时，容易出现色谱分离，使驱油效率大幅度降低。而由表面活性剂形成的蠕虫状胶束，既具有高界面活性，又具有高粘度，能很好克服色谱分离问题。

油酸钠(NaOA)是一种羧酸盐型阴离子表面活性剂，分子中含有18个碳原子，疏水链中含有一个不饱和键，水溶性很好，其生产原料可以再生，价格低廉、资源丰富。油酸钠在很多领域如清洗剂、防腐剂得到了广泛的应用。蠕虫状胶束是一种表面活性剂自发形成的缔合结构，长度一般为100～200nm，最长可达400nm，并且是一种能够自由弯曲的柔性聚集体，其摩尔质量高达10⁶。它具有高的界面活性和粘弹性，因而具有广泛的应用前景，特别是在油田开发中，可用作压裂液和三次采油的驱油剂。近年来，有关蠕虫状胶束的研究已有许多文献报道，主要是以阳离子型表面活性剂为主，由于地层油砂带负电荷，对阳离子表面活性剂有吸附作用，因此限制了阳离子蠕虫状胶束在油田中的应用。阴离子型蠕虫状胶束也有人研究，如Kalur等人研究了KCl诱导油酸钠形成的蠕虫状胶束，有关钠盐诱导油酸钠形成的蠕虫状胶束迄今尚未有文献报道。关于阴离子蠕虫状胶束用作驱油体系未见公开报道。

发明内容