[发明专利]一种用于扩大二氧化碳气驱波及体积的接触响应型凝胶封窜体系及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种用于扩大二氧化碳气驱波及体积的接触响应型凝胶封窜体系及其制备方法和应用。该接触响应型凝胶封窜体系按质量百分数计由以下组分组成：阴离子表面活性剂0.3～8.0wt％，小分子胺0.1～2.0wt％，以及水余量。本发明还提供了该接触响应型凝胶封窜体系的制备方法，包括如下步骤：将阴离子表面活性剂和小分子胺在室温下按比例混合溶于水制备得到。本发明还提供了该接触响应型凝胶封窜体系在油田开采中作为封窜剂的应用。本发明提供的接触响应型凝胶封窜体系在油气田开发应用中，具有极好的注入性，接触二氧化碳以后的高粘度状态又可以在油藏岩石大孔喉道中起到封堵的作用，增大气驱开发的波及体积，提高原油采收率。

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域。更具体地，涉及一种用于扩大二氧化碳气驱波及体积的接触响应型凝胶封窜体系及其制备方法和应用。

背景技术

二氧化碳驱油是世界第二大提高采收率技术，是实现老油田二次开发的主要方法之一。二氧化碳驱提高采收率技术以其适用范围大、驱油效率高、成本较低等优势，作为一项成熟的采油技术已受到世界各国的广泛重视。

但在现场应用中，二氧化碳驱油很难达到室内驱油的试验效果。粘性指进二氧化碳、重力超覆、储层渗透率及储层非均质性等多种因素的存在，严重制约了注入气的波及效率，使二氧化碳驱开发油藏后期气窜现象逐渐加重、开发矛盾不断加剧。

针对这样的气窜现象，目前主要有水气交替注入(WAG)、凝胶封窜、化学沉淀法、二氧化碳泡沫和二氧化碳增稠等一系列方法对储层进行调整，选择性封堵高渗层或改善驱替相与被驱替相的流度比来达到预防与封堵气窜的目的。

然而，现有的方法常遇到以下问题：水气交替注入法是由水驱和气驱两项传统工艺组合而成的提高采收率技术，其缺点是完井费用高、传统工艺复杂还有易受重力分异影响以及注入亏空及注入过程中的装置容易腐蚀；凝胶封窜法是粘度可达10000mPa·s的高分子交联聚合物能有效地封堵高渗条区，但此方法有使用的凝胶体系注入能力不好，不能对油藏深部进行有效封堵，不可降解的高强度凝胶危害环境等问题；化学沉淀法利用化学试剂与二氧化碳驱侵入地层产生的碳酸盐反应生成的沉淀对二氧化碳气窜通道部分孔隙进行封堵或改善驱替相流度的一种有效方法，但其产生的化学沉淀位于油层深部，故其改善效果很难得到有效的控制，可能会导致封窜效果不理想，对储层产生伤害；二氧化碳泡沫封窜方法在气体驱油的基础上增加泡沫的复合驱油技术，面临的挑战是生成的泡沫强度不高，在油藏条件下很难控制起泡，对油藏条件要求较高，不仅要有合适的油藏温度、压力，还要选择合理的注入速度；二氧化碳增稠技术是从改善其基本物理性质出发直接对二氧化碳气体增稠的一种技术，对于该方法的研究还不够彻底，且存在配置成本较高及配置工艺困难等问题。

智能响应材料是一类在外界环境刺激下，自身的某些物理结构或化学性质会发生转变的新型材料。其中外部的刺激包括热、光、电场及磁场等物理刺激，以及葡萄糖、pH值及离子强度等化学刺激。二氧化碳曾被认为是一种不活泼的气体，最近几年二氧化碳智能响应材料才被提出。二氧化碳响应性体系即是指对体系施加一个外界的二氧化碳气体刺激，该体系会出现一些特殊的理化性质，而当这个刺激消除之后，体系又会回归到初始状态。Jessop等首次报道了一种基于脒基基团的极性可切换的新型溶剂，在通入二氧化碳气体后，该溶剂的极性和黏度会发生显著变化。将含有脒基基团的固态衍生物作为溶质溶于有机溶剂后，在有水存在的情况下，通入大量二氧化碳气体，脒基基团质子化产生大量正电荷，直接导致溶质分子由疏水状态转变为亲水状态，使其从有机相转移至水相。Feng等首次报道了一种二氧化碳智能响应蠕虫状微凝胶，通过一些成熟但复杂的合成方法，如脂肪醇法、刘卡特法、氯代烷胺化法、十二醇硫酸钠法、a-烯烃溴化法等合成了烷基叔胺类材料；该材料在初始状态下具有疏水特性，在水溶液中表现为低黏度的白色乳浊状溶液；当向体系中通入二氧化碳气体后，叔胺基在二氧化碳气体的作用下质子化，产生正电荷，由于其独特的分子结构，质子化的分子在水中自组装并形成蠕虫状的网状结构，体系由溶液逐渐转变为具有弹性且透明的凝胶。但是上述两种响应材料的合成工艺相当复杂，成本高昂，难以实现工业化规模应用。