本發(fā)明涉及石油開(kāi)采，尤其涉及一種高溫高鹽油藏驅(qū)油體系及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、高溫高礦化度油藏在世界各國(guó)廣泛分布，是石油生產(chǎn)的重要組成部分。為了滿足高溫高鹽油藏的采油量，實(shí)驗(yàn)室和油田都對(duì)提高采收率的措施進(jìn)行了系統(tǒng)研究。為了提高原油采收率，常用聚合物驅(qū)、堿水驅(qū)、表面活性劑驅(qū)以及復(fù)合驅(qū)等化學(xué)驅(qū)方法，試驗(yàn)表明，化學(xué)劑驅(qū)提高采收率技術(shù)是規(guī)模最大的提高采收率的技術(shù)。但由于高溫高鹽油藏的特點(diǎn)，能有效提高采收率一直是各國(guó)研發(fā)工作者難以突破的技術(shù)難關(guān)。

2、高溫高鹽油藏，由于溫度和鹽度非常高，聚合物分子鏈容易發(fā)生斷裂，聚合物降解導(dǎo)致其體系黏度大大降低，從而波及效率，使得驅(qū)油效率下降，因此，常規(guī)聚合物技術(shù)不能有效提高采收率。表面活性劑能夠降低油水界面張力，激活孔隙中的剩余油，從而使剩余油被驅(qū)油液帶出采油系統(tǒng)，進(jìn)而提高驅(qū)油效率。目前，陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑是三次采油中應(yīng)用最多的兩種表面活性劑。然而，陰離子表面活性劑由于耐鹽能力差，很可能在高鹽度的鹽水中沉淀析出，而非離子表面活性劑由于穩(wěn)定性差，吸附能力高，而不能在高溫條件下使用；同時(shí)，陰離子和非離子這兩種表面活性劑的混合會(huì)在驅(qū)油過(guò)程中造成嚴(yán)重的吸附和分離問(wèn)題。國(guó)內(nèi)外對(duì)驅(qū)油用耐溫抗鹽表面活性劑的研究主要集中在陰離子-非離子表面活性劑和孿連表面活性劑兩個(gè)方面。然而，陰非型表面活性劑和孿連表面活性劑合成工藝較為復(fù)雜，成本較高。

3、驅(qū)油體系篩選方法是優(yōu)化設(shè)計(jì)驅(qū)油體系的重要保障。目前篩選驅(qū)油體系的方法主要包括：巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法和可視化模型滲流方法。巖心驅(qū)油實(shí)驗(yàn)方法能夠綜合地評(píng)價(jià)包括驅(qū)油體系乳化滲流能力在內(nèi)的幾乎所有因素對(duì)提高采收率的影響，但是實(shí)驗(yàn)成本高、周期長(zhǎng)、操作復(fù)雜，難以開(kāi)展大規(guī)模的樣本篩選?？梢暬Ｐ蜐B流方法篩選驅(qū)油體系技術(shù)可以觀測(cè)乳狀液在模型中滲流的形態(tài)與油水分布等直觀可視結(jié)果，但是孔喉的結(jié)構(gòu)與尺寸依舊與真實(shí)地層多孔介質(zhì)有一定差距；另外，由于加工工藝和加工材料的限制，可視化模型尺寸往往較小，受尺度效應(yīng)影響，不同體系的驅(qū)油效果區(qū)分度低，對(duì)驅(qū)油體系的篩選效果不佳。因此，這兩種驅(qū)油體系篩選方法均存在操作復(fù)雜、實(shí)驗(yàn)周期長(zhǎng)、成本高、對(duì)不同體系驅(qū)油效果的區(qū)分度低等問(wèn)題，而且也無(wú)法從化學(xué)劑組合物性質(zhì)特性層面推斷驅(qū)替劑的作用機(jī)制，難以用于指導(dǎo)驅(qū)油體系的優(yōu)化設(shè)計(jì)。驅(qū)油過(guò)程本質(zhì)上是一種界面作用過(guò)程，因此，從驅(qū)油體系界面吸附層出發(fā)，發(fā)展一種基于特定界面參數(shù)篩選驅(qū)油體系的方法，能夠解決目前室內(nèi)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)影響因素過(guò)于復(fù)雜導(dǎo)致難以有效篩選驅(qū)油體系的問(wèn)題。

4、因此，高溫高礦化度對(duì)表面活性劑的抗溫抗鹽性帶來(lái)的挑戰(zhàn)，使可應(yīng)用于高溫高鹽油藏提高采收率的驅(qū)油體系和相關(guān)技術(shù)嚴(yán)重缺乏，針對(duì)高溫高礦化度油藏開(kāi)發(fā)低成本、高效率的驅(qū)油劑體系是化學(xué)驅(qū)的關(guān)鍵技術(shù)，對(duì)于有針對(duì)性的研究用于高溫高鹽油藏的驅(qū)油體系具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種高溫高鹽油藏驅(qū)油體系及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明通過(guò)特定甜菜堿表面活性劑、聚合物和納米粒子的相互配合，發(fā)揮協(xié)同作用，得到高溫高鹽條件下具有超低界面張力、乳化性能優(yōu)良，可有效提高高溫高鹽油藏采收率的驅(qū)油體系，并能夠很好地應(yīng)用于三次采油中。

2、為達(dá)此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供了一種高溫高鹽油藏驅(qū)油體系，所述高溫高鹽油藏驅(qū)油體系包括如下重量百分比的原料：

4、甜菜堿表面活性劑?0.05-0.5％

5、聚合物?0.01-0.3％

6、納米粒子?0.001-0.01％；

7、其余為水；

8、所述甜菜堿表面活性劑包括烷基酰胺羥磺甜菜堿表面活性劑和/或烷基芳基羥磺甜菜堿表面活性劑。

9、本發(fā)明的高溫高鹽油藏去油體系中特定表面活性劑、聚合物和納米粒子的使用量低，即具有較低的使用濃度，從而降低了經(jīng)濟(jì)成本；同時(shí)，本發(fā)明通過(guò)將特定的甜菜堿表面活性劑與聚合物和納米粒子進(jìn)行搭配，使其共同發(fā)揮協(xié)同作用，得到了高溫高鹽條件下具有超低界面張力、乳化性能優(yōu)良，可有效提高高溫高鹽油藏采收率的驅(qū)油體系。由此，本發(fā)明提供的高溫高鹽油藏體系具有高經(jīng)濟(jì)效益和高驅(qū)油效率的雙重優(yōu)勢(shì)。

10、驅(qū)油過(guò)程本質(zhì)上是一種界面作用過(guò)程，從驅(qū)油體系界面吸附層出發(fā)，通過(guò)對(duì)表面活性、聚合物和納米粒子的特定選擇，從而獲得超低界面張力的驅(qū)油體系，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫高鹽油藏驅(qū)油效果好且經(jīng)濟(jì)適用的目的。

11、本發(fā)明的高溫高鹽油藏驅(qū)油體系中表面活性劑為0.05-0.5％，例如可以為0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％、0.45％或0.48％等，進(jìn)一步優(yōu)選為0.05-0.3％。

12、聚合物為0.01-0.3％，例如可以為0.03％、0.05％、0.08％、0.1％、0.12％、0.15％、0.18％、0.2％、0.23％、0.25％或0.28％等，進(jìn)一步優(yōu)選為0.05-0.2％。

13、納米粒子為0.001-0.01％，例如可以為0.0015％、0.002％、0.003％、0.004％、0.005％、0.006％、0.007％、0.008％、0.009％或0.0095％等，進(jìn)一步優(yōu)選為0.005-0.01％。

14、優(yōu)選地，所述烷基酰胺羥磺甜菜堿表面活性劑中烷基的含碳數(shù)為16-28，例如可以為17、18、19、20、21、22、23、24、25、26或27等。

15、優(yōu)選地，所述烷基芳基羥磺甜菜堿表面活性劑中烷基的含碳數(shù)為16-26，例如可以為17、18、19、20、21、22、23、24或25等。

16、優(yōu)選地，所述甜菜堿表面活性劑為烷基酰胺羥磺甜菜堿表面活性劑和烷基芳基羥磺甜菜堿表面活性劑的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為芥酸酰胺丙基羥磺甜菜堿和二十烷基芳基羥磺甜菜堿的組合。

17、優(yōu)選地，所述烷基酰胺羥磺甜菜堿表面活性劑與烷基芳基羥磺甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量比為(8:2)-(3:7)，例如可以為8:2、7:3、6:4、5:5、4:6或3:7等，進(jìn)一步優(yōu)選為(7:3)-(5:5)。

18、本發(fā)明中，特定烷基酰胺羥磺甜菜堿表面活性劑與烷基芳基羥磺甜菜堿表面活性劑的質(zhì)量比選擇，能夠進(jìn)一步獲得最大壓縮模量適中，且界面張力低的表面活性劑體系。

19、優(yōu)選地，所述甜菜堿表面活性劑的最大壓縮模量為35-50mn/m，例如可以為36mn/m、38mn/m、40mn/m、41mn/m、42mn/m、43mn/m、44mn/m、45mn/m、46mn/m或48mn/m等。

20、優(yōu)選地，所述最大壓縮模量是基于lb單分子膜試驗(yàn)技術(shù)篩選得到的。

21、在本發(fā)明中，基于lb單分子膜試驗(yàn)技術(shù)，通過(guò)最大壓縮模量參數(shù)，篩選出了特定的烷基酰胺羥磺甜菜堿表面活性劑和烷基芳基羥磺甜菜堿表面活性劑，其能夠形成最大彈性模量為35-50mn/m的表面活性劑體系，最大壓縮模量值在此范圍內(nèi)具的有較好的界面膜強(qiáng)度和黏彈性，有利于乳液液滴形變，并與巖石孔喉相互作用密切相關(guān)。

22、優(yōu)選地，所述聚合物包括硬葡聚糖、星形耐溫抗鹽聚合物或含環(huán)狀結(jié)構(gòu)的耐溫抗鹽聚丙烯酰胺中的任意一種或至少兩種的組合，進(jìn)一步優(yōu)選為星形耐溫抗鹽聚合物和/或含環(huán)狀結(jié)構(gòu)的耐溫抗鹽聚丙烯酰胺，進(jìn)一步優(yōu)選為含環(huán)狀結(jié)構(gòu)的耐溫抗鹽聚丙烯酰胺。

23、在本發(fā)明中，特定的聚合物選擇能夠使體系獲得的最大彈性模量為40-50mn/m，但當(dāng)硬葡聚糖的含量不高于0.05％時(shí)，其體系的未能達(dá)到超低界面張力(10-3數(shù)量級(jí))，而星形耐溫抗鹽聚合物在質(zhì)量濃度為0.01％時(shí)，也未能達(dá)到超低界面張力(10-3數(shù)量級(jí))，故本發(fā)明聚合物的最優(yōu)選為0.01-0.3％的含環(huán)狀結(jié)構(gòu)的耐溫抗鹽聚丙烯酰胺。

24、優(yōu)選地，所述聚合物的粘均分子量為300萬(wàn)-6000萬(wàn)，例如可以為350萬(wàn)、400萬(wàn)、450萬(wàn)、500萬(wàn)、550萬(wàn)、600萬(wàn)、1000萬(wàn)、2000萬(wàn)、3000萬(wàn)、4000萬(wàn)或5000萬(wàn)等，進(jìn)一步優(yōu)選為300萬(wàn)-4000萬(wàn)。

25、優(yōu)選地，所述納米粒子包括3-氨基丙基三乙氧基硅烷改性二氧化硅、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅改性二氧化硅、未改性二氧化硅、三氧化二鐵、三氧化二鋁或50％甲基化改性二氧化硅中的任意一種或至少兩種的組合。

26、在本發(fā)明中，特定納米粒子的選擇能夠進(jìn)一步降低體系的界面張力，從而獲得超低界面張力的驅(qū)油體系，進(jìn)而有利于提高驅(qū)油效果。

27、優(yōu)選地，所述納米粒子的粒度為10-80nm，例如可以為15nm、16nm、17nm、18nm、19nm、20nm、30nm、40nm、50nm、60nm或70nm等，進(jìn)一步優(yōu)選為15-20nm。

28、優(yōu)選地，所述水為油田注入污水、地層水或清水中的任意一種或至少兩種的組合。

29、優(yōu)選地，所述水的礦化度不高于200000mg/l，例如可以為4000mg/l、6000mg/l、10000mg/l、50000mg/l、70000mg/l、100000mg/l、130000mg/l、150000mg/l、180000mg/l或200000mg/l等，進(jìn)一步優(yōu)選為70000-200000mg/l。

30、優(yōu)選地，所述高溫高鹽油藏是指溫度為50-120℃(例如可以為55℃、60℃、70℃、80℃、90℃、95℃、100℃、105℃、110℃或115℃等)、水的礦化度不高于20000mg/l的油藏。

31、本發(fā)明中提供的驅(qū)油體系在50-120℃范圍內(nèi)，礦化度在70000-200000mg/l下，其界面張力能夠達(dá)到低界面張力，使得本發(fā)明的特定驅(qū)油體系能夠很好適用于高溫高鹽油藏的三次采油中。進(jìn)而，通過(guò)進(jìn)一步優(yōu)選甜菜堿表面活性劑、聚合物和納米粒子的特定選擇能夠?qū)崿F(xiàn)超低界面張力(10-3數(shù)量級(jí))范圍。

32、第二方面，本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的高溫高鹽油藏驅(qū)油體系的制備方法，所述制備方法包括如下步驟：

33、(1)將聚合物、納米粒子和水混合，得到聚合物-納米粒子母液，熟化，稀釋；

34、(2)將甜菜堿表面活性劑加入至步驟(1)所述聚合物-納米粒子母液的稀釋液中，混合，得到所述高溫高鹽油藏驅(qū)油體系。

35、優(yōu)選地，步驟(1)所述熟化的時(shí)間為20-30h，例如可以為21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h或29h等；

36、本發(fā)明中，稀釋指的是利用水將聚合物-納米粒子母液進(jìn)行稀釋，使得加入甜菜堿表面活性劑后各原料組分含量均達(dá)到本發(fā)明驅(qū)油體系中的特定需求。

37、第三方面，本發(fā)明提供了一種如第一方面所述的高溫高鹽油藏驅(qū)油體系在三次采油中的應(yīng)用。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具有以下有益效果：

39、(1)本發(fā)明通過(guò)將特定的甜菜堿表面活性劑與聚合物和納米粒子進(jìn)行搭配，使其共同發(fā)揮協(xié)同作用，得到了高溫高鹽條件下具有低界面張力、乳化性能優(yōu)良，可有效提高高溫高鹽油藏采收率的驅(qū)油體系，其能夠很好地應(yīng)用于三次采油中。

40、(2)本發(fā)明提供的高溫高鹽油藏驅(qū)油體系的驅(qū)油效率高，其水驅(qū)后提高的采收率能夠達(dá)到32.25％，且特定表面活性劑、聚合物和納米粒子的使用量低，因此具有較低的經(jīng)濟(jì)成本和較高的驅(qū)油效率雙重優(yōu)勢(shì)。