CN112266775A - 一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，成功制备了一种原位纳米乳化剂，其性质为弱疏水弱亲油纳米胶态粒子，本发明所提供的纳米乳化剂直接用油田注入水分散，比注入水黏度略高，注入性好；在油藏含水饱和度25～85％条件下，通过油‑水界面的反相弯曲效应与原油生成动力学稳定的油包水Pickering乳化液，油包水Pickering乳化液在油藏含水饱和度范围不发生相变，Pickering乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，乳化液的黏度是原油黏度的1.5～20倍，乳化液在高渗区的黏度高于低渗区乳化液黏度，能够自适应控制流度、稳定排驱前缘，实现智能驱油，极限化提高原油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及原位纳米乳化智能驱油剂在油藏的应用，特别是原位纳米乳化智能驱油剂及其在原油采收率的油藏应用方法，属胶体与界面化学、油田化学和油田开采技术领域。
背景技术
水驱开发油藏注入水的流度明显高于原油的流度，受不利水油流度比的影响，排驱前缘极易形成黏性指进，水驱波及效率低；另外水沿着高渗透层推进，高渗条带水窜严重，油藏非均质性进一步恶化，大量的原油未波及。以上两方面的原因导致产出液含水率高，水驱采出程度低。据统计，我国绝大数陆上油田的水驱极限(产出液含水率高达98％)采出程度不足40％(何江川等,油田开发战略与接替技术[J],石油学报,2012,33(3):519-525)。
以流度控制为主的聚合物驱技术发展迅速，是全球提高采收率(EOR)第二大技术(Koottungal L.2014 Worldwide EOR Survey[J].Oil and Gas Journal,2014,112(4):79-91)。在聚合物溶液中加入表面活性剂形成的聚合物-表面活性二元复合体系(聚-表二元驱)在聚合物流度控制的基础上降低油水界面张力，改善水-油-固界面性质，提高波及系数和驱油效率。聚合物驱和聚-表二元驱在中国大庆、胜利、渤海湾、克拉玛依等油田工业推广，为油田稳产做出了重要贡献。开展聚合物驱和聚-表二元驱的重要前提是完整专门工艺配注***，占地空间大、能耗高，所需费用几千万到几亿不等。另外，在配注过程中聚合物大分子链受搅拌剪切、炮眼剪切叠加作用产生降解，流度控制能力降低(Seright R.,Campbell A.,MozleyP.,Han P.Stability of partially hydrolyzed polyacrylamidesat elevated temperatures in the absence of divalent cations[J].SPE Journal,2010,15(02):341-348)；以酰胺基和羧酸为主要功能单元聚丙烯酰胺及其衍生物在高温高盐条件增黏不足，黏度长期问题性差，限制了聚合物驱和聚-表二元驱的油藏应用范围。因此，开展速溶(基于油田当前配注设备)、不含聚合物但是具备聚-表的二元驱性能的新技术迫在眉睫。
大量研究发现，油藏注水开发过程中油水乳化是普遍现象。在地层中油水的乳化需要两个必备条件：一是外力的作用；二是一定量的乳化剂。外力使油水破碎成液滴形式，一相均匀分散于另一相中；而乳化剂吸附于油水界面形成稳定界面膜，阻碍分散相的聚并。油水在多孔介质中流动时受到的剪切作用是外力的来源；而由于水驱过程中没有额外添加化学剂，乳化剂的来源主要依靠原油自身的活性组分。原油自身含有的对乳化有利的组分，一般可称之为天然乳化剂。原油中天然乳化包括沥青质、胶质和酸性组分等。油水自发乳化的乳化液类型与含水率密切相关，在低含水率条件下易形成油包水乳化液，随着含水率增加油外相乳化液发生Ostwald熟化，转变为水包油乳化液(Galindo-Alvarez J,Sadtler V,Choplin L,Salager J L.Viscous oil emulsification by catastrophic phaseinversion:influence of oil viscosity and process conditions[J].Industrial&Engineering Chemistry Research,2011,50(9):5575-5583)。蒲万芬等研究发现油田注水开发过程乳化现象对采收率产生重要影响(Pang S,Pu W,Xie J,Chu Y,Wang C,ShenC.Investigation into the properties of water-in-heavy oil emulsion and itsrole in enhanced oil recovery during water flooding[J].Journal of PetroleumScience and Engineering,2019,177:798-807)，油水自乳化液对绝大数油藏的开发不利，主要原因是乳化液类型和黏度在高、低渗透率区域的差异性巨大。当油藏含水在30～40％左右时油包水乳化液发生相态反转，形成低于原油黏度的水包油乳化液。随着油水前缘推进，储层含水不断增加，在高渗区域形成水包油乳化液，且黏度不断降低，在较低渗区域的油包水乳化液黏度上升，将加急形成黏性指进，前缘排驱效率显著低。因此，乳化液实现流度控制、稳定排驱前缘，极限化采油的关键是乳化液的黏度大于原油黏度，高含水条件下乳化液不发生相态反转，并且在水驱油藏含水饱和度范围乳化液的黏度与含水饱和度成正比但与含油饱和度成反比。
通过添加乳化剂可以调控乳化液的类型，因为乳化剂的亲油亲水性很大程度决定乳化液的类型。国内外学者对此开展了广泛研究，形成了乳化剂的亲油亲水性的多种判定方式，亲油-亲水平衡值HLB、亲水亲油偏差值HLD等。HLB值是根据乳化剂的化学结构、亲水基团和亲油基团的分子量所占的比重计算得到数值。对于非离子表面活性剂，HLB值为4-8易形成油包水乳化液，HLB值为9-12易形成水包油乳化液；HLD值与HLB值的概念相似，但其同时考虑了乳化剂本身和体系如温度、乳化剂类型、原油性质、盐的变化，当HLD＝0，乳化剂从油相转移到水相所需的自由能为0，体系自发曲率处于最低值。但是即使经过精细的分子结构设计，乳化剂也不能在宽跨度含水率范围保证乳化液类型的一致，特别是在高含水率条件仍然形成高内相的油包水乳化液，究其根本原因是高含水条件乳化剂在油-水界面的吸附膜强度不能平衡液滴的拉普拉斯压力，油包水乳化液发生Ostwald熟化，相变为水包油乳化液。油包水乳化液相变为水包油乳化液，乳化液的黏度呈数量级降低，不利于前缘稳定驱油。
两亲性的纳-微米尺度固相粒子吸附在油水界面上，形成的乳化液称为Pickering乳化液。与乳化剂形成的乳化液相比，纳-微米尺度固相粒子在油-水界面产生不可逆吸附，构建物理栅栏，超强抗聚并阻止乳化液Ostwald熟化，形成高内相乳化液。二氧化硅、黏土、氧化铁和原油中的固相物质在界面的吸附稳定乳化液，这些受粒子的尺寸、形状、形貌、密度、浓度、表面覆盖物和润湿性影响。纳-微米尺度固相粒子在油田规模应用的前提是纳-微米尺度固相粒子在油藏环境(温度、矿化度)条件具备良好的稳定性能，然而，未改性的纳-微米尺度固相粒子由于高的表面能，极易发生团聚，油藏环境加剧了团聚行为的发生。因此，形成油藏环境稳定的纳-微米尺度胶态粒子是高内相Pickering乳化液形成并高效驱油的重要前提。
发明内容
本发明主要是克服现有技术中的不足之处，本发明的目的在于提供一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，纳米乳化剂为弱疏水弱亲油纳米胶态粒子，在地层中通过油-水界面的反相弯曲效应形成油包水乳化液，乳化液在油藏含水饱和度条件不发生相变，并且乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，从而自适应控制流度、稳定排驱前缘，实现极限化采油的目标。该方法原理可靠，原材料价廉易得，经济效益突出，具有广阔的工业化应用前景。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案：
一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述纳米乳化剂的制备包括以下步骤：
(1)向500mL三颈瓶中加入80-160g去离子水，然后依次加入5-8g水合三氯化铁和1.2-1.6g水合硫酸亚铁，在室温下搅拌30min～60min，确保充分溶解；
(2)在冰盐浴条件下将0.5-1.2g油溶性表面活性剂溶解在10-30g乙醇中，密封搅拌10-20min，确保充分溶解；
(3)在惰性气体氛围保护下，同时将氨水70-160mL和溶解有油溶性表面活性剂的乙醇溶液分别通过两支滴液漏斗向三颈瓶中匀速滴加2-4h，滴加过程中快速搅动，确保反应体系混合均匀；
(4)滴加结束后继续搅拌1-1.5h，反应结束后对反应产物进行抽滤，收集固体产物，在50℃下真空干燥后研磨得到原位纳米乳化剂。
优选的，所述氨水的质量浓度为25％，所述惰性气体为氮气。
优选的，所述油溶性表面活性剂可根据油藏地质条件和原油黏度选择油溶性表面活性剂的类型和用量，实现纳米乳化剂润湿性的调节，所述油藏地质条件为油藏渗透率大小和非均质性。
优选的，所述原位纳米乳化剂为弱疏水弱亲油纳米胶态粒子，优选为油溶性表面活性剂改性的磁性纳米四氧化三铁。
优选的，所述油溶性表面活性剂为十二胺、油酸二乙醇酰胺、十八烷基伯胺、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或者多种。
进一步地，原位纳米乳化剂油藏应用方法为：
(1)用现场注入水分别配制质量浓度为0.3～2％纳米乳化剂和质量浓度为0.1～0.3％的表面活性剂溶液，搅拌15min～60min，确保充分分散、溶解；
(2)将0.05～0.15倍目标油藏孔隙体积的表面活性剂溶液注入地层；
(3)将0.2～0.6倍目标油藏孔隙体积的纳米乳化剂注入地层；
(4)注入纳米乳化剂后，再注入一定量的油田注入水段塞顶替。
优选的，所述表面活性剂为烷基磺酸纳、烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、羟基磺基甜菜碱、烷醇酰胺、烷基糖苷、α-烯烃磺酸钠、羧甲基纤维素钠、木质素磺酸钠的一种或组合，表面活性剂油-水界面张力在油藏条件达到10- 2mN/m数量级及以下，表面活性剂优选在地层中吸附，降低纳米乳化剂的沿程吸附损失。
优选的，所述纳米乳化剂质量浓度为0.5％，所述表面活性剂质量浓度为0.15％。
优选的，所述油藏应用方法适用于高温高盐在内的所有注水开发油藏及水驱稠油油藏。
优选的，所述的表面活性剂和纳米乳化剂处理距离可通过隔离液段塞大小调节，从而实现原位纳米乳化智能驱油。
表面活性剂优选在地层中吸附，降低纳米乳化剂的沿程吸附损失；
纳米乳化的智能驱油机理为：①表面活性剂在岩石表面吸附后降低原油的粘附功，同时降低油水界面张力，聚集分散油；②在地层剪切作用下纳米乳化剂吸附在油-水界面上，纳米乳化剂的弱油湿性使油-水界面发生反向弯曲，形成油包水Pickering乳化液；③Pickering乳化液比原油黏度高，并且乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，具有自适应流度控制能力，能有效抑制黏性指进，稳定排驱前缘；④油包水Pickering乳化液贾敏效应叠加，增加高含水区域流动阻力，具有深部调剖作用；⑤油包水Pickering乳化液与原油可达到近混相“活塞”式驱替；实现智能驱油，极限化提高原油采收率。
本发明所提供的纳米乳化剂直接用油田注入水分散，比注入水黏度略高，注入性好；在油藏含水饱和度25～85％条件与原油生成动力学稳定的油包水Pickering乳化液，油包水Pickering乳化液在油藏含水饱和度范围不发生相变，Pickering乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，乳化液的黏度是原油黏度的1.5～20倍，乳化液在高渗区的黏度高于低渗区乳化液黏度，从而实现乳化液的流度自适应、稳定排驱前缘，极限化驱油。
有益效果：
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)纳米乳化剂可直接使用注水***配注，占地面积小，体系速溶，配注工艺十分简便；
(2)纳米乳化剂具备聚合物流度控制和表面活性剂改善水-油-岩性质双重作用；
(3)产出液处理难度小，可在外加磁场条件下实现产出液破乳；
(4)应用范围广，适用高温高盐在内的所有注水开发油藏及部分稠油油藏；
(5)经济效益突出，能够大幅度提高水驱油藏的采收率，应用前景非常广阔。
附图说明
图1为纳米乳化剂微观图；
图2为纳米乳化剂的油-水-固三相接触角图；
图3为纳米乳化剂形成油包水Pickering乳化液的微观图；
图4为原位纳米乳化智能驱油的驱油效果图；
图5为表面活性剂与纳米分散液组合段塞的驱油效果图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
(1)一种原位纳米乳化剂的合成
(a)原位纳米乳化剂1的合成
向500mL三颈瓶中加入80g去离子水，然后依次加入5g水合三氯化铁和1.2g水合硫酸亚铁，在室温下搅拌45min～60min，确保充分溶解。在冰盐浴条件下将0.75g油酸二乙醇酰胺溶解在12g乙醇中，密封搅拌15min，确保充分溶解。在氮气保护下，同时将25％的75mL氨水和溶解有油溶性表面活性剂的乙醇溶液通过两支滴液漏斗向三颈瓶中匀速滴加2h，滴加过程中快速搅动，确保反应体系混合均匀。滴加结束后继续搅拌1h。反应结束后对反应产物进行抽滤，收集固体产物，在50℃下真空干燥后研磨得到纳米乳化剂1。
(b)原位纳米乳化剂2的合成
向500mL三颈瓶中加入100g去离子水，然后依次加入6g水合三氯化铁和1.4g水合硫酸亚铁，在室温下搅拌60min，确保充分溶解。在冰盐浴条件下将0.6g十二胺溶解在15g乙醇中，密封搅拌15min，确保充分溶解。在氮气保护下，同时将25％的100mL氨水和溶解有油溶性表面活性剂的乙醇溶液通过两支滴液漏斗向三颈瓶中匀速滴加2.5h，滴加过程中快速搅动，确保反应体系混合均匀。滴加结束后继续搅拌1h。反应结束后对反应产物进行抽滤，收集固体产物，在50℃下真空干燥后研磨得到纳米乳化剂2。
(c)原位纳米乳化剂3的合成
向500mL三颈瓶中加入120g去离子水，然后依次加入8g水合三氯化铁和1.6g水合硫酸亚铁，在室温下搅拌60min，确保充分溶解。在冰盐浴条件下将1.2g十八烷基伯胺溶解在30g乙醇中，密封搅拌15min，确保充分溶解。在氮气保护下，同时将25％的120mL氨水和溶解有油溶性表面活性剂的乙醇溶液通过两支滴液漏斗向三颈瓶中匀速滴加3h，滴加过程中快速搅动，确保反应体系混合均匀。滴加结束后继续搅拌1.5h。反应结束后对反应产物进行抽滤，收集固体产物，在50℃下真空干燥后研磨得到纳米乳化剂3。
(d)原位纳米乳化剂4的合成
向500mL三颈瓶中加入160g去离子水，然后依次加入7.5g水合三氯化铁和1.6g水合硫酸亚铁，在室温下搅拌60min，确保充分溶解。在冰盐浴条件下将1.2g聚氧乙烯脂肪醇醚溶解在30g乙醇中，密封搅拌15min，确保充分溶解。在氮气保护下，同时将25％的160mL氨水和溶解有油溶性表面活性剂的乙醇溶液通过两支滴液漏斗向三颈瓶中匀速滴加4h，滴加过程中快速搅动，确保反应体系混合均匀。滴加结束后继续搅拌1.5h。反应结束后对反应产物进行抽滤，收集固体产物，在50℃下真空干燥后研磨得到纳米乳化剂4。
(2)一种原位纳米乳化剂的表征
(a)纳米乳化剂的粒径分布
将20mg实施例1(a)合成的纳米乳化剂分散在4mL的乙醇中，密封超声15min得到纳米乳化剂分散液，然后逐滴滴加在铜网上，室内晾干。用透射电子显微镜(TEM，日立H-9500)在点分辨率为
加速电压300kV条件观察纳米乳化剂干燥状态的微观形貌，如图1所示。TEM微观形貌图显示，纳米乳化剂的分散性良好，粒度均匀，中值粒径80nm。
(b)表面活性剂、纳米乳化剂的油-水界面张力
分别配制矿化度为0.3×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.01×104mg/L)编号1#，1.5×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.02×104mg/L)编号2#，3×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.05×104mg/L)编号3#，5×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.07×104mg/L)编号4#及10×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.1×104mg/L)编号5#的矿化水，搅拌1小时，将不同矿化水平均分配为两份，分别标注1#-1和1#-2，其余编号以此类推。
在1#-1中依次加入0.1％的脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、0.05％的羟基磺基甜菜碱，在2#-1中依次加入0.08％的烷基糖苷、0.07％的α-烯烃磺酸钠，在3#-1中依次加入0.12％的羟基磺基甜菜碱、0.08％的烷基苯磺酸钠，在4#-1中依次加入0.15％的α-烯烃磺酸钠、0.05％木质素磺酸钠，在5#-1中依次加入0.1％的羟基磺基甜菜碱、0.1％的α-烯烃磺酸钠；搅拌30min，获得表面活性剂体系。在1#-2、2#-2、3#-2、4#-2、5#-2中分别加入实施例1(a)合成的0.5％纳米乳化剂，搅拌溶解1小时，获得1(a)纳米乳化剂分散液；重复1(a)纳米乳化剂分散液的配制方法，配制质量浓度为0.5％的1(b)、1(c)和1(d)纳米乳化剂分散液。
在80℃条件用TX500C旋转滴界面张力仪测定表面活性剂、纳米乳化剂与两种脱气原油(80℃、剪切速率10s-1条件的黏度分别为8.6mPa·s，32.2mPa·s)的界面张力(IFT)，测定时间2h，获得稳定的界面张力值。表面活性剂在0.3～10×104mg/L的矿化水条件，均能使油水的界面张力保持为10-2mN/m数量级及以下，表明表面活性剂在油藏条件有良好聚集分散油的能力。纳米乳化剂在0.3～10×104mg/L矿化水条件的油水界面张力为10-1～10mN/m(未用油溶性表面活性剂改性的磁性纳米四氧化三铁的油-水界面张力50-60mN/m)，表明经过油溶性表面活性剂改性的纳米乳化剂的表面有一定的活性物质，能有效吸附在油-水界面上并使油-水界面发生弯曲。实验结果见表1和表2：
表1表面活性剂及纳米乳化剂与原油的稳定界面张力对比
表2纳米乳化剂与原油的稳定界面张力
(c)纳米乳化剂的润湿性
将实施例1合成的纳米乳化剂均匀铺展在石英载玻片上，在矿化度为5×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.07×104mg/L)的水相环境，用HARHE-SPCA接触角测定仪(Haako,中国)测定纳米乳化剂的油-水-固三相接触角，如图2所示。纳米乳化剂的接触角125.9°，证明了纳米乳化剂弱疏水弱亲油性。
(d)纳米乳化剂分散液与原油形成乳化液的黏度(不同油水比)
配制矿化度为10×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度为0.1×104mg/L)的矿化水，分别加入实施例1(a)-1(d)合成的纳米乳化剂，配制成质量浓度0.6％纳米乳化剂，搅拌溶解1小时，获得纳米乳化剂分散液。在量程为80mL的特制量筒中，将纳米乳化剂分散液和两种脱气原油(80℃、剪切速率10s-1条件的黏度分别为8.6mPa·s，32.2mPa·s)按水油体积比为2:8、3:7、4:6、5:5、6:4、7:3、8:2、8.5:1.5(含水率依次为20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、85％)配制总体积为50mL混合、密封；然后在80℃油浴条件，搅拌1h，观察乳化情况，搅拌结束后，用高温高压流变仪在80℃条件，剪切速率10s-1测试乳化液表观黏度，见表3和表4。
表3不同水油比条件纳米乳化剂分散液与8.6mPa·s原油形成乳化液的黏度
表4不同水油比条件纳米乳化剂分散液与32.2mPa·s原油形成乳化液的黏度
本发明所提供的纳米乳化剂在油藏含水饱和度25～85％条件与原油生成动力学稳定的油包水Pickering乳化液，Pickering乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，乳化液的黏度是原油黏度的1.5～20倍，根据油藏的渗透率和非均质性可以选择纳米乳化剂的类型，乳化液在高渗区的黏度高于低渗区乳化液黏度，从而实现乳化液的流度自适应、稳定排驱前缘，极限化驱油。
(e)含水率为85％的油包水Pickering乳化液的微观形貌
纳米乳化剂在剪切诱导下，吸附在油水界面，由于纳米乳化剂的弱油湿性，油-水界面发生反向弯曲，形成油包水Pickering乳化液，Pickering乳化液比原油黏度高，在含水率20～85％条件，Pickering乳化液无相变，并且乳化液的黏度与含水率成正比与含油率成反比，体现了乳化液在油藏条件的自适应控制流度、稳定排驱前缘，智能驱替特征。含水率为85％的乳化液的微观形貌(纳米乳化剂1(a)分散液与32.2mPa·s原油体积比8.5:1.5)如图3所示，证明在很高含水率条件的油包水Pickering乳化液仍然没有发生相变(形成水包油乳化液)。
(f)原位纳米乳化剂提高采收率性能(油藏应用方法)
配制矿化度为10×104mg/L(Ca2+、Mg2+浓度0.1×104mg/L)的矿化水，分为两份；一份加入0.1％的羟基磺基甜菜碱、0.1％的α-烯烃磺酸钠，配制成质量浓度为0.2％的表面活性剂溶液，搅拌30min；另外一份加入实施例1(a)合成的纳米乳化剂，配制成质量浓度0.6％纳米乳化剂，搅拌溶解1小时，获得纳米乳化剂分散液。作为对比实验用相同的矿化水(总矿化度10×104mg/L，其中Ca2+、Mg2+浓度0.1×104mg/L)配制浓度为0.2％的羟基磺基甜菜碱与α-烯烃磺酸钠的复配表面活性剂溶液(羟基磺基甜菜碱与α-烯烃磺酸钠质量比1/1)；另外配制用上述相同矿化水配制质量浓度为0.6％的纳米四氧化三铁(市售，平均粒径100nm)分散液。人造三层非均质岩心两根(45×45×300mm长岩心，气测渗透率300/500/2000mD，孔隙度分别为18.7％、19.3％)，实验温度80℃，原油黏度32.2mPa·s，原始含油饱和度59-63％。在水驱阶段(水驱速度1.0mL/min)，受不利的水油流度比和渗透率极差的影响，两根岩心的水驱效率均低，含水率98％的采收率为32-34％左右。随后注入0.08倍孔隙体积表面活性剂溶液(注入速度1.0mL/min)，表面活性剂在岩石表面吸附后降低原油的黏附功，同时降低油水界面张力，聚集高渗区的分散油；然后注入0.4倍孔隙体积的纳米乳化剂分散液，注入压力升高、出口端观察到油包水乳状液，即使在高含水率条件仍然形成油包水乳状液。油包水乳状液在高中低渗透层具有优异的流动控制能力，另一方面油包水乳状液具与原油形成近混相驱替，大幅度提高原油的采收率至35％，累计采收率达67％，驱替效果见图4。作为对比实验，水驱至含水率为98％后注入0.08倍孔隙体积表面活性剂溶液(注入速度1.0mL/min)，随后注入0.4倍孔隙体积的纳米四氧化三铁分散液，表面活性剂在岩石表面吸附后降低原油的黏附功，同时降低油水界面张力，聚集高渗区的分散油，纳米四氧化三铁分散液的纳米效应和在高渗孔隙中的调控作用能提高波及体积，表面活性剂和纳米四氧化三铁分散液及后续水驱提高采收率24％，累计采收率58％，驱油效果见图5。通过对比实验证明，本发明的原位纳米乳化剂比简单的表面活性剂与纳米分散段塞组合在相同浓度和用量条件下，提高采收率高9％。
以上表征数据及上述实验结果表明，纳米乳化的智能驱油机理为：①表面活性剂在岩石表面吸附后降低原油的粘附功，同时降低油水界面张力，聚集分散油；②在地层剪切作用下纳米乳化剂吸附在油-水界面上，纳米乳化剂的弱油湿性使油-水界面发生反向弯曲，形成油包水Pickering乳化液；③Pickering乳化液比原油黏度高，并且乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，具有自适应流度控制能力，能有效抑制黏性指进，稳定排驱前缘；④油包水Pickering乳化液贾敏效应叠加，增加高含水区域流动阻力，具有深部调剖作用；⑤油包水Pickering乳化液与原油可达到近混相“活塞”式驱替；实现智能驱油，极限化提高原油采收率。
本发明所提供的纳米乳化剂直接用油田注入水分散，比注入水黏度略高，注入性好；在油藏含水饱和度25～85％条件与原油生成动力学稳定的油包水Pickering乳化液，油包水Pickering乳化液在油藏含水饱和度范围不发生相变，Pickering乳化液的黏度与地层含水饱和度成正比与地层含油饱和度成反比，乳化液的黏度是原油黏度的1.5～20倍，乳化液在高渗区的黏度高于低渗区乳化液黏度，从而实现乳化液的流度自适应、稳定排驱前缘，极限化驱油。
以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述纳米乳化剂的制备包括以下步骤：
(1)向500mL三颈瓶中加入80-160g去离子水，然后依次加入5-8g水合三氯化铁和1.2-1.6g水合硫酸亚铁，在室温下搅拌30min～60min，确保充分溶解；
(2)在冰盐浴条件下将0.5-1.2g油溶性表面活性剂溶解在10-30g乙醇中，密封搅拌10-20min，确保充分溶解；
(3)在惰性气体氛围保护下，同时将氨水70-160mL和溶解有油溶性表面活性剂的乙醇溶液分别通过两支滴液漏斗向三颈瓶中匀速滴加2-4h，滴加过程中快速搅动，确保反应体系混合均匀；
(4)滴加结束后继续搅拌1-1.5h，反应结束后对反应产物进行抽滤，收集固体产物，在50℃下真空干燥后研磨得到原位纳米乳化剂。
2.如权利要求1所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述氨水的质量浓度为25％，所述惰性气体为氮气。
3.如权利要求1所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述油溶性表面活性剂可根据油藏地质条件和原油黏度选择油溶性表面活性剂的类型和用量，实现纳米乳化剂润湿性的调节，所述油藏地质条件为油藏渗透率大小和非均质性。
4.如权利要求1所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述原位纳米乳化剂为弱疏水弱亲油纳米胶态粒子，优选为油溶性表面活性剂改性的磁性纳米四氧化三铁。
5.如权利要求1所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述油溶性表面活性剂为十二胺、油酸二乙醇酰胺、十八烷基伯胺、聚氧乙烯脂肪醇醚中的一种或者多种。
6.如权利要求1-5所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述原位纳米乳化剂油藏应用方法为：
(1)用现场注入水分别配制质量浓度为0.3～2％纳米乳化剂和质量浓度为0.1～0.3％的表面活性剂溶液，搅拌15min～60min，确保充分分散、溶解；
(2)将0.05～0.15倍目标油藏孔隙体积的表面活性剂溶液注入地层；
(3)将0.2～0.6倍目标油藏孔隙体积的纳米乳化剂注入地层；
(4)注入纳米乳化剂后，再注入一定量的油田注入水段塞顶替。
7.如权利要求6所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述表面活性剂为烷基磺酸纳、烷基苯磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚磺酸钠、羟基磺基甜菜碱、烷醇酰胺、烷基糖苷、α-烯烃磺酸钠、羧甲基纤维素钠、木质素磺酸钠的一种或组合，表面活性剂油-水界面张力在油藏条件达到10-2mN/m数量级及以下。
8.如权利要求6所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述纳米乳化剂质量浓度为0.5％，所述表面活性剂质量浓度为0.15％。
9.如权利要求6所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述油藏应用方法适用于高温高盐在内的所有注水开发油藏及部分水驱稠油油藏。
10.如权利要求6所述的一种原位纳米乳化剂的制备及油藏应用方法，其特征在于，所述的表面活性剂和纳米乳化剂处理距离可通过隔离液段塞大小调节，从而实现原位纳米乳化智能驱油。
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