高矿化度地层水低渗透油藏耐盐型纳米驱油剂的制备方法与流程

本发明属于油田提高原油采收率，具体涉及高矿化度地层水低渗透油藏耐盐型纳米驱油剂的制备方法。

背景技术：

1、近年来，石油随着勘探开发进程的推进，优质资源越来越少，特、超低渗透和致密储层等低品位资源在新增资源中占70％以上。低渗透油藏产量贡献已占40.3％，预计2035年占比将达50％，动用储量79.0亿吨，占41.3％，新增储量占比达90％以上，低渗透油藏已经成为长期稳产目标实现的重要资源。目前已开发低渗透油藏含水84.3％，采出程度15.6％，传统水驱调控适应性差；特低渗透油藏含水63.5％，采出程度9.9％；超低渗透油藏难以建立有效驱替系统，动态采收率仅为10～12％，比标定采收率低7～10个百分点。低品位资源开采难度和成本日益增加，新增探明储量动用程度低，常规水驱有效压力系统建立缓慢，产量持续递减，无稳产期，体积压裂后单井产量递减快，因此需要研发新型驱油技术提高水驱效率，补充地层能量。

2、纳米技术起源于20世纪80年代末，随着纳米技术的快速发展，纳米材料的应用领域也逐步扩大。近年来，纳米材料已被广泛应用于石油工业中，纳米粒子分散体系由于自身尺寸特性使其具有潜在的降压增注和增产效果。纳米驱油主要是通过改变分离压作用，集合体系产生的降低毛细管压力、润湿性反转、降低界面张力等辅助作用，将油滴从岩石表面剥离，进而提高采收率。miranda等利用分子动力学模拟的方法从分子水平研究了储层表面润湿性及流体扩散性，进而系统考察了不同官能团修饰的纳米硅粒子体系在不同矿化度介质中的稳定性和流变性，从降低油与纳米粒子间界面张力的角度分析了可用于驱油的纳米粒子体系，模拟结果显示具有羟基表面的纳米硅粒子与油相界面张力最低，为0.913n/m，但远低于驱油材料实际需求，需要进一步攻关研究纳米粒子在驱油技术方面的难题。

3、朱红、夏建华、孙正贵等(纳米二氧化硅在三次采油中的应用研究[j].石油学报，2006年11月)报道将二氧化硅的无水乙醇分散液100ml置入三口250ml烧瓶中，在均匀搅拌的情况下逐滴加入一定量的kh570(硅烷偶联剂)的乙醇溶液，在一定温度下继续反应3h,然后进行离心、陈化,即得白色粉末。将纳米二氧化硅、改性纳米二氧化硅分别与油田驱油中广泛应用的石油磺酸盐组成复合体系，采用tx500界面张力仪测定了该复合体系降低油水界面张力的能力。研究结果表明：表面活性剂总浓度为1％时，石油磺酸盐、纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合体系能使油水界面张力降低至0.01mn/m左右，改性纳米二氧化硅-石油磺酸盐复合体系能使油水界面张力降低至3.37×10-3mn/m左右。改性纳米二氧化硅加入石油磺酸盐显著地降低了油水界面张力，从而提高了原油的采收率。由于其稳定性能，需要加入表面活性剂以辅助溶液稳定性，主要是通过降低油水界面张力来驱油，故提高采收率有限。

4、冯晓羽、喉吉瑞和程婷婷等(油酸改性纳米tio2的制备及其驱油性能评价[j].油田化学，2019年6月)报道：纳米颗粒驱油技术在低渗油藏有较好的驱油效果，但纳米颗粒作为驱油剂在水溶液中的团聚并堵塞地层小孔隙的问题，一直未得到很好的解决。本文使用低成本的油酸对纳米tio2进行表面改性，采用红外光谱分析仪、扫描电镜和zeta电位分析仪分析了改性纳米tio2的结构和形貌。并通过低渗透岩心模拟驱油实验优选合理的驱油体系。研究表明，使用油酸对纳米tio2表面进行改性，当反应物摩尔比为1∶1，在60℃条件下反应4h时，改性得到的纳米tio2在水溶液中稳定性最好。红外光谱测定证明了油酸基团成功接枝到纳米tio2表面。改性后的纳米tio2颗粒分散稳定性得到大幅提升，粒径的测试结果显示纳米tio2在水溶液中的平均粒径为246.7nm。质量分数为0.05％的改性前后的纳米tio2体系在亲水载玻片表面的接触角分别29.95o、81.44o，油水界面张力值分别为0.475和0.74mn/m，说明改性tio2颗粒提高采收率的机理依然是主要依靠改变岩石润湿性和降低油水界面张力两方面。对于渗透率范围在9×10-3-12×10-3μm2的低渗油藏，合理注入体系为0.1％改性纳米tio2+0.05％op-10，注入体积为0.3pv，提高采收率达到15％。纳米tio2溶液不仅能降低注入水的压力，而且能提高低渗透油藏的采收率。本文制定的改性纳米颗粒粒径大于100nm，其纳米效果已经逐步变差，无法体现纳米效应。因此，在改性过程中控制改性后的粒径是一个十分重要的问题。

5、cn201811217629.6徐典宏公开了超分散型纳米白炭黑的制备方法，本发明目的在于提供一种填充溶聚丁苯橡胶的超分散型纳米白炭黑的制备方法。该发明首先对聚醚多元醇和硅烷偶联剂进行共聚反应，其生成产物有机硅/聚醚多元醇共聚物对纳米白炭黑粒子表面进行多点锚固改性，而后采用酸酐和卤化剂对溶聚丁苯橡浆进行酰卤化处理，最后包覆在纳米白炭黑粒子表面形成一种连接强度高的阻隔层达到分离纳米白炭黑粒子的方法，同时也改善纳米白炭黑与溶聚丁苯橡胶的相容性，赋予纳米白炭黑在溶聚丁苯橡胶体系里的超分散性。本发明改性成本低、环境污染小。该方法主要是适用于橡胶制造行业，在油田开发提高采收率专业应用受限，因此也需要开发在高矿化度地层水中分散性能好的能提高原油采收率的纳米二氧化硅材料。

6、hendraningrat等(hendraningratluky，li shidong，torsaeter ole.acoreflood investigation of nanofluid enhanced oil recovery[j].journal ofpetroleum science and engineering，2013，111:128－138.)报道以憎油亲水型纳米sio2为分散相，过滤好的地层水配制的盐水为分散介质，制得纳米sio2溶液。通过接触角、界面张力的测定等实验对该溶液的性能进行了测试。实验结果表明，纳米sio2溶液能降低油水界面张力和液相接触角，使岩石的润湿性反转，且界面张力和接触角的减小程度随着纳米sio2用量的增加而增大。通过室内岩心驱替实验，确定了当纳米sio2的质量分数为0.05％时，低渗透砂岩油藏的原油采收率最高；但是过高的纳米sio2用量(＞0.1％)会引起纳米颗粒自身产生团聚而堵塞孔隙网络，导致多孔介质绝对渗透率的降低，最终使原油采收率下降。

7、由于纳米粒子粒径小、比表面积大、高表面自由能，纳米颗粒间易自发团聚沉降，溶液分散体系的稳定性影响其应用效果。实验表明，用高矿化度地层水来配制纳米驱油剂溶液时，纳米粒子的稳定性差、易产生团聚沉淀形成较大颗粒，则散失了纳米材料的特殊作用，有时甚至堵塞孔喉导致注入压力升高或者注不进驱替溶液，反而对驱油有负面作用。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供高矿化度地层水低渗透油藏耐盐型纳米驱油剂的制备方法，制备的驱油剂能够提高低渗透水驱采收率。

2、本发明所采用的技术方案是，高矿化度地层水低渗透油藏耐盐型纳米驱油剂的制备方法，具体按照以下步骤实施：

3、步骤1、在搅拌条件下将疏水修饰剂溶液加入纳米二氧化硅乳液中，升温至48-52℃并恒温反应0.8-1.1h，然后升温至75-80℃并恒温反应0.8-1.1h，冷却至25-30℃得到表面疏水改性的纳米二氧化硅的混合液；

4、步骤2、搅拌条件下再将含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂溶液缓慢滴加入表面疏水改性的纳米二氧化硅的混合液，升温至45-50℃并恒温反应0.8-1.1h，然后升温至75-80℃并恒温反应0.8-1.1h，冷却至25-30℃得到表面含巯基的疏水改性的纳米二氧化硅混合液；再在搅拌条件下滴加氧化剂，升温至75-80℃且恒温0.8-1.1h，冷却至常温25℃，得到表面修饰纳米二氧化硅混合液；

5、步骤3、将表面修饰纳米二氧化硅混合液进行离心分离，弃去上部清液，将下部胶体进行洗涤后，得到高矿化度地层水低渗透油藏耐盐型纳米驱油剂。

6、本发明的特点还在于：

7、步骤1中纳米二氧化硅乳液的制备方法为：将纳米二氧化硅微球与去离子水以质量比为3-4：20混合后，在乳化机乳化10-20min，超声振荡30-50min，使二者分散均匀，得到纳米二氧化硅乳液。

8、纳米二氧化硅微球的直径为10-50nm。

9、疏水修饰剂溶液包括疏水修饰剂和有机溶剂，疏水修饰剂的质量分数为10-20％疏水修饰剂与纳米二氧化硅微球的质量比为1:3-1:5。

10、含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂溶液包括含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂和有机溶剂，含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂质量分数为10-20％，含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂与纳米二氧化硅微球的质量比为1:10-1:15。

11、有机溶剂为吡咯烷酮、n-甲基吡咯烷酮及衍生物、四氢吡咯、四氢呋喃中的一种或几种的组合。

12、氧化剂与含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂摩尔比为1:1-1:1.05。

13、疏水修饰剂为三甲基氯硅烷、丙基氯硅烷、三异丙基氯硅烷、三乙基氯硅烷、二甲基氯硅烷、叔丁基二甲基氯硅烷中的一种或几种的组合。

14、含巯丙基三甲氧基硅烷修饰剂为3-巯丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三乙氧基硅烷和3-巯丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种或几种的组合。

15、氧化剂为过氧化氢、过碳酸钠、过氧乙酸、过氧苯甲酰、过氧二叔丁基中的一种或几种的组合。

16、本发明有益效果是：

17、本发明高矿化度地层水低渗透油藏耐盐型纳米驱油剂的制备方法，采用两种不同的修饰剂连续对二氧化硅纳米进行改性和磺化处理，其制备工艺简单，反应条件温和，适合于工业化生产。所制备的纳米驱油剂具有很高耐盐性，水溶液分散体系具有很强的稳定性、良好的注入性、优异的洗油效率，能够极大的提高低渗透水驱采收率。