一种基于表面活性剂的CO2驱油藏非均相超分子包合增效体系及其制备方法与应用

本发明属于油田化学，具体涉及一种基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系及其制备方法与应用。

背景技术：

1、公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

2、近年来，注气提高采收率技术备受关注，co2驱油提高采收率技术作为温室气体资源化利用的一种有效方法日益受到重视。这项技术不仅能满足油田开发的需求，还可以解决co2的封存问题，保护大气环境。该技术不仅适用于常规油藏，还适用于低渗、特低渗油藏，可以明显提高原油采收率。

3、气窜是气驱开发到一定阶段的必然结果，其中co2的黏性指进、重力超覆和储层的非均质性等客观因素会加剧气窜。气窜导致注入co2气体的无效利用，加剧co2驱开发矛盾，同时气窜后大量产出co2存在安全风险，最终提高采收率无法达到理想效果。

4、针对co2驱气窜难题，专利文献cn 114989796 a中提到的泡沫防窜材料，具有良好的耐高温、抗盐特性；但是泡沫属于热力学不稳定体系，因此稳定性较差。专利文献cn103497748a中提到的聚合物防窜材料，可以有效封堵地层中的大孔道，降低聚合物的产出，提高原油采收率；但是单一的聚合物存在强度不够等缺点。专利文献cn 117304910a中提到的凝胶防窜材料，高温稳定性好，并且对储层伤害低；但是凝胶体系的初始黏度高，注入性一般。纳米微球是目前发展较快、应用较广的水驱用调堵剂，而常规的纳米微球在超临界co2酸性条件下(ph约为2～3)不稳定易降解，深部气驱封窜效果受到限制。

5、为了解决上述问题，提出本发明。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的不足，本发明提供一种基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系及其制备方法与应用。本发明非均相超分子包合增效体系具有耐酸性和较好的稳定性，在超临界co2酸性条件下(ph约为2～3)稳定；具有剪切恢复性，注入时在高剪切条件下体系的黏度降低，易注入，地下发生超分子作用实现原位增黏。本发明非均相超分子包合增效体系能够有效实现气窜通道的封堵，封堵效果好，从而能够提高co2的波及体积和驱替效率。

2、本发明是通过如下所述的技术方案实现的：

3、一种基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系，包括如下质量份数的原料组成：耐酸型疏水聚合物微球0.1-0.2份，耐酸型环糊精聚合物1-2份，表面活性剂1-3份，水800-1200份。

4、根据本发明优选的，基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系，包括如下质量份数的原料组成：耐酸型疏水聚合物微球0.1份，耐酸型环糊精聚合物1.5份，表面活性剂2份，水1000份。

5、根据本发明优选的，耐酸型疏水聚合物微球的粒径为50～300nm。

6、根据本发明优选的，耐酸型疏水聚合物微球的制备方法，包括步骤：

7、(1)将白油、span80、tween80混合均匀得到油相；

8、(2)将丙烯酰胺(am)、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(c16dmaac)、二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)充分溶于水中，调节体系ph值，加入n，n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)混合均匀，得到水相；

9、(3)将水相滴加至油相中，然后依次滴加过硫酸铵水溶液和亚硫酸氢钠水溶液，经反应，洗涤、干燥、研磨得耐酸型疏水聚合物微球。

10、优选的，步骤(1)中，白油、span80、tween80的质量比为35-40:2-3:0.5-1.5，优选为39:2.7:0.9。

11、优选的，步骤(2)中，丙烯酰胺(am)、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵(c16dmaac)、二甲基二烯丙基氯化铵(dmdaac)、n，n-亚甲基双丙烯酰胺(mba)和水的质量比为5-6:0.1-0.2:0.1-0.2:0.04-0.06:15-30，优选为5.25:0.105:0.105:0.0546:21。

12、优选的，步骤(2)中，使用质量浓度为10％-50％的氢氧化钠水溶液调节体系ph值为7。

13、优选的，步骤(3)中，水相的滴加速率为每秒1-5滴，滴加是在搅拌条件、保护气体保护下进行的。进一步优选的，保护气体为氮气或氩气。

14、优选的，步骤(3)中，水相中丙烯酰胺的质量和油相的质量比为5-6:40-45。

15、优选的，步骤(3)中，过硫酸铵水溶液和亚硫酸氢钠水溶液的滴加速率为每秒1-5滴，滴加是在搅拌条件、保护气体保护下进行的。进一步优选的，保护气体为氮气或氩气。

16、优选的，步骤(3)中，过硫酸铵水溶液和亚硫酸氢钠水溶液的质量浓度均为0.02％-0.2％，其中，过硫酸铵和亚硫酸氢钠的质量比为1:1；过硫酸铵和水相中丙烯酰胺的质量比为1:475-785。

17、优选的，步骤(3)中，反应温度为25-40℃，反应时间为2-6h，反应是在搅拌条件、保护气体保护下进行。进一步优选的，保护气体为氮气或氩气。

18、根据本发明，耐酸型疏水聚合物微球的结构示意如下：

19、

20、根据本发明优选的，耐酸型环糊精聚合物包括如下质量份数的原料制备得到：亲水聚合单体5-15份，疏水单体0.1-1份，耐酸单体0.1-1份，引发剂0.01-0.1份，含有环糊精基团的链转移剂0.01-0.1份，水10-20份。

21、优选的，耐酸型环糊精聚合物包括如下质量份数的原料制备得到：亲水聚合单体10份，疏水单体0.2份，耐酸单体0.3份，引发剂0.022份，含有环糊精基团的链转移剂0.022份，水15份。

22、优选的，亲水聚合单体为丙烯酰胺和丙烯酸，丙烯酰胺和丙烯酸的质量比为5-9:3。

23、优选的，疏水单体为n-十八烷基丙烯酰胺。

24、优选的，耐酸单体为二甲基二烯丙基氯化铵。

25、优选的，引发剂为过硫酸钾和亚硫酸氢钠，过硫酸钾和亚硫酸氢钠的质量比为2-4:1。

26、优选的，含有环糊精基团的链转移剂为raft链转移剂，结构式如下：

27、

28、优选的，耐酸型环糊精聚合物的制备方法包括步骤：

29、将亲水聚合单体、疏水单体、耐酸单体和含有环糊精基团的链转移剂充分分散于水中，调节体系ph至弱碱性；加入引发剂水溶液，经反应，然后经沉淀提纯、干燥、造粒，得到耐酸型环糊精聚合物。

30、进一步优选的，使用质量浓度为30-50％的氢氧化钠水溶液调节体系ph至7-8，优选为7.3-7.6。

31、进一步优选的，引发剂水溶液的质量浓度为0.01-0.05g/ml。

32、进一步优选的，反应条件如下：保护气体保护、40-70℃下搅拌反应至体系变黏稠，然后保护气体保护、40-70℃下静置反应4-7h；优选的，保护气体为氮气或氩气，反应的温度为45℃，静置反应时间为6h。

33、根据本发明优选的，表面活性剂为双子甜菜碱型表面活性剂，结构式如下：

34、

35、上述基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系的制备方法，包括步骤：

36、将耐酸型疏水聚合物微球充分分散于水中，经膨胀反应得到微球分散液；加入耐酸型环糊精聚合物、表面活性剂，充分混合分散均匀，经老化反应，得到基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系。

37、根据本发明优选的，将耐酸型疏水聚合物微球分散于水中，室温200-400r/min搅拌4-6h以充分分散；优选的，搅拌速率为300r/min，搅拌时间为5h。

38、根据本发明优选的，膨胀反应温度为40-60℃，膨胀反应时间为24-36h，膨胀反应是在50-200r·min-1搅拌条件下进行的；优选的，膨胀反应温度为40℃，膨胀反应时间为24h。

39、根据本发明优选的，老化反应温度为40-50℃，老化反应时间为36-72h；优选的，老化反应温度为40℃，老化反应时间为72h。

40、上述基于表面活性剂的co2驱油藏非均相超分子包合增效体系的应用，应用于co2驱油藏封堵气窜通道。

41、本发明的技术特点和有益效果在于：

42、1.本发明co2驱油藏非均相超分子包合增效体系核心组分疏水聚合物微球和环糊精聚合物本身都具有较好的耐酸性和稳定性：微球在酸性条件下可膨胀、聚合物在酸性条件下有较好的表观黏度，使得本发明非均相超分子包合增效体系在超临界co2酸性条件下(ph约为2～3)能够稳定使用。

43、2.本发明环糊精聚合物的合成引入新的raft聚合方法，可控制分子量及分子结构，降低剪切损失，小分子量聚合物初始黏度低，易注入，地下发生超分子作用实现原位增黏。本发明链转移剂中引入了环糊精基团，使其在应用中能将环糊精基团引入到聚合物的两端，便于与微球表面的疏水长链发生主客体包合作用。本发明raft链转移剂的加量需要适宜；如果加量太多，导致聚合物链很短，分子量过低，会使黏度下降，影响超分子包合增效体系的效果；加量太少，则会导致主客体包合作用太弱，增黏效果不明显，影响超分子包合增效体系的效果。

44、3、常规聚合物微球在酸性条件下不稳定易降解，有效期短，且膨胀性能和深部封窜效果受到限制；本发明向聚合微球中引入耐酸单体，增强了聚合物微球的耐酸性。本发明疏水聚合物微球可以与本发明的环糊精聚合物发生主客体包合作用，使聚合物网状结构更密集，从而增大黏度；其次就是实现气窜通道的封堵，从而能够提高co2的波及体积和驱替效率。

45、4.本发明引入的双子甜菜碱型表面活性剂一方面可以与疏水聚合物微球表面疏水基团和环糊精聚合物上的疏水基团发生疏水缔合作用，增强非均相超分子包合增效体系中颗粒之间介质的黏度，还可以使非均相超分子包合增效体系整体具有表面和界面活性，便于在多孔介质中乳化或者驱替残余油。因此，本发明使用特定种类的表面活性剂，一方面可以发生疏水缔合作用，一方面能够降低界面张力。

46、5.本发明co2驱油藏非均相超分子包合增效体系组分之间有相互作用：体现在疏水聚合物微球和环糊精聚合物的主客体包合作用，疏水聚合物微球与表面活性剂之间的疏水缔合作用，环糊精聚合物与表面活性剂之间的疏水缔合作用。

47、6.本发明非均相超分子包合增效体系强于传统的颗粒增效体系，传统颗粒与颗粒之间在地层中的介质是水，很容易被气体突破，而本发明的非均相超分子包合增效体系，颗粒与颗粒之间在地层中的介质是环糊精聚合物、表面活性剂等黏度较高的复合增效体系，此外环糊精聚合物和表面活性剂均可与颗粒表面发生相互作用，可以起到交联剂的作用，把颗粒与颗粒黏接起来。表面活性剂与环糊精聚合物也可以发生疏水缔合作用，但是这种作用不强，在一定强剪切作用下，可剪切变稀，易于注入，但是这种剪切是可逆的，当剪切消失后，由于自组装作用，黏度又重新恢复。本发明非均相超分子包合增效体系对于气窜通道具有较好的封堵性能，从而能够提高co2的波及体积和驱替效率。