《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》是中國石油大學（華東）於2013年11月21日申請的專利，該專利的公布號為CN103589414A，授權公布日為2014年2月19日，發明人是戴彩麗、趙光、由慶、趙明偉。
《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》屬於油田化學領域，具體地，涉及一種鋯凍膠分散體複合驅油體系。鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括多尺度鋯凍膠分散體、聚醚型非離子表面活性劑和配液水；多尺度鋯凍膠分散體在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.16%～0.24%；聚醚型非離子表面活性劑在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.1%～0.4%；餘量為水，各組分質量分數之和為100%。該發明的多尺度鋯凍膠分散體與聚醚型非離子表面活性劑具有良好的協同效應，可使油水界面張力降低到10毫牛/米數量級，顯著提高驅油劑的洗油效率，避免二元複合驅或三元複合驅中聚合物粘度散失帶來的不利影響，避免鹼帶來的不利影響，能夠提高複合驅油體系的驅油效果。
2020年7月14日，《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
（概述圖為《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》摘要附圖）
基本介紹
- 中文名：鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法
- 申請人：中國石油大學（華東）
- 申請號：2013105958582
- 申請日：2013年11月21日
- 公布號：CN103589414A
- 公布日：2014年2月19日
- 發明人：戴彩麗、趙光、由慶、趙明偉
- 地址：山東省青島市經濟技術開發區長江西路66號
- Int. Cl.：C09K8/584(2006.01)I、E21B43/22(2006.01)I
- 代理機構：北京匯澤智慧財產權代理有限公司
- 代理人：張瑾
- 類別：發明專利
專利背景,發明內容,專利目的,技術方案,改善效果,附圖說明,技術領域,權利要求,實施方式,操作內容,實施案例,榮譽表彰,
專利背景
注水開發是中國油田開採的主要方式，但油田的長期注水開發導致地層的非均質性加劇，使油田開發中後期含水上升速度加快，水驅低效或無效循環，導致地層中殘留的大量剩餘油無法動用。因此如何提高剩餘油的深部挖潛是中後期注水開發油田增產穩產的關鍵。提高驅油劑的波及體積和洗油效率是2013年前油田控水穩油的兩個途徑，以聚合物/表面活性劑的二元複合驅、聚合物/表面活性劑/鹼的三元複合驅為主的化學複合驅技術是實現剩餘油深部挖潛的重要技術手段，在現場實施中得到了成功套用。複合驅中聚合物的主要作用是增加驅替液的黏度以擴大波及體積，表面活性劑和鹼的主要作用是降低油水界面張力、乳化原油和改變岩石潤濕性以提高洗油效率，從而實現剩餘油的深部挖潛。但化學複合驅技術在現場實施過程中也暴露了一些問題，以聚合物/表面活性劑的二元複合驅過程中聚合物受機械設備和地層孔隙的剪下及地層理化性質影響較大，導致聚合物的粘度大幅度下降，流度控制能力減弱；聚合物/表面活性劑/鹼的三元複合驅體系中鹼的加入雖然很大程度上改善了三元複合驅的效果，但鹼的存在會導致井筒結垢，引起地層傷害，同時也給後續采出液的破乳帶來困難。
複合驅油技術的關鍵是如何選擇合理的聚合物及高效表面活性劑，同時又能降低鹼帶來的不利影響，實現複合驅油的效果。CN102504794A公開了一種三次採油用疏水締合聚合物-混合表面活性劑的二元複合驅體系，該二元複合驅體系由疏水締合聚合物，石油磺酸鹽，正戊醇和十二烷基甜菜鹼和餘量的水組成，該複合驅油體系能夠降低油水界面張力達10毫牛/米，提高採收率20%以上，但混合表面活性劑的成份相對複雜，複合驅中的聚合物流度控制能力較弱，尤其在後續水驅階段，注入壓力下降較快，驅油劑容易發生指近竄入油井，極大了限制了驅油劑的驅油作用，降低了驅油劑的使用價值，難以獲得長期有效的開發效果。
為了改善聚合物驅或複合驅中的聚合物流度控制能力較弱，克服地層條件不可控制的影響，發展了膠態分散體凍膠（CDG）、預交聯顆粒（PPG）及凍膠分散體（DPG）調驅技術。但膠態分散體凍膠（CDG）受設備和地層孔隙的剪下及地層理化性質影響較大，會導致凍膠的成凍時間、凍膠強度和進入地層深度難以控制，使得處理工藝的有效性變差；預交聯顆粒（PPG）的注入性和選擇性較差。針對2013年之前技術的不足，CN102936490A公開了一種環境友好型多尺度鋯凍膠分散體的製備方法，該製備方法簡單、高效，製備的鋯凍膠分散體不受成凍反應地層條件不可控制的影響，能夠滿足大規模的工業化生產，對環境友好。通過該方法得到的納米級、微米級、毫米級的鋯凍膠分散體能夠通過自身粒徑尺寸進入地層深部，並在地層深部聚集膨脹，能夠有效調整地層吸水剖面，具有較強的流度控制能力，可使後續水驅轉向中低滲層，擴大後續水驅波及體積。但該方法未考慮提高驅油劑的洗油效率，只是從擴大後續流體的波及體積方面實現提高原油採收率。
為了最大限度的提高原油採收率，因此需要開發一種新的複合驅油體系既能夠提高驅油劑的洗油效率，又能夠提高驅油劑的波及體積，達到長期有效的水驅效果。
發明內容
專利目的
《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》提供一種能夠適應多種類非均質油藏的多尺度鋯凍膠分散體與表面活性劑的複合驅油體系及其製備方法，該體系通過分段塞注入的方式注入油藏地層，能夠最大限度的提高複合驅油體系的驅油效果。
技術方案
《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》採用下述方案：
一種鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括：多尺度鋯凍膠分散體、聚醚型非離子表面活性劑和配液水；其特徵在於：
多尺度鋯凍膠分散體在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.16%～0.24%；聚醚型非離子表面活性劑在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.1%～0.4%；餘量為水，各組分質量分數之和為100%。
上述的鋯凍膠分散體複合驅油體系的製備方法，其特徵在於：包括如下步驟：
室溫下（20±5℃），在配液水中先加入納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體的一種，攪拌5分鐘待其均勻分散後；再加入聚醚型非離子表面活性劑，攪拌5分鐘待其充分溶解，從而得到鋯凍膠分散體複合驅油體系；在鋯凍膠分散體複合驅油體系中鋯凍膠分散體的質量分數為0.16%～0.24%，表面活性劑的質量分數為0.1%～0.4%。
一種驅油方法，當注水井對應的油井含水顯著上升，水驅低效或無效造成開發效果變差，且地層中殘留大量剩餘油時，採用上述的鋯凍膠分散體複合驅油體系進行驅油，包括以下步驟：
（1）向地層中注入前置預處理段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的0.1%～1.0%；
（2）向地層中注入主段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的30%～50%；
（3）向地層中注入後置保護段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的0.1%～1.0%；
（4）關井5～10天；
（5）開井恢復生產。
改善效果
（1）《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》採用的多尺度鋯凍膠分散體與聚醚型非離子表面活性劑具有良好的協同效應，當聚醚型非離子表面活性劑的濃度為0.1%～0.4%時，複合體系具有較高的界面活性，可使油水界面張力降低到10毫牛/米數量級，顯著提高驅油劑的洗油效率；
（2）《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》採用的多尺度鋯凍膠分散體複合驅油體系能夠適用於多種類的非均質油藏，採用的鋯凍膠分散體具有良好的耐溫、耐鹽、耐剪下性能，能夠避免二元複合驅或三元複合驅中聚合物粘度散失帶來的不利影響；
（3）《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》採用的多尺度鋯凍膠分散體複合驅油體系具有良好的老化穩定性，在75℃老化兩個月後，複合驅油體系的油水界面張力仍可達到10毫牛/米數量級；
（4）《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》採用的多尺度鋯凍膠分散體在油藏溫度老化後產生聚集膨脹，能夠對高滲流通道產生有效封堵，使後續注入壓力保持較高的水平，具有較好的流度控制能力，能夠顯著提高后續流體的波及體積；
（5）《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》未加入鹼，可避免鹼帶來的不利影響；
（6）該驅油方法簡單，通過設定三個驅油段塞，能夠最大限度的提高複合驅油體系的驅油效果。
附圖說明
圖1為納米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的採油曲線；
圖2為微米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的採油曲線；
圖3為毫米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的採油曲線。
技術領域
《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》屬於油田化學領域，具體地，涉及一種多尺度鋯凍膠分散體與聚醚型非離子表面活性劑的複合驅油體系及其製備方法和驅油方法。
權利要求
1.一種鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括：多尺度鋯凍膠分散體、聚醚型非離子表面活性劑和配液水；其特徵在於：多尺度鋯凍膠分散體在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.16%～0.24%；聚醚型非離子表面活性劑在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.1%～0.4%；餘量為水，各組分質量分數之和為100%。
2.根據權利要求1所述的鋯凍膠分散體複合驅油體系，其特徵在於：所述的多尺度鋯凍膠分散體指粒徑大小為納米級、微米級或毫米級的水溶性凍膠顆粒分散體，由整體鋯凍膠通過機械剪下製得，粒徑在92納米～5.5毫米之間；所述複合驅油體系中的多尺度鋯凍膠分散體為納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體中的一種。
3.根據權利要求1-2所述的鋯凍膠分散體複合驅油體系，其特徵在於：聚醚型非離子表面活性劑的結構式為：
式中，R為C8～C13的烷基；n為乙氧基團的加合數，n=2～4；m為丙氧基團的加合數，m=1，2，其中n，m為整數。
4.根據權利要求1-3所述的鋯凍膠分散體複合驅油體系，其特徵在於：所述的配液水為清水或經過處理的油田回注污水。
5.權利要求1-4所述的鋯凍膠分散體複合驅油體系的製備方法，其特徵在於：包括如下步驟：室溫下，在配液水中先加入納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體，攪拌5分鐘待鋯凍膠分散體均勻分散後；再加入聚醚型非離子表面活性劑，攪拌5分鐘待聚醚型非離子表面活性劑充分溶解，從而得到鋯凍膠分散體複合驅油體系；在鋯凍膠分散體複合驅油體系中鋯凍膠分散體的質量分數為0.16%～0.24%，表面活性劑的質量分數為0.1%～0.4%。
6.一種驅油方法，採用權利要求1-4所述的鋯凍膠分散體複合驅油體系，其特徵在於，包括以下步驟：
（1）向地層中注入前置預處理段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的0.1%～1.0%；
（2）向地層中注入主段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的30%～50%；
（3）向地層中注入後置保護段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的0.1%～1.0%；
（4）關井5～10天；
（5）開井恢復生產。
7.根據權利要求6所述的驅油方法，其特徵在於，所述的前置預處理段塞為的聚醚型非離子表面活性劑的水溶液，水溶液中聚醚型非離子表面活性劑的質量分數為0.1%～0.4%。
8.根據權利要求6-7所述的驅油方法，其特徵在於，所述的主段塞為所述的鋯凍膠分散體複合驅油體系。
9.根據權利要求6-8所述的驅油方法，其特徵在於，所述的後置保護段塞為所述的納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體的水溶液，水溶液中鋯凍膠分散體的質量分數為0.16%～0.24%。
10.根據權利要求6-9所述的驅油方法，其特徵在於，聚醚型非離子表面活性劑的結構式為：
式中，R為C8～C13的烷基；n為乙氧基團的加合數，n=2～4；m為丙氧基團的加合數，m=1，2，其中n，m為整數；所述的配液水為清水或經過處理的油田回注污水。
實施方式
操作內容
鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括：多尺度鋯凍膠分散體、聚醚型非離子表面活性劑和配液水；其中：
多尺度鋯凍膠分散體在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.16%～0.24%；聚醚型非離子表面活性劑在複合驅油體系總質量中的質量分數為0.1%～0.4%；餘量為水，各組分質量分數之和為100%。
所述的多尺度鋯凍膠分散體指粒徑大小為納米級、微米級或毫米級的水溶性凍膠顆粒分散體，由整體鋯凍膠通過機械剪下製得，粒徑在92納米～5.5毫米之間；所述複合驅油體系中的多尺度鋯凍膠分散體為納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體中的一種。通過加入多尺度鋯凍膠分散體，使凍膠分散體自身的聚集膨脹實現對高滲流通道的封堵，擴大後續流體的波及體積，增強複合驅油體系的流度控制能力。
聚醚型非離子表面活性劑的結構式為：
式中，R為C8～C13的烷基；n為乙氧基團的加合數，n=2～4；m為丙氧基團的加合數，m=1，2，其中n，m為整數。表面活性劑的加入可以增強複合驅油體系降低油水界面張力的能力，利於剩餘油從岩層表面剝離，提高複合驅油體系的驅油效率。所述的配液水為清水或經過處理的油田回注污水。
上述鋯凍膠分散體複合驅油體系的製備方法，包括如下步驟：
室溫下（20±5℃），在配液水中先加入納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體的一種，攪拌5分鐘待其均勻分散後；再加入聚醚型非離子表面活性劑，攪拌5分鐘待其充分溶解，在鋯凍膠分散體複合驅油體系中使鋯凍膠分散體的質量分數為0.16%～0.24%，使表面活性劑的質量分數為0.1%～0.4%，從而得到鋯凍膠分散體複合驅油體系。
一種驅油方法，當注水井對應的油井含水顯著上升，水驅低效或無效造成開發效果變差，且地層中殘留大量剩餘油時，採用上述的鋯凍膠分散體複合驅油體系進行驅油，包括以下步驟：
（1）、向地層中注入前置預處理段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的0.1%～1.0%；
（2）、向地層中注入主段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的30%～50%；
（3）、向地層中注入後置保護段塞，其體積注入量為地層孔隙體積的0.1%～1.0%；
（4）、關井5～10天；
（5）、開井恢復生產。
所採用的前置預處理段塞為上述的聚醚型非離子表面活性劑的水溶液，水溶液中聚醚型非離子表面活性劑的質量分數為0.1%～0.4%。通過設定前置預處理段塞，可以降低近井含油飽和度，加大油水層的相對滲透率差異，有利於後續工作液的注入；
所採用的主段塞為上述的複合驅油體系；通過設定複合驅油體系段塞，該複合驅油體系中的高效表面活性劑通過降低油水界面張力能夠顯著提高驅油劑的洗油效率，多尺度鋯凍膠分散體通過自身的聚集膨脹實現對高滲流通道的封堵，擴大後續流體的波及體積，通過二者的協同作用，大幅度提高原油採收率；
所採用的後置保護段塞為納米級、微米級或毫米級鋯凍膠分散體的水溶液，在水溶液中鋯凍膠分散體的質量分數為0.16%～0.24%。通過設定後置保護段塞，可以保護主體段塞充分發揮作用，防止主體段塞受近井地帶較大壓差作用而突破，並且提高注入壓力。
實施案例
實施例一
該實例提供了納米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的製備方法與驅油方法。
納米級鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括：納米級鋯凍膠分散體，質量分數為0.24%；聚醚型非離子表面活性劑，質量分數為0.1%；餘量配液清水，質量分數為99.66%，各組分質量分數之和為100%。
室溫下（20±5℃），在99.66克配液清水中邊攪拌依次加入0.24克納米級鋯凍膠分散體（粒徑為108納米）、0.1克聚醚型非離子表面活性劑，均勻攪拌5分鐘配製而成鋯凍膠分散體複合驅油體系，該複合驅油體系降低油水界面張力達2.4135×10毫牛/米。
該實施例提供了納米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的驅油方法，為：在75℃下，將滲透率為1.44 平方微米的人造岩心（長度8.3厘米，直徑2.5厘米，孔隙體積11.35毫升）抽真空飽和水、飽和油，水驅至98%後，按照以下三個段塞進行複合驅油體系驅油：前置預處理段塞、主段塞和後置保護段塞。納米級鋯凍膠分散體複合驅油的步驟具體操作如下：
（1）前置預處理段塞：前置預處理段塞為聚醚型非離子表面活性劑的水溶液，水溶液中聚醚型非離子表面活性劑的質量分數為0.1%，體積注入量為岩心孔隙體積的0.1%；
（2）主段塞：主段塞為質量分數0.24%納米級鋯凍膠分散體（粒徑為108納米）+質量分數0.1%表面活性劑的複合驅油體系，體積注入量為岩心孔隙體積的50%；
（3）後置保護段塞：後置保護段塞為納米級鋯凍膠分散體（粒徑為108納米）的水溶液，水溶液中鋯凍膠分散體的質量分數為0.24%，體積注入量為岩心孔隙體積的1.0%；
完成上述三個步驟，75℃老化5天之後，再次水驅至含水達到98%，採油曲線見圖1。可以看出，注入納米級鋯凍膠分散體複合驅油體系後，後續水驅階段壓力明顯上升，且在水驅5倍孔隙體積之後仍可保持較高的壓力，具有較強的流度控制能力，顯著提高採收率增值達17.94%。
實施例二
該實例提供了微米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的製備方法與驅油方法。
微米級鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括：微米級鋯凍膠分散體，質量分數為0.2%；聚醚型非離子表面活性劑，質量分數為0.3%；餘量配液清水，質量分數為99.5%，各組分質量分數之和為100%。
室溫下（20±5℃），在99.5克配液清水中邊攪拌依次加入0.2克微米級鋯凍膠分散體（粒徑為5.6微米）、0.3克聚醚型非離子表面活性劑，均勻攪拌5分鐘配製而成微米級鋯凍膠分散體複合驅油體系，該複合驅油體系降低油水界面張力達1.6352×10毫牛/米。
該實施例提供了微米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的驅油方法，為：在75℃下，將滲透率為4.43 平方微米的人造岩心（長度8.3厘米，直徑2.5厘米，孔隙體積11.35毫升）抽真空飽和水、飽和油，水驅至98%後，按照以下三個段塞進行複合驅油體系驅油：前置預處理段塞、主段塞和後置保護段塞。微米級鋯凍膠分散體複合驅油的步驟具體操作如下：
（1）前置預處理段塞：前置預處理段塞為聚醚型非離子表面活性劑的水溶液，水溶液中聚醚型非離子表面活性劑的質量分數為0.2%，體積注入量為岩心孔隙體積的0.5%；
（2）主段塞：主段塞為質量分數0.2%微米級鋯凍膠分散體（粒徑為5.6微米）+質量分數0.3%表面活性劑的複合驅油體系，體積注入量為岩心孔隙體積的40%；
（3）後置保護段塞：後置保護段塞為微米級鋯凍膠分散體（粒徑為5.6微米）的水溶液，水溶液中鋯凍膠分散體的質量分數為0.2%，體積注入量為岩心孔隙體積的0.5%；
完成上述三個步驟，75℃老化5天之後，再次水驅至含水達到98%，採油曲線見圖2。可以看出，注入微米級鋯凍膠分散體複合驅油體系後，壓力有水驅時的0.0028兆帕上升至後續水驅階段的0.055兆帕左右，壓力明顯上升，後續水驅階段仍可保持較高的壓力，說明凍膠分散體複合驅油體系能夠對高滲流通道產生有效封堵，具有較強的流度控制能力，顯著提高採收率增值達23.2%。
實施例3
該實例提供了毫米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的製備方法與驅油方法。
毫米級鋯凍膠分散體複合驅油體系，包括：毫米級鋯凍膠分散體，質量分數為0.16%；聚醚型非離子表面活性劑，質量分數為0.4%；餘量配液清水，質量分數為99.44%，各組分質量分數之和為100%。
室溫下（20±5℃），在99.44克配液清水中邊攪拌依次加入0.16克毫米級鋯凍膠分散體（粒徑為3.3毫米）、0.4克聚醚型非離子表面活性劑，均勻攪拌5分鐘配製而成毫米級鋯凍膠分散體複合驅油體系，該複合驅油體系降低油水界面張力達1.8343×10毫牛/米。
該實施例提供了毫米級鋯凍膠分散體複合驅油體系的驅油方法，為：在75℃下，將滲透率為16.98 平方微米的人造岩心（長度8.3厘米，直徑2.5厘米，孔隙體積11.35毫升）抽真空飽和水、飽和油，水驅至98%後，按照以下三個段塞進行複合驅油體系驅油：前置預處理段塞、主段塞和後置保護段塞。毫米級鋯凍膠分散體複合驅油的步驟具體操作如下：
（1）前置預處理段塞：前置預處理段塞為聚醚型非離子表面活性劑的水溶液，水溶液中聚醚型非離子表面活性劑的質量分數為0.4%，體積注入量為岩心孔隙體積的1.0%；
（2）主段塞：主段塞為質量分數0.16%毫米級鋯凍膠分散體（粒徑為3.3毫米）+質量分數0.4%表面活性劑的複合驅油體系，體積注入量為岩心孔隙體積的30%；
（3）後置保護段塞：後置保護段塞為毫米級鋯凍膠分散體（粒徑為3.3毫米）的水溶液，水溶液中鋯凍膠分散體的質量分數為0.16%，注入量為岩心孔隙體積的1.0%；
完成上述三個步驟，75℃老化5天之後，再次水驅至含水達到98%，採油曲線見圖3。可以看出，注入毫米級鋯凍膠分散體複合驅油體系後，後續水驅階段壓力明顯上升，水驅3倍孔隙體積之後，仍保持較高的壓力，顯著提高採收率增值達22.01%。
榮譽表彰
2020年7月14日，《鋯凍膠分散體複合驅油體系及其製備方法》獲得第二十一屆中國專利獎優秀獎。
