本發(fā)明屬于油田化學(xué)品技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種二氧化碳乳狀液，所述二氧化碳乳狀液的制備方法，所述制備方法制得的二氧化碳乳液，以及所述二氧化碳乳狀液在氣驅(qū)提高采收率方法中的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

隨著世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各國對原油的需求越來越大，在加大勘探力度尋找新儲量的同時，提高已發(fā)現(xiàn)油田的采收率也是石油穩(wěn)產(chǎn)增產(chǎn)的重要措施。

co2的臨界溫度是31℃，與其相對應(yīng)的臨界壓力為7.495mpa，在超過臨界壓力的高壓條件下，隨著壓力增加，co2氣體變成一種液體的粘稠狀物質(zhì)。co2比一般烴類氣體易溶于水，而且其在原油中的溶解度大于在水中的溶解度，因此能夠從水中轉(zhuǎn)溶于原油中。co2本身的物理化學(xué)特性決定了其是良好的驅(qū)油劑。國外提高采收率應(yīng)用技術(shù)中，注co2驅(qū)是第二位的，現(xiàn)場試驗(yàn)已經(jīng)證明，注co2不但具有很高的效益而且屬于提高采收率的有效方法。國內(nèi)提高采收率技術(shù)中化學(xué)驅(qū)主要用于中高滲透油藏，2003年以來，針對低滲透油藏，大慶油田、吉林油田、中石化華東分公司等先后開展co2驅(qū)油井組先導(dǎo)試驗(yàn)4個，區(qū)塊擴(kuò)大試驗(yàn)4個，探索提高低滲透油田采收率的有效途徑。

由于二氧化碳的粘度低(約為0.03-0.10mpa.s)，國內(nèi)陸相沉積的砂巖油藏的非均質(zhì)性嚴(yán)重，在驅(qū)油試驗(yàn)過程中各先導(dǎo)試驗(yàn)單元均出現(xiàn)較為嚴(yán)重的氣竄現(xiàn)象，出現(xiàn)注入氣體的無效循環(huán)，因此，控制co2流度是進(jìn)一步提高co2驅(qū)油效果的一個發(fā)展方向。

目前，控制二氧化碳流度通常采用的方法有水氣交替注入(wag)、凝 膠封堵和使用泡沫劑。由于國內(nèi)很多低滲透油藏存在注水困難的問題，導(dǎo)致難以實(shí)施水氣交替注入和凝膠封堵，因此，注入泡沫劑是一個現(xiàn)實(shí)的選擇。cn104498016a、cn102660251a和cn103881683a分別公開了由發(fā)泡劑、穩(wěn)泡劑或助劑組成的用于改善co2驅(qū)效果的泡沫劑體系，但是由于泡沫本身不穩(wěn)定，導(dǎo)致在油田應(yīng)用中的長期穩(wěn)定性很難保持，來自泡沫劑的co2流度控制潛力在先導(dǎo)試驗(yàn)中尚未得到完全開發(fā)和普遍認(rèn)可。

cn104194762a和cn104610953a均公開了一種超臨界二氧化碳反相微乳液：在高濃度助劑作用下，將表面活性劑分子溶解于超臨界二氧化碳中形成納米級聚集體，該聚集體可增溶少量的水，自發(fā)形成微乳液。這種超臨界二氧化碳微乳液能夠在較低的壓力下與原油達(dá)到混相，降低驅(qū)油過程中二氧化碳與原油間的最小混相壓力，達(dá)到高效驅(qū)油的目的。但這種微乳液需要特殊的表面活性劑，使其應(yīng)用受到限制。

因此，仍需開發(fā)新的co2體系，來提高已發(fā)現(xiàn)油田的采收率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

目前，把兩種互不相溶的物質(zhì)制備成乳狀液的關(guān)鍵是選擇合適的乳化劑體系，一般都是選擇由非極性的親油基團(tuán)和極性較高的親水基團(tuán)組成的表面活性劑。根據(jù)乳狀液的相態(tài)理論，形成以co2為連續(xù)相，水為分散相的乳狀液，要求表面活性劑在co2中具有一定的溶解性，表面活性劑的疏水鏈需要被co2充分溶劑化，降低水在二氧化碳中的界面張力，從而減少乳狀液滴間的相互作用，防止分相。但是co2的性質(zhì)與水、非極性有機(jī)溶劑有很大差別，co2沒有偶極矩，即使在高度壓縮后co2分子間的范德華力和介電常數(shù)仍比有機(jī)溶劑低很多，因此絕大多數(shù)親水性或疏水性的表面活性劑都不能溶解于co2中，即表面活性劑親co2的能力不足。

本發(fā)明的發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，通過控制乳化體系的礦化度、壓力和溫度，能夠制備出較為穩(wěn)定的co2包水(即，以co2為連續(xù)相，水為分散 相)的乳狀液體系，在氣驅(qū)提高采收率技術(shù)中，該乳狀液可用于控制co2流度，改善co2驅(qū)油效果。

基于以上發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供了一種二氧化碳乳狀液，所述二氧化碳乳狀液的制備方法，所述制備方法制得的二氧化碳乳液，以及所述二氧化碳乳狀液在提高油田采收率上的應(yīng)用。

本發(fā)明的第一個方面提供了一種二氧化碳乳狀液，所述乳狀液是以二氧化碳為連續(xù)相，水為分散相；所述乳狀液含有非離子表面活性劑和無機(jī)鹽電解質(zhì)，所述非離子表面活性劑的濁點(diǎn)為30-95℃，優(yōu)選為50-95℃。

本發(fā)明的第二個方面提供了一種上述二氧化碳乳狀液的制備方法，該方法包括：

1)在低于所述非離子表面活性劑的濁點(diǎn)的溫度下，將所述非離子表面活性劑、無機(jī)鹽電解質(zhì)和水混合，形成乳化劑體系；

2)向所述乳化劑體系通入二氧化碳，保持壓力處于12-30mpa；

3)將通入二氧化碳的乳化劑體系加熱到高于所述濁點(diǎn)的溫度，并在此溫度下持續(xù)攪拌。

本發(fā)明的第三個方面提供了由所述的制備方法制得的二氧化碳乳狀液。

本發(fā)明的第四個方面提供了所述的二氧化碳乳狀液在氣驅(qū)提高采收率方法中的應(yīng)用。

與純co2相比，本發(fā)明的二氧化碳乳狀液具有較高的粘度和滲流阻力，從而能控制co2流度，擴(kuò)大波及體積，提高co2的驅(qū)油效果。

本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。

附圖說明

通過結(jié)合附圖對本發(fā)明示例性實(shí)施方式進(jìn)行更詳細(xì)的描述，本發(fā)明的 上述以及其它目的、特征和優(yōu)勢將變得更加明顯。

圖1為本發(fā)明的實(shí)施例3制得的二氧化碳乳狀液與純co2在巖心兩端的注入壓差對比圖。

具體實(shí)施方式

下面將參照附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式。

根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，本發(fā)明提供了一種二氧化碳乳狀液，所述乳狀液是以二氧化碳為連續(xù)相，水為分散相；所述乳狀液含有非離子表面活性劑和無機(jī)鹽電解質(zhì)，所述非離子表面活性劑的濁點(diǎn)為30-95℃，優(yōu)選為50-95℃。

在本發(fā)明中，非離子表面活性劑和無機(jī)鹽電解質(zhì)為乳化劑體系的主要組成。

所述非離子表面活性劑在低于濁點(diǎn)的溫度時，表現(xiàn)為親水性，即，可溶于水中；而在高于其濁點(diǎn)的溫度時，則呈現(xiàn)疏水親油性，從水中析出，聚集在水與co2的界面上，從而起到乳化劑的作用。

所述乳化劑體系中，非離子表面活性劑的親水基通常為由不同聚合度的環(huán)氧乙烷聚合而成的乙氧基。這種情況下，所述非離子表面活性劑可以選自脂肪醇聚氧乙烯醚(aeo)、烷基酚聚氧乙烯醚(apeo)、吐溫、脂肪酸聚氧乙烯酯(乳化劑oeo)和脂肪胺聚氧乙烯醚(變性劑1815)中的至少一種。優(yōu)選所述非離子表面活性劑為吐溫，進(jìn)一步優(yōu)選為吐溫80和/或吐溫60。

所述非離子表面活性劑的用量可以根據(jù)水和co2的量進(jìn)行選擇，一般地，非離子表面活性劑與水的質(zhì)量之比可以為0.5-8：99.5-92。

所述乳化劑體系中，無機(jī)鹽電解質(zhì)可以為油田地層水中常見的無機(jī)鹽類，例如，選自氯化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、氯化鎂和氯化鈣中的至少一種。

所述無機(jī)鹽電解質(zhì)的濃度用礦化度表示為大于50000mg/l。其中，礦化度是指1升水中含有的所有無機(jī)鹽電解質(zhì)的質(zhì)量之和(單位為毫克)。

根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，所述無機(jī)鹽電解質(zhì)以氯化鈉為主，其中可含有濃度小于400mg/l的鈣鎂離子。

本發(fā)明的二氧化碳乳狀液中，二氧化碳的含量可以為80-95體積％。

根據(jù)本發(fā)明的第二個方面，本發(fā)明提供了一種所述二氧化碳乳狀液的制備方法，該方法包括：

1)在低于所述非離子表面活性劑的濁點(diǎn)的溫度下，將所述非離子表面活性劑、無機(jī)鹽電解質(zhì)和水混合，形成乳化劑體系；

2)向所述乳化劑體系通入二氧化碳，保持壓力處于12-30mpa；

3)將通入二氧化碳的乳化劑體系加熱到高于所述濁點(diǎn)的溫度，并在此溫度下持續(xù)攪拌。

根據(jù)本發(fā)明，非離子表面活性劑親co2的性能與系統(tǒng)的溫度和壓力直接相關(guān)，臨界膠束濃度隨二氧化碳密度的增大而增大，通過改變壓力和溫度能調(diào)節(jié)二氧化碳密度，可以可逆地控制表面活性劑從分子分散到分子聚集體的轉(zhuǎn)變。一般情況下，二氧化碳壓力越高，表面活性劑在其中的溶解度越大。

步驟3)中，所述溫度優(yōu)選為60-70℃。另外，為了進(jìn)一步避免乳化劑體系的相分離，可以利用反應(yīng)釜的攪拌裝置強(qiáng)力攪拌通入二氧化碳的乳化劑體系，優(yōu)選所述攪拌的速度為500-1000rpm，攪拌的時間為10-40min。

根據(jù)本發(fā)明的第三個方面，本發(fā)明提供了由上述方法制得的二氧化碳乳狀液。

本發(fā)明的方法，一是利用了非離子表面活性劑(乳化劑)在低于濁點(diǎn)的溫度時表現(xiàn)出的親水性，在高于濁點(diǎn)的溫度時所呈現(xiàn)的疏水親油(co2)性；二是通過無機(jī)鹽電解質(zhì)的加入進(jìn)一步降低乳化劑在水中的溶解度，促使乳化劑分子向水與co2兩相界面遷移；三是通過增加co2的壓力，提高 乳化劑在其中的溶解度；從而制得穩(wěn)定的以二氧化碳為連續(xù)相，水為分散相(即co2包水型)的所述二氧化碳乳狀液。

根據(jù)本發(fā)明的第四個方面，本發(fā)明還提供了所述二氧化碳乳狀液在氣驅(qū)提高采收率方法中的應(yīng)用。

與純co2相比，本發(fā)明的二氧化碳乳狀液在多孔介質(zhì)(例如巖心)中具有更高的滲流阻力和粘度，從而可用于控制co2流度，改善co2驅(qū)油效果。

下面通過實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明，但本發(fā)明不受實(shí)施例的限制。

以下實(shí)施例中，二氧化碳乳狀液和純co2的粘度用hagen-poissile公式計算：

其中，μ：粘度；δp：壓差；r：毛細(xì)管的半徑；l：毛細(xì)管的長度；q：流量。

實(shí)施例1

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的二氧化碳乳狀液及其制備方法。

室溫下，向體積200ml的高壓攪拌反應(yīng)釜中加入20ml乳化劑體系，乳化劑體系中吐溫80濃度為1.0重量％，氯化鈉濃度為80000mg/l；向高壓反應(yīng)釜中通入co2，并保持壓力至15mpa；打開攪拌裝置，設(shè)定攪拌速度800rpm，同時升溫至70℃，保持恒溫并持續(xù)攪拌30分鐘，得到二氧化碳乳狀液，按用量計算，二氧化碳的含量為90體積％。

采用長細(xì)管(φ6×1800mm)模型，測量二氧化碳乳狀液注入速度分別為0.5ml/min、1ml/min、2ml/min和4ml/min下的壓差，根據(jù)hagen-poissile公式計算出其粘度分別為1.251cp、1.039cp、1.007cp和0.92cp。而采用同樣的測試方法，在流速為4ml/min時，純co2的粘度僅 為0.033cp?？梢?，二氧化碳乳狀液的粘度遠(yuǎn)大于純co2的粘度。

實(shí)施例2

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的二氧化碳乳狀液及其制備方法。

室溫下，向體積200ml的高壓攪拌反應(yīng)釜中加入40ml乳化劑體系，乳化劑體系中吐溫80濃度為1.0重量％，氯化鈉濃度為100000mg/l；向高壓反應(yīng)釜中通入co2，并保持壓力至15mpa；打開攪拌裝置，設(shè)定攪拌速度800rpm，同時升溫至70℃，保持恒溫并持續(xù)攪拌30分鐘，得到二氧化碳乳狀液，按用量計算，二氧化碳的含量為80體積％。

采用長細(xì)管(φ6×1800mm)模型，測量二氧化碳乳狀液注入速度分別為0.5ml/min、1ml/min、2ml/min和4ml/min下的壓差，根據(jù)hagen-poissile公式計算出其粘度分別為1.604cp、1.383cp、1.272cp和1.017cp。

實(shí)施例3

本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的二氧化碳乳狀液及其制備方法。

室溫下，向體積200ml的高壓攪拌反應(yīng)釜中加入20ml乳化劑體系，乳化劑體系中吐溫80濃度為1.5重量％，氯化鈉濃度為100000mg/l；向高壓反應(yīng)釜中通入co2，并保持壓力至20mpa；打開攪拌裝置，設(shè)定攪拌速度800rpm，同時升溫至70℃，保持恒溫并持續(xù)攪拌30分鐘，得到二氧化碳乳狀液，按用量計算，二氧化碳的含量為90體積％。

將該二氧化碳乳狀液和純co2分別注入氣測滲透率為60md巖心(直徑2.5cm，長度10cm)，在注入速度為0.5ml/min下，二氧化碳乳狀液和純co2在巖心兩端的注入壓差對比如圖1所示。由圖1可以看出，在多孔介質(zhì)中，二氧化碳乳狀液的注入壓差遠(yuǎn)大于純co2的壓差，表明二氧化碳乳狀液具有更大的滲流阻力。

以上已經(jīng)描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，上述說明是示例性的，并非窮盡性的，并且也不限于所披露的實(shí)施方式。在不偏離所說明的各實(shí)施方式的范圍和精神的情況下，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說許多修改和變更都是顯而易見的。本文中所用術(shù)語的選擇，旨在最好地解釋各實(shí)施方式的原理、實(shí)際應(yīng)用或?qū)κ袌鲋械募夹g(shù)改進(jìn)，或者使本技術(shù)領(lǐng)域的其它普通技術(shù)人員能理解本文披露的各實(shí)施方式。