本發(fā)明涉及一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系、其制備方法及油水分離工藝與應(yīng)用，屬于油田化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳酸鹽巖油藏是世界上重要的油田勘探開發(fā)領(lǐng)域之一，在世界上已探明的油藏中占52％。碳酸鹽巖儲(chǔ)層分為孔隙型、裂縫—孔隙型以及縫洞型三種類型?？p洞型油藏的地質(zhì)特征與孔隙型以及裂縫—孔隙型油藏差異很大，大型溶洞和溶蝕孔洞區(qū)是流體主要的儲(chǔ)集空間。由于縫洞型油藏特殊的地質(zhì)特征，采用定位井或分支水平井進(jìn)行縫洞單元開采是有效的技術(shù)措施，但采油過程中存在著油水同出的現(xiàn)象，導(dǎo)致開采效率受到限制，成為制約油井高效開發(fā)最主要的問題。
目前，現(xiàn)有技術(shù)中已有報(bào)道在油水界面形成化學(xué)隔板，來解決石油開采中出現(xiàn)的油水同出的問題。如中國專利文獻(xiàn)cn1752172a公開了地下聚合制備無機(jī)填料型吸水樹脂的制備工藝，將反應(yīng)原料注入地下后在地層溫度下反應(yīng)而成，反應(yīng)原料組成為：丙烯酰胺單體，丙烯酸單體，堿，無機(jī)填料，交聯(lián)劑，引發(fā)劑，助劑，省去了地上聚合、造粒、干燥、篩分等過程。該發(fā)明所制得的產(chǎn)品，在目的層位遇水膨脹后可發(fā)生較大的脹塞作用，因此用于近井堵水和底水錐進(jìn)化學(xué)隔板具有較好的效果。但該發(fā)明所使用原料較多，成本較高，不能保證在油水界面處形成化學(xué)隔板，且形成的化學(xué)隔板一旦破壞后難以自修復(fù)。再如，中國專利文獻(xiàn)cn102199418a公開了縫洞型碳酸鹽巖油藏控制底水錐進(jìn)的無機(jī)固化體系及其注入方法，無機(jī)固化體系由超細(xì)水泥、密度調(diào)整劑、增強(qiáng)劑、懸浮分散劑、骨架橋接劑、減阻劑和緩凝劑組成，其密度為1.06～1.09g/cm3；注入方法為：首先配制并向地層注入密度相對較大的無機(jī)固化體系，然后配制并注入密度相對較小的無機(jī)固化體系，最后注入過頂替液。該發(fā)明可在油水界面附近固化形成隔板，提高底水驅(qū)油效率，改善縫洞型底水油藏的開發(fā)效果。但該發(fā)明所用原料較多，并且分多次注入地層，所需成本較高，且在油水界面形成的化學(xué)隔板一旦破壞后難以自修復(fù)。
目前的技術(shù)和方法無法規(guī)?；糜谑烷_采，并且在油水界面形成的化學(xué)隔板一旦受損后難以自修復(fù)，限制了碳酸鹽巖縫洞型油藏的開采。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足,本發(fā)明提供一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系。本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系成本低，制備方法簡單，其通過重力作用自發(fā)輸送至油水界面后，巧妙利用碳酸鹽巖礦藏的水質(zhì)條件，在油水界面原位形成化學(xué)隔板，對油水的分離具有顯著的效果，并且該化學(xué)隔板在因外力受損后具有自修復(fù)能力。
本發(fā)明還提供一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法及油水分離工藝與應(yīng)用。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：
油相4-40份；
表面活性劑水溶液2-18份；
天然高分子水溶液0.5-20份。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：
油相28-38份；
表面活性劑水溶液10-15份；
天然高分子水溶液2-15份。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述油相為十二烷、十四烷或十六烷中的一種或多種的組合。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述表面活性劑為兩性離子表面活性劑、陰離子表面活性劑或陽離子表面活性劑中的兩種或兩種以上的組合。
優(yōu)選的，所述表面活性劑為兩性離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑的組合。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述兩性離子表面活性劑、陰離子表面活性劑和陽離子表面活性劑質(zhì)量比為0.5-2:0.5-1.5:1；優(yōu)選為0.9:0.6:1。
優(yōu)選的，所述兩性離子表面活性劑為甜菜堿型兩性表面活性劑或氨基酸型兩性表面活性劑中的一種。
進(jìn)一步優(yōu)選的，所述甜菜堿型兩性表面活性劑為甜菜堿、十六烷基二甲基甜菜堿、n-(十八烷基氧次甲基)二甲基甜菜堿或硫酸酯甜菜堿；所述氨基酸型兩性表面活性劑為十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉、十二烷基氨基丙酸鈉或na-?；嚢彼帷?/p>
優(yōu)選的，所述陽離子表面活性劑為十二烷基三甲基溴化銨或十六烷基三甲基溴化銨中的一種。
優(yōu)選的，所述陰離子表面活性劑為十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鈉或脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉中的一種。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述表面活性劑水溶液中表面活性劑的質(zhì)量濃度為0.1～1.0％。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述天然高分子為果膠、黃原膠或海藻酸鹽中的一種。
優(yōu)選的，所述海藻酸鹽為海藻酸鈉。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述天然高分子水溶液中天然高分子的質(zhì)量濃度為0.5-2％。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述油包水乳液界面封隔體系的密度為0.7-1.0gcm-3。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法，包括步驟如下：
(1)將表面活性劑溶于去離子水中，室溫下持續(xù)攪拌20-40min，即得表面活性劑水溶液；
(2)將天然高分子溶于去離子水中，25-40℃下攪拌30-120分鐘，得天然高分子水溶液；
(3)將油相與表面活性劑水溶液混合，室溫?cái)嚢?0-40min，得混合液；攪拌條件下，向混合液中逐滴滴加天然高分子水溶液，即得油包水乳液界面封隔體系。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，步驟(3)中所述的滴加速率為0.1-0.3ml/min。
利用上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的油水分離工藝，包括使用本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系，步驟如下：
將油包水乳液界面封隔體系泵入碳酸鹽巖縫洞型油井中，因密度差異重力梯度驅(qū)動(dòng)，油包水乳液界面封隔體系在原油中向下運(yùn)移至油水界面后，油包水乳液界面封隔體系中的天然高分子在礦藏水中多價(jià)金屬離子的誘導(dǎo)下交聯(lián)固化2-8小時(shí)，形成化學(xué)隔板。
根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選的，所述油包水乳液界面封隔體系的注入量為每1m深度的礦藏水的體積的1-2倍。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系應(yīng)用于碳酸鹽巖縫洞型油藏開采中油水的分離。
本發(fā)明的技術(shù)特點(diǎn)和有益效果如下：
將本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系泵入原油后，因密度差異重力梯度驅(qū)動(dòng)，乳液向下運(yùn)移，至油水界面后，乳液中天然高分子在礦藏水中鈣離子等多價(jià)金屬離子的誘導(dǎo)下，初凝時(shí)間在3分鐘之內(nèi)，然后隨著時(shí)間推移逐層吸附，在2-8小時(shí)內(nèi)交聯(lián)固化，形成的化學(xué)隔板穩(wěn)定地存在于油水界面處。
油包水乳液界面封隔體系中表面活性劑的作用為降低油相與水相的界面張力而使混合體系達(dá)到穩(wěn)定；體系中含有的天然高分子可以與礦藏水中的鈣離子發(fā)生交聯(lián)，從而在礦藏水與乳液接觸面上交聯(lián)成膜，逐層吸附，從而使形成的隔板穩(wěn)定存在于油水界面處。由于本發(fā)明使用的油相密度在0.74-0.78gcm-3之間，水相溶液的密度在1gcm-3左右，所以本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系的密度介于0.7-1gcm-3之間。油包水乳液界面封隔體系在原油中下移的過程中，乳液中的天然高分子在油相的保護(hù)下不會(huì)有損失。
油水界面處形成的化學(xué)隔板，若因外力發(fā)生缺損，上層油包水乳液界面封隔體系可立刻自動(dòng)補(bǔ)充至缺口，與礦藏水中鈣離子等多價(jià)金屬離子作用而交聯(lián)固化，進(jìn)而將化學(xué)隔板修復(fù)。
有益效果如下：
(1)本發(fā)明所用原料較少，成本較低；采用天然高分子作為隔板材料的原料，綠色環(huán)保。
(2)本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系，其密度在0.7-1.0gcm-3之間，可由重力驅(qū)動(dòng)，自發(fā)由油相向水相運(yùn)移，并最終留在油水界面處。在油水界面處，油包水乳液界面封隔體系中的天然高分子材料能夠與礦藏水中的ca2+等多價(jià)金屬離子發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)，在油水界面處形成隔板材料，并穩(wěn)定存在于界面處，具有原位生成化學(xué)隔板的優(yōu)勢。
(3)本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系在油水界面處形成的隔板材料具有自修復(fù)的功能，其在油水界面處成膜之后，若該膜因故被破壞，多余的油包水乳液界面封隔體系會(huì)立刻自動(dòng)補(bǔ)充到破裂處，與礦藏水中的ca2+等多價(jià)金屬離子進(jìn)一步發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)來進(jìn)行修復(fù)。
(4)利用本發(fā)明的油包水乳液界面封隔體系所形成的隔板材料能耐95℃～120℃的高溫10天以上，耐高溫性較好，且該隔板材料的抗壓強(qiáng)度為0.1-2.0mpa。該隔板材料的密度也與油包水乳液界面封隔體系的密度一致。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明，但不限于此。
同時(shí)下述實(shí)施例中所述實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法；所述試劑和材料，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑獲得。
實(shí)施例中所用果膠，煙臺(tái)安德利股份有限公司有售；海藻酸鈉，青島益生堂生物科技有限公司有售；甜菜堿，濟(jì)南金輝化工有限公司有售。
實(shí)施例1
一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：：
油相30份；
質(zhì)量濃度為0.4％的表面活性劑水溶液10份；
質(zhì)量濃度為0.5％的果膠水溶液8份。
其中，油相為15份的十二烷和15份的十六烷的混合物，表面活性劑水溶液為十六烷基三甲基溴化銨，十二烷基硫酸鈉，甜菜堿的混合水溶液，十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉和甜菜堿的質(zhì)量比為1:1.5:1.7。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法，包括步驟如下：
(1)將0.0096份十六烷基三甲基溴化銨、0.0144份十二烷基硫酸鈉和0.016份甜菜堿溶于9.96份去離子水中，室溫下持續(xù)攪拌30min，即得表面活性劑水溶液；
(2)將1份果膠加入200份去離子水中，在25℃下攪拌60分鐘，得質(zhì)量濃度為0.5％的果膠水溶液；
(3)將30份油相與10份表面活性劑水溶液混合，室溫?cái)嚢?0min，得混合液；攪拌條件下，向混合液中逐滴滴加8份天然高分子水溶液，20min滴完，至溶液呈乳白色，即得油包水乳液界面封隔體系。
本實(shí)施例的油包水乳液界面封隔體系的密度為0.82g/cm3。
實(shí)施例2
一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：
油相30份；
質(zhì)量濃度為0.7％的表面活性劑水溶液10份；
質(zhì)量濃度為1％的海藻酸鈉水溶液3份。
其中，油相為十二烷，表面活性劑水溶液為十二烷基三甲基溴化銨，十二烷基苯磺酸鈉，甜菜堿的混合水溶液，十二烷基三甲基溴化銨，十二烷基苯磺酸鈉和甜菜堿的質(zhì)量比為1:0.6:0.9。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法，包括步驟如下：
(1)將0.028份十二烷基三甲基溴化銨、0.0168份十二烷基苯磺酸鈉和0.0252份甜菜堿溶于9.93份去離子水中，室溫下持續(xù)攪拌30min，即得表面活性劑水溶液；
(2)將1份海藻酸鈉加入100份去離子水中，在25℃下攪拌100分鐘，得質(zhì)量濃度為1％的海藻酸鈉水溶液
(3)將30份油相與10份表面活性劑水溶液混合，室溫?cái)嚢?0min，得混合液；攪拌條件下，向混合液中逐滴滴加3份海藻酸鈉水溶液，10min滴完，至溶液呈乳白色，即得油包水乳液界面封隔體系。
本實(shí)施例的油包水乳液界面封隔體系的密度為0.78g/cm3。
實(shí)施例3
一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：
油相30份；
質(zhì)量濃度為0.5％的表面活性劑水溶液10份；
質(zhì)量濃度為0.7％的海藻酸鈉水溶液10份。
其中，油相為十六烷，表面活性劑水溶液為十六烷基三甲基溴化銨，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉，十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉的混合水溶液，十六烷基三甲基溴化銨，脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉和十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉的質(zhì)量比為1:0.6:0.9。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法，包括步驟如下：
(1)將0.020份十六烷基三甲基溴化銨、0.012份脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸鈉和0.018份十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉溶于9.95份去離子水中，室溫下持續(xù)攪拌30min，即得表面活性劑水溶液；
(2)將1份海藻酸鈉加入140份去離子水中，在25℃下攪拌100分鐘，得質(zhì)量濃度為0.7％的海藻酸鈉水溶液
(3)將30份油相與10份表面活性劑水溶液混合，室溫?cái)嚢?0min，得混合液；攪拌條件下，向混合液中逐滴滴加10份海藻酸鈉水溶液，10min滴完，至溶液呈乳白色，即得油包水乳液界面封隔體系。
本實(shí)施例的油包水乳液界面封隔體系的密度為0.76g/cm3。
實(shí)施例4
一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：
油相30份；
質(zhì)量濃度為0.6％的表面活性劑水溶液10份；
質(zhì)量濃度為0.9％的果膠水溶液3份。
其中，油相為十二烷，表面活性劑水溶液為十六烷基三甲基溴化銨，十二烷基硫酸鈉，甜菜堿的混合水溶液，十六烷基三甲基溴化銨、十二烷基硫酸鈉和甜菜堿的質(zhì)量比1:0.6:0.9。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法，包括步驟如下：
(1)將0.024份十六烷基三甲基溴化銨、0.0144份十二烷基硫酸鈉和0.0216份甜菜堿溶于9.94份去離子水中，室溫下持續(xù)攪拌30min，即得表面活性劑水溶液；
(2)將1份果膠加入110份去離子水中，在25℃下攪拌100分鐘，得質(zhì)量濃度為0.9％的果膠水溶液；
(3)將30份油相與10份表面活性劑水溶液混合，室溫?cái)嚢?0min，得混合液；攪拌條件下，向混合液中逐滴滴加3份果膠水溶液，5min滴完，至溶液呈乳白色，即得油包水乳液界面封隔體系。
本實(shí)施例的油包水乳液界面封隔體系的密度為0.73g/cm3。
實(shí)施例5
一種具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系，包括以下重量份的原料組成：
油相36份；
質(zhì)量濃度為0.3％的表面活性劑水溶液12份；
質(zhì)量濃度為0.6％的果膠水溶液15份。
其中，油相為十四烷，表面活性劑水溶液為十二烷基三甲基溴化銨，十二烷基硫酸鈉，十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉的混合水溶液，十二烷基三甲基溴化銨，十二烷基硫酸鈉和十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉的質(zhì)量比為1:0.6:0.9。
上述具有自修復(fù)能力的油包水乳液界面封隔體系的制備方法，包括步驟如下：
(1)將0.012份十二烷基三甲基溴化銨、0.0072份十二烷基硫酸鈉和0.0108份十二烷基二亞甲基氨基二甲酸鈉溶于9.97份去離子水中，室溫下持續(xù)攪拌30min，即得表面活性劑水溶液；
(2)將1份果膠加入170份去離子水中，在25℃下攪拌120分鐘，得質(zhì)量濃度為0.6％的果膠水溶液
(3)將36份油相與12份表面活性劑水溶液混合，室溫?cái)嚢?0min，得混合液；攪拌條件下，向混合液中逐滴滴加15份果膠水溶液，20min滴完，至溶液呈乳白色，即得油包水乳液界面封隔體系。
本實(shí)施例的油包水乳液界面封隔體系的密度為0.75g/cm3。
應(yīng)用例1
利用實(shí)施例2制備的油包水乳液界面封隔體系在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行油水分離模擬實(shí)驗(yàn)。
取一干凈、體積為2l的量筒模擬油井，上層為800ml的原油，原油溫度為90℃，所用原油來自地面原油，密度為0.68g/cm3，含蠟(5.3％)、低含硫(0.1％)；下層為200ml的礦藏水，礦藏水采自實(shí)驗(yàn)室配制的氯化鈣水溶液，密度為1.046g/cm3。
油水分離工藝如下：將200ml的油包水乳液界面封隔體系加入原油中，因密度差異重力梯度驅(qū)動(dòng)，油包水乳液界面封隔體系向下運(yùn)移至油水界面后，油包水乳液界面封隔體系中的天然高分子在礦藏水中多價(jià)金屬離子的誘導(dǎo)下交聯(lián)固化，初凝時(shí)間在1分鐘之內(nèi)，然后隨著時(shí)間推移逐層吸附，3小時(shí)內(nèi)在油水界面處形成化學(xué)隔板。
所形成的化學(xué)隔板能穩(wěn)定存在于油水界面處，至少一個(gè)月的時(shí)間。
用一根干凈的鐵絲將所形成的化學(xué)隔板戳破，上層乳液可立刻自動(dòng)補(bǔ)充至缺口將化學(xué)隔板修復(fù)。
應(yīng)用例2
利用實(shí)施例4制備的油包水乳液界面封隔體系在實(shí)驗(yàn)室條件下進(jìn)行油水分離模擬實(shí)驗(yàn)，模擬油井結(jié)構(gòu)與應(yīng)用例1相同，所不同的是，原油溫度為120℃。
油水分離工藝如下：將200ml的油包水乳液界面封隔體系加入120℃的原油中，因密度差異重力梯度驅(qū)動(dòng)，油包水乳液界面封隔體系向下運(yùn)移至油水界面后，油包水乳液界面封隔體系中的天然高分子在礦藏水中多價(jià)金屬離子的誘導(dǎo)下交聯(lián)固化，初凝時(shí)間在2分鐘之內(nèi)，然后隨著時(shí)間推移逐層吸附，4小時(shí)內(nèi)在油水界面處形成化學(xué)隔板。
所形成的化學(xué)隔板能穩(wěn)定存在于油水界面處10天以上，說明形成的化學(xué)隔板具有良好的耐熱性能。