本發(fā)明屬于驅(qū)油體系篩選方法，涉及一種采油領(lǐng)域中適用于提高采收率的驅(qū)油體系的篩選評價方法，涉及一種基于單分子膜表征的驅(qū)油體系篩選方法及其應用。

背景技術(shù)：

1、表面活性劑驅(qū)是三次采油階段提高石油采收率的重要手段。驅(qū)油用表面活性劑在油水界面吸附可降低驅(qū)替相與原油之間的界面張力，增強油水兩相的相互作用，使油藏中的剩余原油易于移動和變形，進而在外力作用下乳化為油滴分散于驅(qū)替相，提高洗油效率。同時，驅(qū)替相中乳化液滴之間的碰撞以及液滴在巖石孔隙中賈敏效應會增大驅(qū)替相的運移阻力，有效調(diào)節(jié)油水兩相流度比，起到調(diào)剖作用，增大驅(qū)替相的波及體系，進一步提高采收率。室內(nèi)實驗和礦場實驗均表明，表面活性劑對原油的乳化作用對提高驅(qū)油效果十分有利(bryan?j,kantzas?a.journal?of?canadian?petroleum?technology,2009,48(02):37-46.)。其中，表面活性劑在油水界面所形成的單分子吸附層是形成乳液的前提，且單分子吸附層的化學組成和力學性質(zhì)決定了乳化液滴之間的相互作用及其在巖心孔道中的形變和運移，因而對驅(qū)替效果起著決定性作用。

2、驅(qū)油體系的篩選是提高采收率技術(shù)開發(fā)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。目前篩選驅(qū)油體系的方法主要包括：巖心驅(qū)油實驗方法篩選驅(qū)油體系技術(shù)、可視化模型滲流方法篩選驅(qū)油體系技術(shù)等。對于巖心驅(qū)油實驗方法篩選驅(qū)油體系技術(shù)，cn105403557a、張曉冉等(油田化學,2017,34(02):312-317)通常使用30cm以上巖心，飽和水并飽和油后進行水驅(qū)+0.3pv復合體系段塞+0.2pv聚合物保護段塞+后續(xù)水驅(qū)，記錄驅(qū)油過程中的壓力、含水率和采收率。這種方法能夠綜合地評價包括驅(qū)油體系乳化滲流能力在內(nèi)的幾乎所有因素對提高采收率的影響。但是，巖心驅(qū)油實驗成本高、周期長、操作復雜，難以開展大規(guī)模的樣本篩選?？梢暬Ｐ蜐B流方法篩選驅(qū)油體系技術(shù)(王鳳琴等.石油勘探與開發(fā),2006(02):221-224)利用具有類似巖心孔喉結(jié)構(gòu)的可視化模型，觀測乳狀液在模型中滲流的形態(tài)與油水分布等直觀可視結(jié)果。該方法對乳狀液過孔喉過程、剩余油的驅(qū)替與分布等問題的研究有著直觀的解釋。但是孔喉的結(jié)構(gòu)與尺寸依舊與真實地層多孔介質(zhì)有一定差距，孔道尺寸和結(jié)構(gòu)對驅(qū)替效果具有顯著影響；另外，由于加工工藝和加工材料的限制，可視化模型尺寸往往較小，受尺度效應影響，不同體系的驅(qū)油效果區(qū)分度低，對驅(qū)油體系的篩選效果不佳。

3、由此可見，目前常用的驅(qū)油體系篩選方法往往存在操作復雜、實驗周期長、成本高、對不同體系驅(qū)油效果的區(qū)分度低等問題；此外，目前常用的篩選方法無法從分子層面推斷驅(qū)替劑的作用機制，難以用于指導驅(qū)油體系的優(yōu)化設計。

4、因此，在本領(lǐng)域中，期望開發(fā)一種驅(qū)油體系篩選方法，以避免現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于單分子膜表征的驅(qū)油體系篩選方法及其應用。本發(fā)明綜合界面張力、界面膜強度(界面膜最大彈性模量)、界面黏彈性等多重性質(zhì)，得到與驅(qū)替效果緊密相關(guān)的界面參數(shù)，解決目前室內(nèi)評價實驗影響因素過于復雜導致難以有效篩選驅(qū)油體系的問題；同時該方法具備較低的實驗成本，適用于大規(guī)模樣本的篩選，同時有益于理解驅(qū)替劑分子結(jié)構(gòu)與驅(qū)油效果的關(guān)系，進而用于指導驅(qū)油劑分子設計。

2、為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種基于單分子膜表征的驅(qū)油體系篩選方法，所述驅(qū)油體系篩選方法包括以下步驟：

4、(1)界面張力測試：配制驅(qū)油劑水溶液，測定驅(qū)油劑水溶液與原油或模擬油之間的界面張力；

5、(2)langmuir單分子膜實驗測試：配制驅(qū)油劑有機溶劑溶液，滴加于langmuir膜分析儀的水槽表面，待有機溶劑揮發(fā)后，采用langmuir單分子膜實驗(大氣與環(huán)境光學學報.2022,17(01)：171-184)測定表面張力隨平均分子所占面積的變化，得到π-a等溫線，得到界面膜最大彈性模量；

6、(3)界面擴張流變實驗測試：配制驅(qū)油劑水溶液，測定驅(qū)油劑水溶液與原油或模擬油之間的界面擴張流變相角；

7、(4)基于界面張力測試、langmuir單分子膜實驗測試和界面擴張流變實驗測試所得參數(shù)，綜合界面張力、界面膜最大彈性模量和界面擴張流變相角，提出界面膜數(shù)φ：φ＝f(e0，tanθ，γ)，具體為

8、其中，e0為界面膜最大彈性模量；θ為界面擴張流變相角；γ為界面張力；

9、(5)將驅(qū)油劑用于驅(qū)油實驗得到提高采收率eor，通過若干組實驗擬合得到界面膜數(shù)φ與提高采收率eor之間的關(guān)系式，通過界面膜數(shù)的大小可以對驅(qū)油體系進行篩選。

10、表面活性劑驅(qū)本質(zhì)上是一種界面作用過程，本發(fā)明從驅(qū)油體系界面吸附層出發(fā)，提供一種基于特定界面參數(shù)篩選驅(qū)油體系的方法，能夠解決目前室內(nèi)評價實驗影響因素過于復雜導致難以有效篩選驅(qū)油體系的問題；此外，基于界面參數(shù)篩選驅(qū)油體系實驗成本低，適用于大規(guī)模樣本的篩選，對于更加高效地篩選具有較強提高采收率能力的二元、三元復合驅(qū)油體系具有重要價值，同時有益于理解驅(qū)替劑分子結(jié)構(gòu)與驅(qū)油效果的關(guān)系，進而用于指導驅(qū)油劑分子設計。

11、優(yōu)選地，步驟(1)所述界面張力為采用旋轉(zhuǎn)滴界面張力儀測試得到。例如，可參考物理化學學報,2009,25(1)：41-46)進行測試。

12、優(yōu)選地，步驟(3)所述界面擴張流變相角為采用液滴外形分析法測試得到?？蓞⒖继旖蚬I(yè)大學學報.2023,42(02)：34-41進行測試。

13、優(yōu)選地，步驟(3)具體包括以下步驟：配制驅(qū)油劑水溶液；采用液滴外形分析法測定驅(qū)油劑水溶液與原油或模擬油之間的界面擴張流變性質(zhì)，即，油滴形成后，以一定的工作頻率對油滴進行正弦周期擾動；基于界面張力正弦周期曲線與界面面積正弦周期曲線的相位差得到界面擴張流變相角θ，如圖1所示。相角正切值為界面擴張黏性模量與界面擴張彈性模量的比值，可用于表征界面膜黏彈性。

14、優(yōu)選地，所述一定的工作頻率為0.1-0.2hz，例如0.1hz、0.15hz、0.2hz等。

15、優(yōu)選地，步驟(1)和步驟(3)中的驅(qū)油劑水溶液以及步驟(2)中的驅(qū)油劑有機溶劑溶液中的驅(qū)油劑包括甜1-b18、甜3-b26ps、陰非-b26ps、仲烷基苯磺酸鹽、石油磺酸鹽、aeo9、十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉中的任意一種或至少兩種的組合。

16、優(yōu)選地，步驟(5)所述驅(qū)油實驗包括巖心驅(qū)油實驗。

17、優(yōu)選地，步驟(5)所述若干組為至少5組，例如5組、6組、7組、8組、9組、10組等。

18、優(yōu)選地，步驟(5)所述擬合得到的界面膜數(shù)φ與提高采收率eor之間的關(guān)系式為：

19、

20、即，界面膜數(shù)φ與提高采收率eor存在線性的一一對應關(guān)系，可以作為表征驅(qū)油化學劑界面性質(zhì)的綜合參數(shù)，通過界面膜數(shù)的大小可以對驅(qū)油體系進行篩選。界面張力越低、界面膜強度(界面膜最大彈性模量)越高、界面黏彈性越好，相應地φ數(shù)值也越大，驅(qū)油體系的驅(qū)替效果越好。

21、優(yōu)選地，步驟(5)中，當界面膜數(shù)達到200時，判定驅(qū)油體系具有良好的驅(qū)油效果。

22、本發(fā)明提供的篩選方法綜合了界面張力測試、langmuir單分子膜實驗和界面擴張流變實驗等三種測試方法，分別得到超低界面張力、界面極限彈性模量(界面膜最大彈性模量)、界面黏彈性等關(guān)鍵參數(shù)，分別從不同角度表征了化學劑吸附層的力學特性。其中，超低界面張力與化學劑對原油乳化、油膜剝離密切相關(guān)，進一步關(guān)系到洗油效果；界面極限彈性模量可表征界面膜強度，界面黏彈性參數(shù)涉及界面的各種弛豫過程，二者對乳液液滴的形變以及與巖石孔喉相互作用密切相關(guān)，進一步關(guān)系到波及體積。綜合三種界面性質(zhì)提出了界面膜數(shù)，用于化學劑驅(qū)替效果的篩選。

23、本發(fā)明提供的基于單分子膜表征的驅(qū)油體系篩選方法流程示意圖如圖2所示。

24、第二方面，本發(fā)明提供一種如第一方面所述的基于單分子膜表征的驅(qū)油體系篩選方法在驅(qū)油體系篩選中的應用

25、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明具有以下有益效果：

26、(1)本發(fā)明基于驅(qū)油劑單分子膜的關(guān)鍵界面參數(shù)與驅(qū)替效果的關(guān)系提出了驅(qū)油體系篩選方法，篩選過程中可明確不同驅(qū)油體系單分子膜的界面組成和力學性能，綜合不同界面測試方法的關(guān)鍵參數(shù)提出了界面膜數(shù)φ，本質(zhì)上是基于驅(qū)油劑微觀界面作用機制的篩選方案，便于從分子層面對驅(qū)油體系進行優(yōu)化設計。

27、(2)與現(xiàn)有的巖心驅(qū)油實驗以及可視化模型滲流方法篩選驅(qū)油體系技術(shù)相比，本發(fā)明提供的篩選方法擺脫了注采工藝參數(shù)和尺寸效應的影響，僅以關(guān)鍵界面參數(shù)(界面膜數(shù)φ)作為指標進行驅(qū)油體系篩選，避免了復雜的驅(qū)替操作，縮短了研發(fā)周期，降低了研發(fā)成本，更適用于大規(guī)模樣本篩選。