[發(fā)明專利]具有殼-鏈結(jié)構(gòu)的強親油復(fù)合二氧化硅納米微球及其制法與應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2013-03-22
• 公開（公告）號: CN103205246A
• 公開（公告）日: 2013-07-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 羅健輝;江波;雷群;丁彬;王平美;葉龍強;朱懷江;白鳳鸞
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: C09K8/58
• 分類號: C09K8/58
• 代理公司: 北京三友知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有“殼-鏈”結(jié)構(gòu)的強親油復(fù)合二氧化硅納米微球及其制備方法與應(yīng)用，屬于油田提高原油采收率技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

近二十年來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，對能源的需求急劇增長，石油作為一種不可替代的基礎(chǔ)能源，在國民經(jīng)濟(jì)中的重要地位也日益凸顯。

我國老油田已經(jīng)進(jìn)入特高含水和高采出程度的“雙特高”階段，以大慶喇薩杏主力油田為例，采收率已經(jīng)超過50％，可采儲量的采出程度超過80％，綜合含水高達(dá)90％以上，且剩余油分布十分復(fù)雜，注水驅(qū)油開發(fā)難度越來越大。根據(jù)聚驅(qū)后的檢查井資料表明：油層中仍有大量的剩余可動油，未波及的層位采出程度仍很低，但剩余油高度分散，未波及油層主要為滲透率較低的巖石空隙，由于巖石孔隙通道半徑小，孔隙曲折性大，孔隙內(nèi)表層粗糙，液體滲透率低，加上毛細(xì)作用顯著，水驅(qū)難以有效波及，洗油效率越來越低，技術(shù)開發(fā)難度不斷增加。如何有效驅(qū)替水驅(qū)后殘存在巖石微孔空隙中的原油，有效提高高含水油田的波及體積和驅(qū)油效率已成為亟待解決的技術(shù)問題，亟需開展新方法進(jìn)一步提高采收率。

我國在新探明石油儲量中有70％左右為低滲透油藏，如長慶油/氣田屬于典型的地層壓力異常低、儲量豐度低、滲透率低的“三低”油氣田，90％的儲層滲透率小于1毫達(dá)西，油、氣井基本沒有自然產(chǎn)能，目前主要依靠壓裂方式進(jìn)行油、氣生產(chǎn)，而現(xiàn)有的三次采油技術(shù)無法滿足油氣田的開發(fā)要求，未來低滲儲層也將面臨剩余油高度分散的問題。所以如何有效提高低滲、特低滲透油田的采收率已經(jīng)成為研究攻關(guān)的重中之重，亟需開展新技術(shù)，依靠創(chuàng)新技術(shù)進(jìn)一步提高“三低”油氣田采收率，實現(xiàn)低滲透油田的經(jīng)濟(jì)有效開發(fā)。

面對“高含水、高分散、低滲透、低豐度”油田，生產(chǎn)需求與開發(fā)潛力極大，但技術(shù)攻關(guān)難度同樣巨大。實踐證明現(xiàn)有的三次采油技術(shù)并不是適用所有類型油田的提高采收率技術(shù)，必須創(chuàng)新性的不斷解決油田在不同時期開發(fā)過程中遇到的實際問題，滿足油田未來的生產(chǎn)與技術(shù)需求。

近些年來，國內(nèi)外越來越多的研究人員將納米材料所具有的表面效應(yīng)移植應(yīng)用到石油工業(yè)中，特別是在提高原油采收率方面也正在成為研究的熱點。孫治國等(聚硅納米材料在純梁中低滲透油田的增注試驗研究[J].石油天然氣學(xué)報，2006，28(1))以二氧化硅納米微球進(jìn)行表面憎水親油改性得到聚硅材料，這種聚硅材料通過吸附在油層巖石表面，使巖石表面由水濕變?yōu)橛蜐瘢纬杉{米效應(yīng)的較大水流滑移，達(dá)到減阻增注的目的，但是至今未見提高采收率報道，僅僅是提高增注能力，并沒有達(dá)到提高采收率的目的，不能稱為驅(qū)油劑。

高產(chǎn)來等(遼河油田杜1-24井區(qū)雙北29-37井組MD膜驅(qū)礦場試驗[J].油田化學(xué)，2003，20(4))報道了分子沉積膜(MD膜)在提高采收率中的應(yīng)用，主要是由一種單分子雙季銨鹽分子靠靜電吸引而組裝的一種有序膜，以水為傳遞介質(zhì)，利用陰陽離子靜電吸附的反應(yīng)特性，在油藏礦物表面沉積形成單層膜，降低原油與表面間的粘附力，在油膜脫落的帶負(fù)電荷的巖石表面沉積，牢固吸附在表面，形成納米級分子膜，改變巖石表面的潤濕性，防止粘土膨脹，改善地層(尤其低滲透油藏)的滲透性及產(chǎn)生滲吸作用。成膜作用由近及遠(yuǎn)逐漸推進(jìn)，在水的沖刷作用下原油不斷從巖石表面剝離并被帶出地層，從而提高驅(qū)油效率和原油采收率。MD膜驅(qū)可以改善水驅(qū)開發(fā)效果，對提高采收率有一定的貢獻(xiàn)，但提高采收率幅度有限。

CN101570686A披露了一種納米二氧化硅改性磺酸鹽驅(qū)油劑及其制備方法，采用環(huán)烷基油在10℃-80℃下通過磺化、中和后得到磺酸鹽，然后用納米級的二氧化硅對該磺酸鹽接枝改性，最后得到納米改性環(huán)烷基磺酸鹽驅(qū)油劑。用于驅(qū)油實驗，當(dāng)其用量為0.3％質(zhì)量時，能使油水界面張力降低至5×10^-4mN·m^-1，有效降低了剩余油的粘附力，使剩余油易于變形、剝離，同時減小了毛細(xì)阻力，使得剩余油滴易于聚集而形成油墻，提高采收率。該技術(shù)僅達(dá)到進(jìn)一步降低界面張力的效果，沒有擴(kuò)大波及體積的作用，因而提高采收率作用有限。

綜上所述，現(xiàn)有納米驅(qū)油技術(shù)均是將納米級材料進(jìn)行簡單改性，僅僅是利用了納米材料的表面效應(yīng)改變油、水的界面性質(zhì)，無法真正擴(kuò)大波及體積，提高驅(qū)油效率，不能滿足大幅度提高采收率的實際要求。納米技術(shù)并不僅僅代表一種尺寸，更重要的是體現(xiàn)納米級材料性能的巨大突變與智能特性，因此，仍有必要切實針對油田的實際情況，對納米材料進(jìn)行創(chuàng)新性的分子設(shè)計與改性研究，賦予納米材料“智能”特性，最終實現(xiàn)納米智能化學(xué)驅(qū)油劑提高采收率的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容