納米纖維素在作為或制備驅(qū)油劑中的應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及納米纖維素在作為或制備驅(qū)油劑中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 石油開采過(guò)程分一次采油、二次采油和三次采油三個(gè)階段。一次和二次采油均為 物理方法采油，通?？梢圆沙?0%~40%的原油。我國(guó)的主要油田（大慶、勝利、遼河等） 已經(jīng)進(jìn)入二次采油的后期階段，并逐步向三次采油階段過(guò)渡。因此，三次采油中驅(qū)油劑的研 發(fā)也越來(lái)越引起科研工作者的關(guān)注。
[0003] 目前，驅(qū)油劑主要包括表面活性劑、聚合物、堿、氣體及其復(fù)配體系等。表面活性劑 驅(qū)在化學(xué)驅(qū)中占有重要地位，表面活性劑無(wú)論是作為主劑還是作為助劑驅(qū)油，對(duì)大幅度提 高采收率均起到不可估量的作用，其主要機(jī)理是通過(guò)降低油水界面張力提高洗油效率。堿 驅(qū)：由于堿對(duì)地層溶蝕使地層變得更不均質(zhì)，它使地層和產(chǎn)出系統(tǒng)結(jié)垢并使乳化原油脫水 困難，所以驅(qū)油劑傾向于不用堿或使用弱堿、潛在堿、有機(jī)堿和緩沖堿。氣驅(qū)主要包括天然 氣、二氧化碳、氮?dú)?、煙道氣等，但空氣是很有發(fā)展前景的氣驅(qū)用氣，它通過(guò)低溫氧化機(jī)理提 高采收率，特別適用于高溫、高壓的輕油油藏。聚合物驅(qū)是指在注入水中加入水溶性的高相 對(duì)分子質(zhì)量的聚合物，增加水相粘度并降低水相滲透率，改善油水粘度比，從而擴(kuò)大體積波 及系數(shù)，達(dá)到提高原油采收率的方法。聚合物驅(qū)油劑的主要性質(zhì)就是它能夠在石油開發(fā)的 控制條件下，以低的聚合物濃度而保持高的粘度。
[0004] 在我國(guó)，表面活性劑和聚合物是應(yīng)用最為廣泛的兩種驅(qū)油體系，并且為達(dá)到較好 的驅(qū)油效果，通常將表面活性劑和聚合物復(fù)配使用，即二元體系，該體系既可以提高波及系 數(shù)，又可改善洗油效率。但是該體系存在以下問(wèn)題：一，現(xiàn)有聚合物多為基于丙烯酰胺單體 的合成類聚合物，對(duì)環(huán)境危害大；二，二元體系在多孔介質(zhì)中流動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生色譜分離效應(yīng)， 影響其構(gòu)效關(guān)系。迄今為止，并無(wú)同時(shí)解決這兩個(gè)難題的有效方法，因此，研發(fā)一種對(duì)環(huán)境 無(wú)污染且不會(huì)發(fā)生色譜分離效應(yīng)的驅(qū)油劑是亟需解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明為解決環(huán)境污染和色譜分離效應(yīng)這兩個(gè)難題，從分子 結(jié)構(gòu)與性能關(guān)系入手，發(fā)現(xiàn)了一種具有表面活性的生物聚合物分子一一納米纖維素，并首 先將其應(yīng)用于三次采油中，全面評(píng)價(jià)了其驅(qū)油潛力，該技術(shù)可以同時(shí)解決現(xiàn)有驅(qū)油體系污 染和色譜分離兩個(gè)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0007] 納米纖維素在作為或制備驅(qū)油劑中的應(yīng)用。
[0008] 優(yōu)選的，所述納米纖維素為低電荷納米纖維素（0. 72meq/g)或高電荷納米纖維素 (I. 5meq/g)，其結(jié)構(gòu)式均如下式所示：
[0009]
[0010] 納米纖維素可通過(guò)常規(guī)市場(chǎng)購(gòu)買得到。本發(fā)明的發(fā)明人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)所用的納米纖維 素均購(gòu)自天津浩加納米纖維素科技有限公司，產(chǎn)品名稱為微纖化纖維素 NFC，其中，低電荷 納米纖維素的商品型號(hào)為L(zhǎng)C-NFC ;高電荷納米纖維素的商品型號(hào)為HC-NFC，其直徑都在2 納米左右，長(zhǎng)度為0. 8~I. 1微米。
[0011] 具體應(yīng)用時(shí)，納米纖維素可以作為驅(qū)油劑直接進(jìn)行應(yīng)用；在條件允許的情況下，也 可以將其與其它驅(qū)油劑復(fù)配使用，例如，與堿、表面活性劑等復(fù)配使用。本發(fā)明首次將具有 表面活性的納米纖維素應(yīng)用于三次采油中，相對(duì)于現(xiàn)有的驅(qū)油體系，該材料具有無(wú)污染，可 降解等特點(diǎn)，并有效避免了聚表二元驅(qū)中的色譜分離效應(yīng)（同時(shí)具有粘彈性能和活性），可 以有效解決當(dāng)前驅(qū)油體系的兩大問(wèn)題，可以有效提高原油采收率。
【附圖說(shuō)明】
[0012] 圖1 :納米纖維素的結(jié)構(gòu)式。
[0013] 圖2 :不同濃度的高、低電荷兩種納米纖維素在不同剪切速率下的粘度情況，其 中，A :低電荷納米纖維素在不同剪切速率下的粘度情況；B :高電荷納米纖維素在不同剪切 速率下的粘度情況；C :高、低電荷兩種納米纖維素的濃度與粘度的關(guān)系示意圖。
[0014] 圖3 :不同濃度的高、低電荷納米纖維素的儲(chǔ)能模量和損耗模量隨頻率變化的關(guān) 系示意圖，其中，A :低電荷納米纖維素的儲(chǔ)能模量與濃度的關(guān)系示意圖；B :低電荷納米纖 維素的損耗模量與濃度的關(guān)系示意圖；C :高電荷納米纖維素的儲(chǔ)能模量與濃度的關(guān)系示 意圖；D :高電荷納米纖維素的損耗模量與濃度的關(guān)系示意圖。
[0015] 圖4 :納米纖維素的乳化過(guò)程，其中，并列的兩根試管中，左側(cè)試管內(nèi)是低電荷納 米纖維素，右側(cè)試管內(nèi)是高電荷納米纖維素。
[0016] 圖5 :納米纖維素乳化能力的分析示意圖。
[0017] 圖6 :納米纖維素油水界面張力隨時(shí)間的變化關(guān)系，其中，A :高電荷納米纖維素油 水界面張力隨時(shí)間的變化關(guān)系；B :低電荷納米纖維素油水界面張力隨時(shí)間的變化關(guān)系。
[0018] 圖7 :不同濃度高、低電荷納米纖維素油水界面張力比較。
【具體實(shí)施方式】
[0019] 下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0020] 下述實(shí)施例中所涉及的儀器、試劑、材料等，若無(wú)特別說(shuō)明，均為現(xiàn)有技術(shù)中已有 的常規(guī)儀器、試劑、材料等，可通過(guò)正規(guī)商業(yè)途徑獲得。下述實(shí)施例中所涉及的實(shí)驗(yàn)方法，檢 測(cè)方法等，若無(wú)特別說(shuō)明，均為現(xiàn)有技術(shù)中已有的常規(guī)實(shí)驗(yàn)方法，檢測(cè)方法等。
[0021] 實(shí)驗(yàn)納米纖維素作為驅(qū)油劑的應(yīng)用
[0022] 本實(shí)驗(yàn)涉及兩種納米材料，低電荷納米纖維素和高電荷納米纖維素，其化學(xué)結(jié)構(gòu) 如圖1所示，這兩種納米纖維素均購(gòu)自天津浩加納米纖維素科技有限公司，產(chǎn)品名稱為微 纖化纖維素 NFC，其中，低電荷納米纖維素的商品型號(hào)為L(zhǎng)C-NFC ;高電荷納米纖維素的商品 型號(hào)為HC-NFC ;其直徑都在2納米左右，長(zhǎng)度為0. 8~I. 1微米?；钚曰鶊F(tuán)含量可由陰離 子電荷密度表示，高：1. 5meq/g ;低：0. 72meq/g。本發(fā)明對(duì)其進(jìn)行了一系列性能評(píng)價(jià)（評(píng)價(jià) 所用方法均為常規(guī)方法，在此不再贅述），如下所述。
[0023] 圖2展示出了不同濃度（質(zhì)量濃度，下同）的高、低電荷兩種新型驅(qū)油劑（納米纖 維素）在不同剪切速率下的粘度情況。從圖2中可以看出，隨剪切速率的增大，驅(qū)油劑粘度 呈逐漸減小趨勢(shì)，在IOOs 1后開始回升；隨著驅(qū)油劑濃度的增加，粘度不斷上升，且高電荷 型比低電荷型上升更為迅速。納米纖維素具有較好的增粘效果。
[0024] 圖3展示了高、低電荷驅(qū)油劑（納米纖維素）的儲(chǔ)能模量和損耗模量隨頻率變化 的關(guān)系。由圖可見，納米纖維素體系表現(xiàn)出較高的粘彈性，并隨濃度的升高而升高。
[0025] 圖4展示的是高、低電荷驅(qū)油劑（納米纖維素）的乳化過(guò)程，具體的乳化能力如圖 5所示。從圖4中不難看出，低電荷型驅(qū)油劑乳化后恢復(fù)迅速，油水快速分層，乳化能力低 下；而高電荷型驅(qū)油劑則在乳化后油水分層恢復(fù)緩慢。圖5表明，在乳化后前30min，油水分 層尤為迅速，低電荷型驅(qū)油劑幾乎完全恢復(fù)，高電荷水相體積占比大致恢復(fù)到50% ;低電荷 型驅(qū)油劑在2h時(shí)油水便完全的分離，而高電荷型驅(qū)油劑在隨后的25h過(guò)程中才逐漸分層， 水相體積恢復(fù)到90 %以上，說(shuō)明高電荷型驅(qū)油劑有著良好的乳化能力。
[0026] 圖6展示了高、低電荷驅(qū)油劑（納米纖維素）油水界面張力隨時(shí)間的變化關(guān)系。圖 7是不同濃度高、低電荷驅(qū)油劑（納米纖維素）的界面張力比較。圖6表明不同濃度的高、 低電荷型驅(qū)油劑油水界面張力均在20min時(shí)趨于穩(wěn)定，后續(xù)90min內(nèi)不斷地小幅波動(dòng)。從 圖7可以看出，隨著驅(qū)油劑濃度的增加，油水界面總體呈不斷降低趨勢(shì)，相同濃度下高電荷 型驅(qū)油劑的油水界面張力更低，在濃度為1%時(shí)，可以達(dá)到10 iN/m數(shù)量級(jí)，可見其具有較 低的油水界面張力。
[0027] 綜合以上評(píng)價(jià)，可以認(rèn)為，本實(shí)驗(yàn)涉及的高、低電荷兩種納米纖維素，均可以單獨(dú) 作為驅(qū)油劑進(jìn)行應(yīng)用。
[0028] 上述雖然結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù) 范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員 不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 納米纖維素在作為或制備驅(qū)油劑中的應(yīng)用。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的應(yīng)用，其特征在于：所述納米纖維素低電荷納米纖維素或高 電荷納米纖維素。3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的應(yīng)用，其特征在于：具體應(yīng)用時(shí)，納米纖維素作為驅(qū)油劑 直接進(jìn)行應(yīng)用。
【專利摘要】本發(fā)明公開了納米纖維素的新用途——在作為或制備驅(qū)油劑中的應(yīng)用。具體應(yīng)用時(shí)，納米纖維素可以作為驅(qū)油劑直接進(jìn)行應(yīng)用，也可以將其與其它驅(qū)油劑復(fù)配使用,例如，與堿、表面活性劑等復(fù)配使用。本發(fā)明首次將具有表面活性的納米纖維素應(yīng)用于三次采油中，相對(duì)于現(xiàn)有的驅(qū)油體系，該材料具有無(wú)污染，可降解等特點(diǎn)，并有效避免了聚表二元驅(qū)中的色譜分離效應(yīng)(同時(shí)具有粘彈性能和活性)，可以有效解決當(dāng)前驅(qū)油體系的兩大問(wèn)題，可以有效提高原油采收率。
【IPC分類】C09K8/588, C09K8/584
【公開號(hào)】CN105062454
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510519103
【發(fā)明人】魏兵, 蒲萬(wàn)芬, 王崇陽(yáng)
【申請(qǐng)人】西南石油大學(xué)
【公開日】2015年11月18日
【申請(qǐng)日】2015年8月21日