[发明专利]纳米纤维素在作为或制备驱油剂中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及纳米纤维素在作为或制备驱油剂中的应用。

背景技术

石油开采过程分一次采油、二次采油和三次采油三个阶段。一次和二次采油均为物理方法采油，通常可以采出30％～40％的原油。我国的主要油田(大庆、胜利、辽河等)已经进入二次采油的后期阶段，并逐步向三次采油阶段过渡。因此，三次采油中驱油剂的研发也越来越引起科研工作者的关注。

目前，驱油剂主要包括表面活性剂、聚合物、碱、气体及其复配体系等。表面活性剂驱在化学驱中占有重要地位，表面活性剂无论是作为主剂还是作为助剂驱油，对大幅度提高采收率均起到不可估量的作用，其主要机理是通过降低油水界面张力提高洗油效率。碱驱：由于碱对地层溶蚀使地层变得更不均质，它使地层和产出系统结垢并使乳化原油脱水困难，所以驱油剂倾向于不用碱或使用弱碱、潜在碱、有机碱和缓冲碱。气驱主要包括天然气、二氧化碳、氮气、烟道气等，但空气是很有发展前景的气驱用气，它通过低温氧化机理提高采收率，特别适用于高温、高压的轻油油藏。聚合物驱是指在注入水中加入水溶性的高相对分子质量的聚合物，增加水相粘度并降低水相渗透率，改善油水粘度比，从而扩大体积波及系数，达到提高原油采收率的方法。聚合物驱油剂的主要性质就是它能够在石油开发的控制条件下，以低的聚合物浓度而保持高的粘度。

在我国，表面活性剂和聚合物是应用最为广泛的两种驱油体系，并且为达到较好的驱油效果，通常将表面活性剂和聚合物复配使用，即二元体系，该体系既可以提高波及系数，又可改善洗油效率。但是该体系存在以下问题：一，现有聚合物多为基于丙烯酰胺单体的合成类聚合物，对环境危害大；二，二元体系在多孔介质中流动时会发生色谱分离效应，影响其构效关系。迄今为止，并无同时解决这两个难题的有效方法，因此，研发一种对环境无污染且不会发生色谱分离效应的驱油剂是亟需解决的问题。

发明内容

针对上述现有技术，本发明为解决环境污染和色谱分离效应这两个难题，从分子结构与性能关系入手，发现了一种具有表面活性的生物聚合物分子——纳米纤维素，并首先将其应用于三次采油中，全面评价了其驱油潜力，该技术可以同时解决现有驱油体系污染和色谱分离两个问题。

本发明是通过以下技术方案实现的：

纳米纤维素在作为或制备驱油剂中的应用。

优选的，所述纳米纤维素为低电荷纳米纤维素(0.72meq/g)或高电荷纳米纤维素(1.5meq/g)，其结构式均如下式所示：

纳米纤维素可通过常规市场购买得到。本发明的发明人进行实验所用的纳米纤维素均购自天津浩加纳米纤维素科技有限公司，产品名称为微纤化纤维素NFC，其中，低电荷纳米纤维素的商品型号为LC-NFC；高电荷纳米纤维素的商品型号为HC-NFC，其直径都在2纳米左右，长度为0.8～1.1微米。

具体应用时，纳米纤维素可以作为驱油剂直接进行应用；在条件允许的情况下，也可以将其与其它驱油剂复配使用,例如，与碱、表面活性剂等复配使用。本发明首次将具有表面活性的纳米纤维素应用于三次采油中，相对于现有的驱油体系，该材料具有无污染，可降解等特点，并有效避免了聚表二元驱中的色谱分离效应(同时具有粘弹性能和活性)，可以有效解决当前驱油体系的两大问题，可以有效提高原油采收率。

附图说明

图1：纳米纤维素的结构式。

图2：不同浓度的高、低电荷两种纳米纤维素在不同剪切速率下的粘度情况，其中，A：低电荷纳米纤维素在不同剪切速率下的粘度情况；B：高电荷纳米纤维素在不同剪切速率下的粘度情况；C：高、低电荷两种纳米纤维素的浓度与粘度的关系示意图。

图3：不同浓度的高、低电荷纳米纤维素的储能模量和损耗模量随频率变化的关系示意图，其中，A：低电荷纳米纤维素的储能模量与浓度的关系示意图；B：低电荷纳米纤维素的损耗模量与浓度的关系示意图；C：高电荷纳米纤维素的储能模量与浓度的关系示意图；D：高电荷纳米纤维素的损耗模量与浓度的关系示意图。

图4：纳米纤维素的乳化过程，其中，并列的两根试管中，左侧试管内是低电荷纳米纤维素，右侧试管内是高电荷纳米纤维素。

图5：纳米纤维素乳化能力的分析示意图。

图6：纳米纤维素油水界面张力随时间的变化关系，其中，A：高电荷纳米纤维素油水界面张力随时间的变化关系；B：低电荷纳米纤维素油水界面张力随时间的变化关系。

图7：不同浓度高、低电荷纳米纤维素油水界面张力比较。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明。