一种耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂及其制备方法与应用

本发明属于油田化学及提高石油采收率，具体涉及一种耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂及其制备方法与应用。

背景技术：

1、随着全球石油资源需求的持续增长以及常规易开采油藏的日益枯竭，高温高盐油藏已成为原油稳产与增产的重要接替领域。化学驱是提高该类油藏采收率的关键技术之一。然而，高温（≥80℃）和高矿化度（≥30000mg/l，高钙镁离子含量）的苛刻条件给传统化学驱油体系带来了严峻挑战。常规高分子聚合物（如部分水解聚丙烯酰胺）在高温下极易发生热降解和水解，且高钙镁离子含量会强烈屏蔽分子链上的电荷，导致聚合物分子链卷曲甚至沉淀析出，使溶液黏度大幅降低，并且在高剪切作用后黏度恢复能力差，严重制约了其在深部油藏中的流度控制能力。

2、近年来，由表面活性剂分子通过非共价相互作用自组装形成的蠕虫状胶束（wlms）因其具有动态可逆的断裂-重组特性，表现出显著的黏弹性和优异的剪切恢复性能，成为超分子驱油领域的研究热点。例如，中国专利文献cn113150762a公开了一种兼具黏弹性和超低界面张力的超分子驱油体系，该体系由阴离子表面活性剂与甜菜碱型两性表面活性剂复合构筑，但其是在温度43℃、矿化度约7800mg/l的较温和条件下实现的。中国专利文献cn107916096a公开了一种驱油用黏弹性表面活性剂组合物，由长碳链羧基甜菜碱两性表面活性剂和有机酸盐复配而成，适用于低渗油藏，在温度85-87℃、矿化度25830mg/l、钙镁离子含量374mg/l的条件下应用。

3、当油藏环境达到高温（≥80℃）、高矿化度（≥30000mg/l，高钙镁离子含量）的苛刻条件时，现有的纯表面活性剂蠕虫状胶束体系主要存在如下不足：第一，热致胶束解离，即剧烈的分子热运动加速了维持胶束结构的非共价键的断裂，促使蠕虫状胶束向短棒状或球形胶束转变，导致体系黏度急剧下降；第二，盐致相分离，即高浓度反离子（特别是高价金属阳离子）产生过度的静电屏蔽效应，容易引起表面活性剂盐析和相分离，从而破坏蠕虫状胶束网络结构；第三，体相黏弹性与界面活性的固有矛盾，即欲维持致密的蠕虫状胶束空间网络以提供高黏弹性和流度控制能力，胶束堆积往往较为紧密，这会限制表面活性剂活性分子向油水界面的扩散与吸附，难以将油水界面张力降至超低范围（10-3mn/m），反之，若优先追求高界面活性，则容易削弱甚至破坏胶束网络，丧失所需的体相黏弹性。因此，如何在高温（≥80℃）、高矿化度（≥30000mg/l，高钙镁离子含量）的苛刻油藏条件下，构建一种同时具备高体相黏弹性和超低油水界面张力的“双效”黏弹性超分子驱油体系，是本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供一种耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂及其制备方法与应用。该驱油剂在高温高盐条件下具有优异的黏弹性、剪切恢复性能和界面活性，能够同时满足高温高盐油藏化学驱中流度控制与提高洗油效率的双重需求，可显著提高原油采收率。

2、本发明的技术方案如下：

3、一种耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂，包括以下质量百分比的原料组成：超长链氧化胺两性表面活性剂0.1%～0.6%，长链氧化胺两性表面活性剂0.1%～0.6%，磺化纤维素纳米晶0.3%～1.2%，余量为水。

4、根据本发明优选的，所述耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂，包括以下质量百分比的原料组成：超长链氧化胺两性表面活性剂0.2%～0.4%，长链氧化胺两性表面活性剂0.2%～0.4%，磺化纤维素纳米晶0.3%～0.6%，余量为水。

5、优选的，所述耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂，包括以下质量百分比的原料组成：超长链氧化胺两性表面活性剂0.3%，长链氧化胺两性表面活性剂0.3%～0.4%，磺化纤维素纳米晶0.3%～0.5%，余量为水。

6、根据本发明优选的，所述超长链氧化胺两性表面活性剂和长链氧化胺两性表面活性剂的质量比为（0.5～2.0）:1，优选为1:1。

7、根据本发明优选的，所述超长链氧化胺两性表面活性剂为碳链长度为c22的山嵛酸酰胺丙基氧化胺(sapo)或芥酸酰胺丙基氧化胺(eapo)中的一种或两种。山嵛酸酰胺丙基氧化胺(sapo)的结构如下：

8、

9、根据本发明优选的，所述长链氧化胺两性表面活性剂为碳链为c18的硬脂酰胺丙基氧化胺(tapo)或油酸酰胺丙基氧化胺(oapo)中的一种或两种。

10、根据本发明优选的，所述磺化纤维素纳米晶呈现针状或棒状形态，直径为5～10nm，长度为100～500 nm；所述磺化纤维素纳米晶在水相中具有两亲性及优异分散稳定性。

11、根据本发明优选的，水为地层水；地层水矿化度30000～110000 mg/l，地层水中ca2+和mg2+的总含量为1000～5000 mg/l。

12、上述耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂的制备方法，包括如下步骤：

13、（1）将超长链氧化胺两性表面活性剂和长链氧化胺两性表面活性剂加入水中，混合均匀，得到超分子水溶液；

14、（2）向超分子水溶液中加入磺化纤维素纳米晶，充分分散，即得耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂。

15、根据本发明优选的，步骤（1）中，在60～80°c下搅拌以混合均匀。

16、根据本发明优选的，步骤（2）中，充分分散条件如下：在500～1000 rpm转速下剪切搅拌10～30 min，或超声分散10～30 min。

17、上述耐温耐盐黏弹性超分子驱油剂在高温高盐油藏化学驱开采中的应用。

18、根据本发明优选的，所述高温高盐油藏的条件为：油藏温度80～100°c。

19、本发明的技术特点及有益效果如下：

20、1、本发明基于不同链长氧化胺表面活性剂的几何匹配与“静电-氢键”双重缔合效应，构筑了高稳定性蠕虫状胶束网络。采用超长链(c22)和长链(c18)氧化胺两性表面活性剂复配，两者具有高度相似的亲水头基。在自组装过程中，c18链能够灵活插入c22形成的疏水栅栏中，有效填充蠕虫状胶束核内部的空间空隙，消除了单一链长因曲率限制导致的堆积不匹配，促进了胶束的一维无限生长。同时，利用地层水中的高浓度无机盐离子压缩胶束表面的双电层，强烈屏蔽头基间的静电排斥力，再配合两种表面活性剂酰胺基团间形成的分子间氢键网络，显著减小了分子的有效头基面积。这种“静电屏蔽+氢键缔合”的双重作用使胶束网络更为致密、均匀，赋予了体系较强的体相增黏与流度控制能力。

21、2、本发明打破了“高体相黏弹性”与“高界面活性”的固有矛盾，实现了双效协同。复配体系中的长链(c18)表面活性剂分子凭借较小的分子尺寸和较快的扩散能力，优先向油水界面迁移并占据空位，高效降低油水界面张力；而超长链(c22)表面活性剂分子则通过强烈的疏水缔合作用在体相中维持蠕虫状胶束网络的完整性，并增强体相的黏弹性。两者分工协同，使体系在具备高体相黏度的同时，能够达到超低油水界面张力(10-3mn/m)，大幅提升洗油效率。

22、3、本发明引入两亲性纤维素纳米晶，通过“静电吸引-多重氢键”构筑了结构稳定的“伪互穿网络”。带有强负电荷的磺化纤维素纳米晶(s-cnc)与局部显现正电性的氧化胺头基发生强烈的静电吸引，同时s-cnc表面的大量羟基与表面活性剂的酰胺基及氧化胺头基中的氧原子形成多重氢键。在此双重作用驱动下，刚性的s-cnc颗粒充当了柔性蠕虫状胶束链的物理交联点，单根高长径比的s-cnc纳米棒可同时吸附并桥接多条胶束链，将原本依靠拓扑缠结维持的瞬态网络转化为结合能更高的“伪互穿网络”。这有效限制了胶束链在高温下的滑移与解缠结，显著延长了应力松弛时间，使得体系在高温高盐(尤其是高钙镁离子)环境下的结构稳定性和耐温耐盐能力远超纯表面活性剂体系。

23、4、本发明的驱油剂具有优异的剪切可逆恢复性能，能够适应近井地带与深部地层的不同剪切环境。基于超分子自组装的动态可逆性，体系在近井地带经受高剪切作用时，蠕虫状胶束网络发生断裂，黏度迅速降低，保障了低压顺利注入；当流体进入地层深部、剪切速率降低后，胶束网络自发重组，迅速恢复原有的高黏弹性状态，克服了传统高分子聚合物受机械剪切导致永久性降解、黏度不可逆丧失的问题。