一种纳米流体稠油热采助剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种纳米流体稠油热采助剂及其制备方 法。
【背景技术】
[0002] 稠油开采技术主要包括热采(例如蒸汽吞吐、蒸汽驱、火驱、SAGD、FAST、SAGP等)和 冷采。根据油藏的具体情况，现阶段以稠油热采为主要开发方式。蒸汽驱和蒸汽吞吐是两种 主要的热采方法。注蒸汽是当前世界上开采稠油油藏的最主要方法，通过蒸汽将热力提供 给油层岩石和流体，一方面使油层原油的粘度大大降低，增加原油的流度;另一方面原油受 热后发生体积膨胀，可减少最终的残余油饱和度。
[0003] 近几年蒸汽吞吐、蒸汽驱技术的发展主要在于使用各种助剂改善吞吐效果。该技 术是80年代在委内瑞拉发展起来的，注入的助剂主要有天然气、溶剂(例如轻质油）、凝胶调 剖堵水剂以及高温泡沫剂(例如一些表面活性剂）。注蒸汽辅助技术的应用使油井的动用程 度提高，生产周期延长，采收率明显提高。目前，注助剂或其它辅助技术主要针对降低稠油 粘度、增大波及体积和控制窜流通道三个方面做研究，而针对增加原油导热性能方面的研 究较少。水的导热能力是油的6-7倍，因此，热量易向高含水区扩散。同时由于储层的强非均 质性，必然导致蒸汽沿高渗透带突进，大大降低蒸汽有效波及面积，从而影响了注蒸汽的开 采效益。纳米流体是20世纪90年代以来应用于强化传热领域的，属于新一代的高效传热冷 却技术，其在电力、化学、空调、运输和微电子等行业中具有普遍应用，但针对稠油热采利用 纳米流体导热性能来强化热传导暂时未见报道。
[0004] 现有技术中，主要以表面活性剂、乳化剂、催化降粘或溶剂等形式降粘作为辅助热 采方式。例如:CN103422841A涉及一种稠油降粘方法，通过向稠油中加入含氰基的有机化合 物，并将其分散在稠油中以降低原油粘度。CN101074367A介绍了一种稠油稀化剂，用于稠油 热采中化学辅助蒸汽驱改善蒸汽吞吐效果的提高采收率，其主要组成为：乙二胺四乙酸二 钠、低级脂肪酸、螯合分散剂、磺酸盐助排剂等。CN102260490A涉及一种稠油助采剂及其制 备方法，该稠油助采剂的主要组成为：脲、高温防乳破乳剂、石油磺酸盐、乙二胺四乙酸二 钠、高温起泡剂。CN101328798A介绍了一种稠油开采的方法，主要介绍了降解剂的制备过程 和应用方式。CN101845298A介绍了一种油溶性降粘剂，其由以下重量百分比的组分组成:溶 剂50-65%、聚氧乙烯醚20-30%、乳化剂6-10%。0附039390684介绍了一种开采稠油或沥青 的方法，该方法能提高储层中稠油或沥青在地层中的流动，该方法包括在储层中的一部分 稠油或沥青中，利用火烧油层建立起一个燃烧前缘，并在火烧油层过程中向地层中注入空 气和碱性化合物，其中该碱性化合物接触燃烧前缘处的烃类，并且与烃类中的环烷酸反应 形成表面活性剂。CN103147732A介绍了一种稠油及超稠油油藏条件下中低温可控自生热的 方法;该方法包括以下步骤:通过稠油或超稠油油藏的注入井向油层中注入含氧气体和催 化剂;加热注入井附近的油藏使其温度升高至100-400°C，启动催化氧化放热反应，反应放 出的热量加热油藏，实现对于稠油或超稠油油藏的可控自生热。
[0005] 另一方面，现有热采辅助技术以调剖、堵水、堵窜等形式作为辅助热采方式。例如： CN101633835A介绍了一种稠油热采封窜剂，其主要组成为：水玻璃10-30%、乙酸乙酯0.5-3%、氯化铵0.3-1 .3%、柠檬酸铝0.005-0.015%、EDTA或EDTA盐0.01-0.03%。 CN104847302A介绍了一种堵水方法，包括以下步骤:确定因底水锥进导致的出水油层；向所 述出水油层注入预定量的气体；向注入气体后的出水油层注入化学堵剂进行选择性堵水； 其中化学堵剂由第一段塞和第二段塞组成，以质量百分比浓度计，第一段塞由0.4-0.5%聚 丙烯酰胺、2-3%橡胶颗粒、1-3%栲胶粉组成，第二段塞为15-25%树脂粉煤灰配制的水溶 液。
[0006] 纳米技术在石油领域主要应用于催化或磁力降粘。例如：CN103321617A介绍了一 种纳米磁流体吞吐采油方法及井网结构，在油藏开采区域内将吞吐井、磁源井以及监测井 组成一个吞吐井组;在吞吐井和磁源井的井筒内下入电磁体；向吞吐井内注入纳米磁流体 分散溶液；启动磁源井井下电磁体、调节磁通量，使其在目标油层中形成一个巨大的磁场， 关闭磁源井电磁体，同时启动吞吐井电磁体并调节磁通量，使进入油层深部的纳米磁流体 在吞吐井磁力作用下回流，吞吐井开井生产。CN102977254A介绍了一种稠油纳米降粘剂及 其制备方法，该纳米降粘剂主要包括纳米聚(二乙烯基苯_丙烯酸短链酯_丙烯酸高碳酯）。 CNl0332011OA介绍了一种纳米复合型耐高温助采剂，由3-8wt %改性纳米无机助剂、3-8wt %石油磺酸盐、10-40 % wt %降粘剂、5-15wt %乳化剂、2-1 Owt %表面润湿剂、2-1 Owt % 渗透剂、5 -1 Ow t %高分子改性剂、1 -8 % w t %催化剂和余量水制备而成，其具有耐高温，乳 化、抗盐等性能。CN103421483A介绍了一种稠油水热裂解纳米催化降粘剂及其制备方法，所 述催化降粘剂是包括以重量份数计的以下物质经还原反应而得:金属盐1-50重量份、溶剂 10-200重量份、醇5-150重量份、还原剂5-150重量份、碱溶液100-500重量份、磺酸50-300重 量份、蒸馏水1 〇〇重量份;所述降粘剂的粒径分布在I -I Onm之间。
[0007] 上述现有技术主要是在降粘和调堵窜流通道方面进行研究，而稠油是不良热导 体，低于水的热导率6-7倍，因此注入的热量仅能在油、汽或水接触面满足热量交换，因此为 了增大热交换率，这些现有技术需要提高注入蒸汽热量，导致生产成本增加，且热效率低。
【发明内容】
[0008] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纳米流体稠油热采助剂及其制 备方法。该稠油热采助剂能够提高原油的导热能力，进而提高蒸汽热量的利用率。
[0009] 为达到上述目的，本发明首先提供了一种纳米流体稠油热采助剂，以所述纳米流 体稠油热采助剂的总质量为基准，其原料组成包括：纳米材料0.01-0.5%、辅助试剂0.1-5 %、稠化剂0.1-1 %以及水余量;或者其原料组成包括:纳米材料0.01-0.5 %、乳化剂0.1-15%、辅助试剂0.1-5%、矿物离子0.1-6%、稠化剂0.1-1 %、分散溶剂10-30%以及水余量。
[0010] 在上述的纳米流体稠油热采助剂中，优选地，所述纳米材料包括纳米金属氧化物、 纳米非金属氧化物和纳米碳化物等中的一种或几种的组合。更优选地，所述纳米金属氧化 物包括纳米氧化铜、纳米氧化铁和纳米氧化错等中的一种或几种的组合;所述纳米非金属 氧化物包括纳米二氧化娃等;所述纳米碳化物包括碳纳米纤维和/或碳纳米球等，其中，所 述碳纳米纤维包括碳纳米管、实心碳纳米纤维。尤为优选地，所述纳米材料包括纳米氧化 铜、纳米氧化铝、纳米二氧化硅和碳纳米球中的一种或几种的组合。
[0011] 在上述的纳米流体稠油热采助剂中，优选地，所述纳米材料的直径为lnm-500nm， 更优选为I 〇nm-50nm 〇
[0012] 在上述的纳米流体稠油热采助剂中，优选地，所述纳米材料可以为水溶性或油溶 性。当本发明采用的纳米材料为水溶性时，上述纳米流体稠油热采助剂的原料组成可以包 括纳米材料〇. 01-0.5%、辅助试剂0.1-5%、稠化剂0.1-1 %以及水余量;可以不包括所述乳 化剂、矿物离子和分散溶剂。当本发明采用的纳米材料为油溶性时，上述纳米流体稠油热采 助剂的原料组成可以包括纳米材