微乳液钻井液体系的研究与应用

微乳液在石油开采中的应用摘要：简述了微乳液的定义及微乳液的制备方法；详细综述了微乳液在三次采油中的应用。

微乳液是指两种或两种以上互不相溶液体经混合乳化后，分散液滴的直径在5nm~100nm之间，形成的体系。

微乳液为透明分散体系，其形成与胶束的加溶作用有关，又称为“被溶胀的胶束溶液”或“胶束乳液”，简称微乳。

通常由油、水、表面活性剂、助表面活性剂和电解质等组成的透明或半透明的液状稳定体系。

分散相的质点小于0.1μm，甚至小到数十埃。

其特点是分散相质点大小在0.01～0.1μm间，质点大小均匀，显微镜不可见；质点呈球状；微乳液呈半透明至透明，热力学稳定，如果体系透明，流动性良好。

微乳液的形成主要依靠体系中各成分的配比，虽然温度、压力、浓度等因素的改变，会对平衡体系中的相组成造成影响，出现相变区，但不会妨碍微乳液的形成。

因此，微乳液制备关键在于各组份的适当组成关系。

主要制备方法有两种：一种是将油、水、表面活性剂混合形成乳状液后，向其中滴加助表面活性剂(醇类)，滴加到一定数量时体系则变为澄清透明的微乳液，该方法称为Schulman 法，常用于O/W型微乳液的制备。

另一种是将油、水、表面活性剂按一定比例混合均匀后，向其中滴加适量水，即可形成澄清的微乳液，继续加入过量水，液滴数量增多，体积增大，体系由W/O型逐渐过渡为浑浊、粘度大的双连续型，最后水成为连续相，形成O/W型微乳液，该方法称为shah法，常用于制备W/O型微乳液，也可用于O/W型微乳液的制备。

微乳液有广泛的应用，例如在油田三次采油中可以提高收率。

通常油田开发分为三个阶段，当新油藏投入开发时，往往利用其蕴藏的天然能量将原油从地下采至地面，这个阶段称为一次采油。

若油藏的能量不足以将原油从井底举升到地面时，可采取向油井注入高压气体进行气举采油，或在井下安装抽油泵进行深井泵采油。

一般一次采油的效率很低，为提高采油采收率，向一次采油后的油藏注水或注气、人工补充能量开采，称为二次采油。

128研究发现，石蜡纳米乳液具有良好的黏土分散抑制性，并且不会对基浆的流变性产生影响，同时，石蜡纳米乳液具有良好的润滑作用，所以可以更好地提升钻井液的润滑性能，保证技术套管顺利下降。

并且石蜡纳米乳液能够作为性能突出的处理剂，不会出现卡钻的问题。

1 乳液以及乳化技术为了保证新体系的稳定性，必须添加乳化剂。

乳液稳定性就是指为了避免乳液滴聚形成凝结，造成两种液相出现分离层。

乳液之所以存在不稳定性主要的原因就是由于两个非混相之间的密度差比较大，造成乳液形成分层或者沉降的现象[1]。

石蜡纳米乳液与普通乳液相比较来看还是有很大程度的区别，例如，纳米乳液与普通乳液都有两种形态，但是纳米乳液能够自动形成，不需要通过外界的力量。

同样，纳米乳液的热力学稳定性更好，无法形成凝结，所以体系具有非常良好的稳定性。

如果在存放的过程中出现分层的情况时，最主要的问题还会因为离心力场的影响。

如果去掉离心力场，那么纳米乳液就会自动重新融合，并且会恢复到最初的稳定状态。

由于纳米乳液中负界面张力无法稳定存在，所以石蜡纳米乳液体系会自发扩张界面，提高表面活性剂以及助表面活性剂吸附浓度，这样如果界面张力减少至0或者更加微小的比值时，会自动形成纳米乳液。

如果相态超过3种以上时，乳液会发生极不稳定等问题，如果根据乳化剂类型来划分，乳液能够分为分子或离子稳定的乳液，表面活性剂稳定乳液、聚合物稳定乳液以及聚电解质稳定乳液、聚合物和表面活性剂共同稳定的乳液等多种类别。

 2 钻井和完井中乳液以及乳化技术的应用在作业过程中形成的乳液就是在钻井中添加。

在油包水乳液以及性能极佳的钻井体系，具有非常广泛的应用范围，同时也非常适合在复杂的井段之中进行应用。

 就是粒径在50～500nm之间的乳液，有些文献也会将这些乳液称之为微小乳液。

由于纳米乳液具有不稳定性，所以乳液的粒径非常小，并且液滴很容易变形，实际应用范围非常广[2]。

纳米乳液在工业方面的应用非常广泛，三次采油。

微乳液的性质与应用应化1008 马亚强 2010016218Abstract：I n this article , the conception , structure , properties and preparation of microemulsion have been summarized .In addition,the application of microemulsions in tertiary oil recovery,pharmaceutical, porous materials and cosmetics have been introduced.Keywords:microemulsion ; surfactant ; cosurfactant ; surface tension ; HLB value前言：微乳液自1943年由Hour和Schulmant 发现以来，其理论和应用研究取得了很大进展，20世纪70年代发生世界石油危机后，由于微乳体系在3次采油技术中显示出巨大潜力而迎来了发展高潮。

特别是20世纪90年代以来，微乳液的应用领域迅速拓展，除了3次采油技术外，目前已渗透到日用化工、精细化工、生物技术、环境科学和分析化学等领域;而且,现代高新技术和新型功能材料，如纳米材料、气敏材料、多孔材料等的制备与应用中，都与微乳液有密切关系。

微乳液已成为当今国际上热门的具有巨大潜力的研究领域。

1.微乳液的性质和组成1.1 微乳液的性质：微乳液明确定义是由水、油、表面活性剂及助表面活性剂四组份, 在适当比例下, 自发形成的透明或半透明的热力学稳定体系。

分散相粒径在0.1μm以下。

而普通乳状液分散相颗粒在0.2μm∽50μm, 是热力学不稳定体系静置会发生分相，通常是乳色、不透明的。

微乳液与普通乳状液相比具有许多优异性能,例如稳定性高, 分散颗粒小且均匀, 外观透明等。

微乳液是水和烃类液体的分散系, 由于界面间有一层表面活性剂分子膜而稳定存在, 具有热力学稳定性及各向同性的光学特性, 根据表面活性剂性质和微乳液组成的不同, 微乳液可呈现为水包油和油包水的单分散性球状液滴( 直径50A ∽1000A) 。

钻井完井化 工 设 计 通 讯Drilling CompletionChemical Engineering Design Communications·195·第47卷第3期2021年3月微乳液驱在最近的低渗透油藏三次采油中的应用取得的效果十分显著，使原油采收率稳步提高。

微乳液主要是指由于表面活性剂和助表面活性剂的作用，由油类或油类等构成的分散体系，其主要特点包括：热力学稳定性、各向同性、黏度低等。

微乳颗粒在10~100nm ，相对低渗透储层孔喉半径较小，因此不会出现堵塞喉管的情况。

微乳可与油、水发生混溶，并能显著提高油水界面张力；不同配方微乳液的物理化学性质都存在一定程度的差异，因此其在采油过程中所发挥的作用也不完全一致。

所以，为了对微乳液的性能有一个深入的了解以及明确其在驱动过程当中的具体功能，对微乳液驱动提升采收率的具体机制进行深入研究在研发微乳液体系中发挥着关键的作用。

1 微乳液在提高原油采收率方面的应用低渗储层孔道统筹不具有较大的半径，水驱采收率水平总体为10%~20%，对提高水驱采收率的方法进行深入研究能够显著优化低渗储层开发效果。

化学式复驱法（包括二元复合驱法和三元复合驱法）是提高原油采收率的重要方法，对于常规油藏开发意义重大。

这一方法目前已经大庆油田和胜利油田等多个矿场进行，取得了非常明显的效果，提高采收率10%~15%。

但是，上述体系中所含聚合物分子的尺寸相对较大，聚合物分子在溶胀等条件下的回旋半径通常比低渗透储层喉管半径大，因此，该方法在储层注入等方面仍存在较大的局限性，对其进一步推广应用有一定的负面影响。

低渗透油藏水驱过程中所开展的剩余油微观实验结果表明，水驱后的剩余油在多孔介质的分布形式主要包括：盲端剩余油、簇状剩余油与油膜等，减小油水界面张力是实现这类剩余油动用情况优化的重要内容。

室内研究发现：表面活性剂存在着两亲结构，此外，在不同浓度范围内，表面活性剂体系对应的界面张力为10﹣3~10﹣4mN/m ，可有效降低油水界面张力。

微乳体系组成及其在采油中的作用李 贺（中国石油大学（华东）石油工程学院， 海洋油气工程专业， 11042105）摘要：随着国内对油气资源需求量的增加以及复杂油气藏开发技术的提高，低渗油气藏的生产开发受到越来越大的关注。

国内各大油气田分布着广泛的低渗油气资源，如何有效的开发此类难动用油气储量、提高低渗油气藏采出程度成为油气田开发研究和发展的重要方向之一。

微乳液超低X 力驱油在目前EOR 技术中普遍认为是机理最复杂但又最有发展前途的一种技术，它具有混相和似混相驱的驱油效率，同时流度远较气驱有利，克服了早期油田普遍采用碱水驱而造成的碱耗量大而且难于达到起动残余油所需的低X 力的不足。

另一方面，由于微乳液在一定的浓度下能降低地层岩石与外来流体的界面X 力，并减少入井液体与管壁的摩阻。

因而易于液体高效返排，减少油气层伤害。

同时，微乳液添加剂形成的纳米乳液液滴能有效进入岩石微小孔隙，提高增产液与地层的接触效率，降低储层的水锁效应和防止结垢。

从而在油气田压裂增产方面又发挥着重大的作用。

然而，其致命的缺点是化学剂费用太大，限制了其在油田的推广使用。

关键词：微乳液 混相驱 超低界面X 力 表面活性剂 胶束 毛管数0 引言早在1927年，阿特金森就发表了用肥皂溶液提高驱油效率的专利，二十多年以后，宾夕法尼亚州立大学进行了表面活性剂溶液驱油实验，再次肯定了界面X 力对驱油效率的影响。

1954年，奥杰达将活性剂溶液的驱油效率与σ∆p ⁄联系起来，他指出，当σ∆p ⁄接近零时，驱油效率可达到100%。

但是，活性剂溶液驱油技术有明显进步是在1962年以后。

1962年，戈佳迪和奥尔森发表了微乳液混相驱油专利。

他们的微乳液使用水、NaCL 、活性剂、助活性剂和油五种组分配置成的。

至1969年，泰伯进一步研究了残余油饱和度与毛管数∆p Lσ⁄之间的关系，当毛管数增加至一定值时，残余油起动，足够大的毛管数可使残余油饱和度降为零。

研究发现，油滴起动的最高极限界面X 力是σ=1.4*10−3mN/m 。

微乳液体系在稠油开采中研究与应用作者：张英伟来源：《科学与财富》2014年第08期摘要：锦州油田是一个以稠油开发为主的老油田，稠油产量占70%以上，为达到更好的开发效果。

深入开展了油田化学剂的研究与应用工作，本文介绍的是一种新型复合表面活性剂，在稠油开发中可以起到降粘、调剖、防窜等多种作用。

关键词：微乳液；表面活性；界面张力；驱油助排；封窜前言锦州油田历经二十多的高效开发，采出程度不断提高，未动用稠油粘度高，储层物性较差，常规的表面活性剂应用空间越来越小，急需新型实用的技术来实现稠油井的稳产工作。

微乳液体系采用广谱预膜减阻剂、有机溶剂与助溶剂，按一定的比例混配而成的透明微乳液体系。

其形成的微乳液体系与原油间的界面张力趋近于零，可有效降低原油粘度，具有更强的驱油助排效果，实现提高单井原油采收率的目的[1]，同时加入的添加剂具有较好的封窜调剖作用，起到防止井间汽窜的作用。

2013年，该技术在锦45块现场应用5井次，有效率100%，累计增油1523吨，取得了较明显的效果。

1. 研究内容1.1不同浓度微乳液与原油间的界面活性由表1可以看出，随着微乳液浓度的增加，油水间的界面张力随之降低，降低的幅度在10-2mN/m的数量级内，图1给出了界面张力随浓度的变化曲线，从曲线中也可以看出，浓度增大，界面张力减小。

图2给出了不同浓度微乳液与原油接触后，界面张力随时间的变化曲线，从此图中可见，同一浓度下，界面张力随微乳液与原油接触时间的增加而降低，高浓度效果比较明显，见图中浓度为2.0%微乳液曲线，维持界面张力在10-2数量级内达1115S；其次是浓度为1.5%。

表1 不同浓度微乳液与原油间的界面张力1.2不同浓度微乳液的驱油效果由表2可以看出，相同驱油试验条件下，微乳液浓度越增加，驱油效果越好。

浓度为0.3%时，水驱时驱油效率为50.91%，注入0.5PV的微乳液后再进行水驱，含水率略有降低，驱油效率增加的幅度较大；综上所述，试验条件相同，对于微乳液来说，浓度增加，界面张力降低的效果较好，驱油效率提高的幅度相对较高。