一种稠油地下改质降黏纳米催化剂的注入方法技术领域
本发明属于油田开采领域，特别涉及一种稠油地下改质降黏纳米催化剂的注入方
法。
背景技术
在稠油/超稠油的油田开发过程中，单纯依靠增加驱替相粘度无法实现有效开采，
而降低被驱替相(原油)的粘度成为有效提高石油采收率的技术途径。目前已有的通
过降低油相粘度来实现有效开采的技术主要包括三大类：热降粘开采、化学剂物理降
黏开采、改质降黏开采。
(一)热降黏开采：是指通过向油藏注入热水、蒸汽等热源，加热原油，利用原
油在高温下流动性能好的特点，实现有效驱油。目前用于现场的热降黏开采技术主要
有蒸汽驱、蒸汽吞吐、SAGD等技术。但通过热降黏开采稠油面临着高能耗、高成本
的严峻挑战。
(二)化学剂物理降黏开采：主要包括掺稀降黏和乳化降黏。掺稀降黏需要消耗
大量的稀油，面临着稀油少而成本高的问题；乳化降黏面临地下稠油乳化困难及产出
油破乳难等难瓶颈问题，极大限制了上述两项技术的工业化推广应用。
(三)改质降黏开采：主要包括注空气降黏和催化裂化降黏。其中注空气降黏的
技术原理为：原油与空气在地下发生氧化反应并释放热量，从而加热油藏，降低原油
粘度；而催化裂化降黏的技术原理为：原油在热及催化剂的作用下，发生裂化反应，
稠油变稀，从而实现有效开采。改质降黏开采技术与上述热降黏、化学剂物理降黏开
采技术相比，能量利用效率高，并实现了原油在油藏条件下的不可逆改质，更利于开
采、集输及炼化，是未来原油降黏开采提高采收率的主要技术发展方向之一。然而在
地下实现原位改质降黏，面临着改质催化剂注入困难、接触效率低等问题。
目前能够用于地下的改质用催化剂主要分为两类：均相催化剂及多相纳米催化
剂。均相催化可以随水或蒸汽注入地层，或以段塞形式注入地层，注入过程中不易堵
塞孔隙，对储层伤害较小，但常用的无机催化剂因无法与原油充分接触而导致催化效
率低，有机亲油催化剂虽效果不错，合成工艺却相对复杂，成本较高。多相纳米催化
剂因其具有较高的比表面积，优异的催化活性，成为近年来的研究热点。但多相纳米
催化剂在注入过程中，会因吸附、滞留、堵塞等现象严重影响储层渗透率，且运移至
油藏后不易均匀分散于原油中，制约了该项技术的应用。
发明内容
基于上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种稠油地下改质降黏纳米催
化剂的注入方法。该方法通过向油藏注入具有亲油性的纳米催化剂的前躯体油包水型
微乳液，既能够实现纳米催化剂的自发找油功能，又能避免纳米催化剂在注入过程中
易吸附堵塞的问题，实现了纳米催化剂的有效注入，从而高效催化原油在中温条件下
改质降黏。
本发明的目的由以下技术方案实现：
一种稠油地下改质降黏纳米催化剂的注入方法，包括以下步骤：
(1)将纳米催化剂前驱体盐与缓释沉淀剂溶解于水中制得溶液A；
(2)将表面活性剂溶解于供氢剂中制得溶液B；
(3)将溶液A与溶液B混合搅拌均匀制备得到油包水型微乳液，该微乳液外相
为供氢剂，内相为水相液滴；
(4)将油包水型微乳液注入地层，预热地层升温至160-200℃，此时水相液滴中
的缓释沉淀剂分解并生成OH-，该OH-与水相中的催化剂前驱体盐形成微小纳米沉淀，
从而实现地下原位生成纳米催化剂，完成纳米催化剂的注入。
上述注入方法中，优选地，所述纳米催化剂前驱体盐在溶液A中的物质的量浓
度为0.1-0.5mol/L，缓释沉淀剂在溶液A中的物质的量浓度为0.1-0.5mol/L；
优选地，所述表面活性剂在溶液B中的质量百分比浓度为3-10wt％；
优选地，所述溶液A与溶液B的质量比为1:4-1:8。
上述注入方法中，优选地，所述溶液A中的纳米催化剂前驱体盐与缓释沉淀剂
的摩尔比为1:1-1:1.5。
上述注入方法中，优选地，所述纳米催化剂前驱体盐为过渡金属的无机化合物，
可以包括氯化铁、氯化铜、氯化镍和氯化钴等中的一种或多种的组合。
上述注入方法中，优选地，所述缓释沉淀剂可以为尿素，其可以在160℃(1atm)
下分解并水解产生OH-，从而与催化剂前驱体盐在微液滴中沉淀。
上述注入方法中，优选地，所述表面活性剂可以包括琥珀酸二异辛酯磺酸钠
(AOT)、Span20、Span40、Span60、Span80和Span85等中的一种或多种的组合。
上述注入方法中，优选地，所述供氢剂可以包括四氢化萘、十氢化萘、二氢蒽和
环己烷等中的一种或多种的组合。
上述注入方法中，优选地，所述微乳液外相为供氢剂，内相为水相液滴，该水相
液滴平均粒径大小为20-100nm，其作为地下生成纳米催化剂的“软模板”，将所述微
乳液注入地层，由于该微乳液外相是与原油互溶的供氢剂，因此，可以在注入油层后
与原油均匀互溶。
上述注入方法中，进行地层油稠油改质后生成的纳米催化剂为过渡金属氧化物纳
米颗粒。
本发明的有益效果：
(1)注入的催化剂前驱体微乳液可以与地下原油互溶，避免了催化剂无法找到
油的缺陷，有利于提高催化剂与原油的接触效率；
(2)注入的催化剂前驱体具有高温(160-200℃，低于稠油改质温度)下生成纳
米催化剂的特性，与直接注入纳米催化剂相比，不易堵塞、滞留，对储层的伤害小，
更利于催化剂在储层中的传输，提高了催化剂的波及效率；
(3)注入的纳米催化剂前驱体微乳液中含有一定量的表面活性剂，提高了驱油
过程中的洗油效率；
(4)该注入方法实现了纳米催化剂的有效注入，从而高效催化原油在中温条件
下改质降黏。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技
术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供一种稠油地下改质降粘纳米催化剂的注入方法，包括以下步骤：
(1)分别称取0.65g的氯化镍和0.3g的尿素溶解于10g水中制得溶液A1；
(2)称取2.5g的琥珀酸二异辛酯磺酸钠溶解于50g的四氢化萘中制得溶液B1；
(3)将溶液A1与溶液B1混合搅拌均匀制备得到油包水型微乳液；
(4)将上述油包水型微乳液用于一维岩心物理模拟实验中。实验采用长为30cm、
内径为2.54cm的填砂模型，模型岩心孔隙率为32％。在90℃下将模型内饱和油，脱
水原油粘度为2358mPa·s(50℃)。待模型冷却至50℃(近油藏温度)，将油包水微乳
液以1mL/min的速度全部注入模型。随后关闭填砂模型注入及采出端，并将模型预
热至200℃，维持该温度1h，此时水相液滴中尿素分解并生成OH-，与水相液滴中的
氯化镍形成微小纳米沉淀，从而生成纳米催化剂，完成纳米催化剂的注入。
随后继续升温至350℃，模型内原油发生供氢催化裂化反应，维持反应温度8h
至反应充分，停止加热转水驱。
实验结果显示：原油采收率为80％，采出稠油降粘率为97.2％。
实施例2
本实施例提供一种稠油地下改质降粘纳米催化剂的注入方法，包括以下步骤：
(1)分别称取0.52g的氯化钴和0.24g的尿素溶解于10g水中制得溶液A2；
(2)称取3.5g的Span60溶解于50g的十氢化萘中制得溶液B2；
(3)将溶液A2与溶液B2混合搅拌均匀制备得到油包水型微乳液；
(4)将上述油包水型微乳液用于一维岩心物理模拟实验中。实验采用长为30cm、
内径为2.54cm的填砂模型，模型岩心孔隙率为32％。在90℃下将模型内饱和油，脱
水原油粘度为7847mPa·s(50℃)。待模型冷却至50℃(近油藏温度)，将油包水微乳
液以1mL/min的速度全部注入模型。随后关闭填砂模型注入及采出端，并将模型预
热至180℃，维持该温度1h，此时水相液滴中尿素分解并生成OH-，与水相液滴中的
氯化钴形成微小纳米沉淀，从而生成纳米催化剂，完成纳米催化剂的注入。
随后继续升温至320℃，模型内原油发生供氢催化裂化反应，维持反应温度8h
至反应充分，停止加热转水驱。
实验结果显示：原油采收率为75％，采出稠油降粘率为96.7％。
实施例3
本实施例提供一种稠油地下改质降粘纳米催化剂的注入方法，包括以下步骤：
(1)分别称取0.27g的氯化铜和0.12g的尿素溶解于10g水中制得溶液A3；
(2)称取4.2g的Span80溶解于70g的环己烷中制得溶液B3；
(3)将溶液A3与溶液B3混合搅拌均匀制备得到油包水型微乳液；
(4)将上述油包水型微乳液用于一维岩心物理模拟实验中。实验采用长为30cm、
内径为2.54cm的填砂模型，模型岩心孔隙率为32％。在90℃下将模型内饱和油，脱
水原油粘度为27364mPa·s(50℃)。待模型冷却至50℃(近油藏温度)，将油包水微
乳液以1mL/min的速度全部注入模型。随后关闭填砂模型注入及采出端，并将模型
预热至180℃，维持该温度1h，此时水相液滴中尿素分解并生成OH-，与水相液滴中
的氯化铜形成微小纳米沉淀，从而生成纳米催化剂，完成纳米催化剂的注入。
随后继续升温至330℃，模型内原油发生供氢催化裂化反应，维持反应温度8h
至反应充分，停止加热转水驱。
实验结果显示：原油采收率为87％，采出稠油降粘率为98.3％。
由以上各实施例可知，本发明提供的一种稠油地下改质降黏纳米催化剂的注入方
法能够实现纳米催化剂的自发找油功能，又能避免纳米催化剂在注入过程中易吸附堵
塞的问题，采用该方法实现了纳米催化剂的有效注入，从而高效催化原油在中温条件
下改质降黏。