用于可滲透碳酸鹽的聚合物增強的表面活性劑驅(qū)油的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種通過引入包含鹽溶性表面活性劑和鹽溶性聚合物的鹽溶液注入液從而提高碳酸鹽巖儲層中的油產(chǎn)量的方法。所述方法與常規(guī)水驅(qū)技術(shù)相比提高了油產(chǎn)量。
【專利說明】用于可滲透碳酸鹽的聚合物增強的表面活性劑驅(qū)油
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種改進碳酸鹽巖儲層中的油開采的方法。更具體而言，本發(fā)明的實施方案在惡劣的儲層條件下對可滲透碳酸鹽使用聚合物增強的表面活性劑驅(qū)油。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)十年來，石油工業(yè)已經(jīng)認(rèn)識到，儲油層中只有一部分原始原油地質(zhì)儲量(OOIP)是通過天然機制進行開采的。還眾所周知的是，用于彌補天然開采的常規(guī)方法是相對低效的。通常，即使應(yīng)用了現(xiàn)有的二次開采方法之后，油層中仍會留存有半數(shù)的原始石油地質(zhì)儲量。因此，需要繼續(xù)改進開采方法，這將充分提高地下油層的最終石油開采量。水驅(qū)
[0003]水驅(qū)是一種二次開采方法,其中將水注入儲油地層(reservoir formation)中從而置換所述儲油氣層中的可動油(mobile oil)。來自于注入井的水將被置換的石油物理驅(qū)掃至鄰近的生產(chǎn)井，這樣就能夠從所述生產(chǎn)井中收集油。通常，用于水驅(qū)工藝的水是從附近的水源獲取的，該水源一般為海水或采出水(produced water)。
[0004]表面活性劑驅(qū)油 [0005]已知的是，為了降低油-水之間的界面張力和/或改變儲集巖的潤濕特性，可向注入水中添加水性表面活性劑。但是，先前已知的方法注入的是具有高表面活性劑濃度的表面活性劑水溶液，這稱為膠束驅(qū)油或微乳驅(qū)油。其目的是利用注入的膠束溶液段塞(含有表面活性劑、助表面活性劑、鹽水和油的混合物)通過互溶溶劑來置換混溶的剩余油和水，使得在開采開始前在地層中形成油堤(oil bank)。該技術(shù)通常用于高表面活性劑濃度為I重量％至10重量％(10，OOOppm至100，OOOppm)的三次開采模式。
[0006]與上述傳統(tǒng)的表面活性劑驅(qū)油技術(shù)相關(guān)的高成本阻礙了該技術(shù)的實施，尤其在惡劣的環(huán)境下更是如此。惡劣環(huán)境的非限制性例子包括具有高儲層溫度、高鹽水鹽度和裂縫性碳酸鹽的儲層。因此，對于表面活性劑驅(qū)油的研究集中在嘗試通過利用稀釋的表面活性劑溶液來降低成本。
[0007]使用高鹽度水，尤其是在高溫下使用高鹽度水，對于稀釋表面活性劑驅(qū)油而言是存在挑戰(zhàn)的。例如，高鹽度會在多方面導(dǎo)致表面活性劑的低效率，這些方面包括:稀釋表面活性劑溶液與原油之間的高界面張力、儲集巖表面上的高吸附性、以及表面活性劑的沉淀。
[0008]因此，需要一種在惡劣儲層環(huán)境下對碳酸鹽巖儲層進行水驅(qū)的改進方法。優(yōu)選的是，需要這樣一種方法，該方法能夠在儲集巖的宏觀結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)中均產(chǎn)出原油。優(yōu)選的是，需要一種使用長期穩(wěn)定性更好的化學(xué)品的方法。此外，如果所述改進的水驅(qū)方法能夠通過現(xiàn)有的基礎(chǔ)設(shè)施來實施，那么這將是有利的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明涉及這樣一種方法，該方法滿足了這些需求中的至少一者。在一個實施方案中，一種開采碳酸鹽巖儲層中的烴的方法包括如下步驟:向所述碳酸鹽巖儲層中引入第一鹽溶液，從所述碳酸鹽巖儲層中采收一定量的烴，向所述碳酸鹽巖儲層中引入第二鹽溶液，并從所述碳酸鹽巖儲層中采收第二量的烴。所述第一鹽溶液包含水、鹽，并且不含表面活性劑。所述第二鹽溶液包含水、鹽、鹽溶性表面活性劑和鹽溶性聚合物。此外，所述第二鹽溶液的鹽濃度為約35，OOOppm至80，OOOppm0在一個實施方案中，以0.3至I倍孔體積注入所述第二鹽溶液作為段塞，之后注入第一鹽溶液。
[0010]在一個實施方案中，所述鹽溶性表面活性劑為甜菜堿型表面活性劑,其濃度為約0.1重量％至約0.5重量％。在另一個實施方案中，所述鹽溶性聚合物包括濃度約0.1重量％至約0.3重量％的磺化聚丙烯酰胺和/或濃度約0.1重量％至約0.3重量％的不含丙酮酸基團(pyruvylate group)的黃原膠。
[0011]在一個實施方案中，用于開采碳酸鹽巖儲層中的烴的組合物包含:甜菜堿型表面活性劑，其濃度為約0.1重量％至約0.5重量％ ；以及濃度為約0.1重量％至約0.3重量％的磺化聚丙烯酰胺和/或濃度約0.1重量％至約0.3重量％的不含丙酮酸基團的黃原膠。
[0012]在一個實施方案中，所述甜菜堿型表面活性劑為磺化甜菜堿或羧化甜菜堿。在一個實施方案中，SS-887包括含有乙二醇單丁醚作為助表面活性劑的羧化甜菜堿。在另一個實施方案中，所述鹽溶性聚合物為AN-125或磺化度約5%至約32%的磺化聚合物。在一個實施方案中，AN-125為磺化度為約25%、分子量為約IOxlO6道爾頓、水解度為約25%，并且有效固含量為約88%的磺化聚丙烯酰胺。
[0013]在一個實施方案中，所述甜菜堿型表面活性劑的濃度為約0.2重量％，并且鹽溶性聚合物的濃度為約0.2重量％。在另一個實施方案中，所述第二鹽溶液在約95°C下的密度為約1.008g/cm3,并且粘度為約4.13厘泊。
[0014]在一個實施方案中，所述碳酸鹽巖儲層包含至少兩種滲透率為約100毫達(dá)西至約2000毫達(dá)西的孔結(jié)構(gòu)。在另一個實施方案中，在儲層溫度下，所述第二鹽溶液和所述碳酸鹽巖儲層中的原油之間的界面張力在約10_2達(dá)因/厘米至10_3達(dá)因/厘米的范圍內(nèi)。
[0015]在一個實施方案中，在儲層溫度下，所述第二鹽溶液的粘度在約2厘泊至5厘泊的范圍內(nèi)。在另一個實施方案中，當(dāng)暴露于所述碳酸鹽巖儲層的惡劣溫度和鹽度條件下時，所述第二鹽溶液的儲集巖吸附為約1.0g/kg至1.5g/kg。在一個實施方案中,所述第二鹽溶液不含堿。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]參照下面的說明書、權(quán)利要求書和附圖，本發(fā)明的這些以及其他特征、方面和優(yōu)點將會變得更容易理解。但是需要注意的是，附圖僅示出了本發(fā)明的若干實施方案，因此不能認(rèn)為附圖是對本發(fā)明范圍的限制，因為本發(fā)明的范圍還承認(rèn)其他的等同實施方案。
[0017]圖1至6示出了根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施方案的試驗中所收集的數(shù)據(jù)。
[0018]發(fā)明詳述
[0019]雖然將結(jié)合若干實施方案對本發(fā)明進行說明，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，并不旨在將本發(fā)明限于那些實施方案。相反，本發(fā)明旨在包括可以包括在由所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)的所有的改變、變化和等同形式。
[0020]在一個實施方案中，用于改進碳酸鹽巖儲層中的三次烴開采的方法包括如下步驟:向所述碳酸鹽巖儲層中引入第一鹽溶液，從所述碳酸鹽巖儲層中采收一定量的烴，向所述碳酸鹽巖儲層中引入第二鹽溶液，并從所述碳酸鹽巖儲層中開采第二量的烴。所述第一鹽溶液包含水、鹽，并且不含表面活性劑。所述第二鹽溶液包含水、鹽、鹽溶性表面活性劑和鹽溶性聚合物。此外，所述第二鹽溶液的鹽濃度為約35，OOOppm至80，OOOppm0在第二鹽溶液段塞之后進行使用第一鹽溶液的常規(guī)水驅(qū)。
[0021]更具體而言，除了使用鹽溶性表面活性劑釋放原油之外，還使用鹽溶性聚合物以更有效地驅(qū)掃儲集巖的微觀結(jié)構(gòu)。鹽溶性聚合物通過以下方式增強開采:(I)提高儲集巖宏觀結(jié)構(gòu)中的注入物粘度；以及(2)改進注入物進入儲集巖微觀結(jié)構(gòu)的能力，其中在儲集巖微觀結(jié)構(gòu)中發(fā)現(xiàn)剩余油。諸如溫度、鹽度和巖石表面性能(如表面電荷、靜電)之類的儲層條件會抑制化學(xué)段塞的應(yīng)用，這是因為高溫會影響化學(xué)品的長期穩(wěn)定性。此外，高鹽度會引起沉淀的問題，并且?guī)r石表面性質(zhì)會造成巖石表面上的顯著吸附。進行以下研究以確定能夠解決這些問題的優(yōu)選鹽溶性聚合物和優(yōu)選鹽溶性表面活性劑。
[0022]通過下列實施例來示出本發(fā)明，這些實施例僅用于示例的目的，并且這些實施例并非旨在限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍是通過所附的權(quán)利要求書來限定的。
[0023]實施例1 -篩詵研究
[0024]進行聚合物篩選研究以選擇用于開采烴的潛在鹽溶性聚合物，其中所述聚合物篩選研究包括用諸如海水和采出水之類的各種鹽水進行相容性測試(例如，是否聚合物在鹽水中沉淀或未完全溶解)。如果聚合物在儲層條件下降解，則從聚合物篩選研究中去除該聚合物。如下所述，首先選擇磺化聚丙烯酰胺和黃原膠進行進一步測試，這是由于它們對儲層中存在的各種鹽水不敏感(即，觀察到的聚合物沉淀最少)。換言之，從聚合物篩選研究中去除對鹽水敏感的鹽溶性聚合物(即，在不同鹽水之間顯示出顯著的粘度變化)。
[0025]聚合物篩選研究也考慮了鹽溶性聚合物在高鹽度和高溫下的長期穩(wěn)定性。已經(jīng)報道了聚丙烯酰胺型聚合物在低鹽度下可承受93°C的溫度，而諸如黃原膠之類的生物聚合物在高鹽度下可于70°C下使用。在聚合物篩選研究中，磺化聚丙烯酰胺和黃原膠在95°C下均顯示出將良好的粘度保持至少6個月。
[0026]還進行表面活性劑篩選研究以選擇用于開采烴的潛在表面活性劑。在相容性測試中，選擇在惡劣條件下通常會溶于各種鹽水中并且保留于溶液中的鹽溶性表面活性劑。換言之，基于鹽溶性表面活性劑在惡劣的儲層條件下維持表面活性劑的可操作量(operableamount)的能力來選擇鹽溶性表面活性劑。例如，由于表面活性劑篩選研究表明,在60天的時間段內(nèi)，SS-887在95°C下的界面張力從10_3mN/m范圍變?yōu)?0_2mN/m范圍，其正好處于良好的剩余流動性(residual mobilization)的區(qū)域內(nèi)，因此首先選擇SS-887進行如下所述的進一步測試。
[0027]此外，表面活性劑篩選研究中所選的表面活性劑不包括堿，以避免堿與油田鹽水混合時引起的沉淀。此外，如下面的巖心驅(qū)替試驗所示，當(dāng)排除堿后，鹽溶性表面活性劑在降低界面張力、巖石上的吸附以及原油開采潛力方面有良好的表現(xiàn)。
[0028]實施例2 -巖心驅(qū)替試齡
[0029]進行巖心驅(qū)替研究以證明選定的聚合物和表面活性劑的用途。
[0030]設(shè)計試驗參數(shù)和程序，以反映中東地區(qū)碳酸鹽巖儲層中的初始條件以及目前的油田注入操作。
[0031]巖心柃
[0032]用于巖心驅(qū)替研究的巖心材料選自中東地區(qū)的碳酸鹽巖儲層。具體而言，從整個巖心上切割出巖心栓(直徑為I英寸，長度為1.5英寸),還選擇復(fù)合巖心用于巖心驅(qū)替試驗。表1示出了所選擇的巖心的巖石物理性質(zhì)。平均孔隙率和液體滲透率分別為約22%和416毫達(dá)西(md)。所選擇的碳酸鹽巖心中的主要礦物為方解石(大于90重量％)，其他礦物包括白云石(痕量，至多9重量％)以及少量(〈I重量％)的石英。
[0033]表1:巖心栓的基本巖石物理性質(zhì)
[0034]
【權(quán)利要求】
1.一種開采碳酸鹽巖儲層中的烴的方法，所述方法的特征在于如下步驟: (a)向所述碳酸鹽巖儲層中引入第一鹽溶液，其中，所述第一鹽溶液包含水、鹽，并且不含表面活性劑； (b)從所述碳酸鹽巖儲層中采收一定量的烴； (c)向所述碳酸鹽巖儲層中引入第二鹽溶液，其中，所述第二鹽溶液的鹽濃度為約35，OOOppm至80，OOOppm,其中，該第二鹽溶液包含水、鹽、鹽溶性表面活性劑和鹽溶性聚合物；以及 (d)從所述碳酸鹽巖儲層中采收第二量的烴。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鹽溶性表面活性劑為甜菜堿型表面活性劑，其濃度為約0.1重量％至約0.5重量％。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述鹽溶性聚合物為濃度約0.1重量％至約0.3重量％的磺化聚丙烯酰胺、或濃度約0.05重量％至0.1重量％的不含丙酮酸基團(602)的黃原膠。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述甜菜堿型表面活性劑為磺化甜菜堿或羧化甜菜堿。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中所述甜菜堿型表面活性劑為包含乙二醇單丁醚作為助表面活性劑的羧化甜菜堿。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述磺化聚丙烯酰胺為磺化度為約5%至約32%的磺化聚合物。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中所述磺化聚丙烯酰胺為AN-125，并且其中所述AN-125的磺化度為約25%、分子量為約IOxlO6道爾頓、水解度為約25%，并且有效固含量為約 88%ο
8.根據(jù)權(quán)利要求2至7中任一項所述的方法，其中所述甜菜堿型表面活性劑的濃度為約0.2重量％，并且所選擇的至少一種所述聚合物的濃度為約0.2重量％。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述第二鹽溶液在約95°C下的密度為約1.008g/cm3,并且粘度為約4.13厘泊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述碳酸鹽巖儲層包含至少兩種滲透率在約100毫達(dá)西至約2000毫達(dá)西的孔結(jié)構(gòu)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在儲層溫度下，所述第二鹽溶液和所述碳酸鹽巖儲層中的原油之間的界面張力在約10_2達(dá)因/厘米至10_3達(dá)因/厘米的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在儲層溫度下，所述第二鹽溶液的粘度在約2厘泊至5厘泊的范圍內(nèi)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中當(dāng)暴露于所述碳酸鹽巖儲層的惡劣溫度和鹽度條件下時，所述第二鹽溶液在儲集巖上的吸附為約1.0g/kg至1.5g/kg。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第二鹽溶液不含堿。
15.一種用于開采碳酸鹽巖儲層中的烴的組合物，所述組合物的特征在于: (a)甜菜堿型表面活性劑，其濃度為約0.1重量％至約0.5重量％ ；以及 (b)磺化聚丙烯酰胺，其濃度為約0.1重量％至約0.3重量％。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述甜菜堿型表面活性劑為SS-887、磺化甜菜堿或羧化甜菜堿。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述甜菜堿型表面活性劑為包含乙二醇單丁醚作為助表面活性劑的羧化甜菜堿。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述磺化聚丙烯酰胺為磺化度為約5%至約32%的磺化聚合物。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述磺化聚丙烯酰胺為AN-125，并且其中所述AN-125的磺化度為約25%、分子量為約IOxlO6道爾頓、水解度為約25%，并且有效固含量為約88%。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一項所述的組合物，其中所述甜菜堿型表面活性劑的濃度為約0.2重量％，并且所述磺化聚丙烯酰胺的濃度為約0.2重量％。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的組合物，其中在約95°C下，所述組合物的密度為約1.0OSg/cm3,并且粘度為約4.13厘泊。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中在儲層溫度下，所述組合物和所述碳酸鹽巖儲層中的原油之間的界面張力在約10_2達(dá)因/厘米至10_3達(dá)因/厘米的范圍內(nèi)。
23.根據(jù)權(quán)利要 求15所述的組合物，其中在儲層溫度下，所述組合物的粘度在約2厘泊至5厘泊的范圍內(nèi)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中當(dāng)暴露于所述碳酸鹽巖儲層的惡劣溫度和鹽度條件下時，所述組合物在儲集巖上的吸附為約1.0g/kg至1.5g/kg。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述組合物的鹽濃度為約35，OOOppm至80，OOOppm0
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的組合物，其中所述組合物不含堿。
【文檔編號】C09K8/588GK103842469SQ201280048795
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2012年10月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年10月4日
【發(fā)明者】M·韓, 阿里·阿卜杜拉·阿-優(yōu)素福, 阿爾哈桑·富澤尼, 薩拉赫·哈馬德·阿-薩勒 申請人:沙特阿拉伯石油公司