专利名称：从极高盐度的高温地层中强化烃采收的方法和组合物的制作方法
技术领域：
本发明大体涉及从烃地层采收烃的方法。更特别地，这里所描述的实施方案涉及强化烃采收的方法和用于其中的组合物，所述组合物特别设计用于其中贮层条件即盐度、 硬度和温度苛刻的烃地层中。
背景技术：
通过用一个或多个井穿透地层可以从含烃地层中采收烃。烃可以通过所述井流向地面。含烃地层的条件(如渗透率、烃浓度、孔隙率、温度、压力)可能影响由含烃地层产烃的经济可行性。含烃地层可能会有天然能量(如气、水)辅助烃移动到含烃地层表面。天然能量可能为水的形式。水可以施加压力使烃移动到一个或多个生产井。气体在含烃地层 (贮层)中的存在压力可能足以使烃移动到一个或多个生产井。所述天然能量源可能随时间而枯竭。可以应用补充采收方法连续从含烃地层中采收烃。所述补充方法的例子包括水驱、聚合物驱、碱驱、热法、溶液驱或它们的组合。在化学强化油采收(EOR)中，通过表面活性剂实现残余油饱和物的移动，所述表面活性剂产生足够(超)低的原油/水界面张力(IFT)，以产生足够多的毛细管克服毛细管力并使油流云力(I. Chatzis 禾口 N. R. Morrows 的‘‘Correlation of capillary number relationship for sandstone"，SPE Journal，第四卷，555-562 页，1989 年)。但贮层具有不同的特征(原油类型、温度和水组成-盐度、硬度)和理想的是所添加的表面活性剂的结构与这些条件相匹配以得到低的IFT。另外，有希望的表面活性剂必须满足其它重要的标准，包括低的持岩量、与聚合物的相容性、热和水解稳定性及可接受的成本。应用含α -烯烃硫酸盐的表面活性剂组分强化烃采收的组合物和方法是已知的。 US 4，488，976和US 4，537，253描述了含这样一种组分的强化油采收组合物。应用内烯烃磺酸盐强化烃采收的组合物和方法也是已知的。这种表面活性剂组合物在US 4，597，879 中有述。前述专利中描述的组合物的缺点是在某些贮层条件下盐水的溶解度和二价离子耐受性不够。此外，如果可以提高可在非常苛刻的盐度、硬度和温度条件下获得的IFT，则是有利的。US 4，979，564描述了在应用低张力粘性水驱的强化油采收方法中应用内烯烃磺酸盐。描述有用的可商购物质的实例为EN0RDET IOS 1720，这是aiell Oil Company确认为磺化C17_2(l内烯烃钠盐的产品。这种物质具有低的支化度。US 5，068，043描述了一种用于水驱的含石油酸皂的表面活性剂系统，其中应用了含C17_2(l或C2ch24内烯烃磺酸盐的辅助表面活性剂。在Falls 等的〃 Field Test of Cosurfactant-enhanced Alkaline Flooding"， Society of Petroleum Engineers Reservoir Engineering, 1994 中，作者描述了在含有醇烷氧基化物表面活性剂的水驱组合物中应用C17_2(l或C2ch24内烯烃磺酸盐，以保持组合物在环境温度下为单相，且在贮层温度下不会明显影响性能。水的盐度为约0. 氯化钠。 还已知应用某些醇烷氧基硫酸盐表面活性剂。这些物质单独应用时在非常苛刻的盐度、硬度和温度条件下也具有缺点，这部分是因为某些醇烷氧基硫酸盐表面活性剂在高温(即高于约70°C)下不稳定。
发明内容
在一个实施方案中，烃可以产自具有极高盐度及高温和相对高硬度的含烃地层， 例如北海和中东的情况，使用的方法包括用含特别高分子量的内烯烃磺酸盐的烃采收组合物处理至少一部分含烃地层。重新注入地层的来自含烃地层的盐水可能在盐度和硬度方面非常高。另外，海水也可以用作注入水。正如这里所应用的，“盐度"指在水中溶解的钠、 钾、钙和镁的氯化物固体的量。正如这里所应用的，"水硬度“指水中二价离子(如钙、 镁)的浓度。正如这里所应用的，极高盐度指盐水含有13wt%或更高的氯化钠，和高硬度指盐水中钙加镁的浓度大于0.01wt%。正如这里所应用的，"高温"指温度高于约70°C。本发明提供这些极高盐度的高温含烃地层的处理方法，所述方法包括(a)向盐水盐度高于约13wt%和温度高于约70°C的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物，其中所述组合物包含C15_18内烯烃磺酸盐；和(b)使所述组合物与含烃地层中的烃相互作用。在一个实施方案中，所述烃采收组合物可以包括约l-75wt%的C15_w内烯烃磺酸盐，优选为约10-40wt%，和更优选为约20-30wt%。在一个实施方案中，可以由含烃地层产出含烃组合物。所述含烃组合物可以包含烃、上述内烯烃磺酸盐、增溶剂、甲烷、水、浙青质、 一氧化碳和氨的任意组合。在一个实施方案中，通过将烃采收组合物与水和/或来自地层的盐水混合而向含烃地层提供所述烃采收组合物。优选地，所述烃采收组合物占总水和/或盐水/烃采收组合物混合物(可注入流体)的约0.01-0. 75wt%。更重要的是在可注入流体中存在的实际活性物质的量(活性物质为表面活性剂，在这里为C15,内烯烃磺酸盐)。因此，在可注入流体中内烯烃磺酸盐的量可以为约0. 01-1. Owt %，优选为约0. 2-0. 5wt%。然后将可注入流体注入到含烃地层中。在一个实施方案中，可以由含烃地层产出含烃组合物。所述含烃组合物可以包含烃、内烯烃磺酸盐、甲烷、水、浙青质、一氧化碳和氨的任意组合。
对本领域的熟练技术人员来说，在受益于如下实施方案的详细描述并参考附图的情况下，本发明的优点将变得很明显。图1描述了处理含烃地层的一个实施方案；图2描述了处理含烃地层的一个实施方案；图3比较了在高达16wt%的不同盐度下50 50 C2(1_24/C15_18I0S共混物与单独 C1H8IOS 的 IFT 结果。图4比较了在高达25wt%的不同盐度下单独C15_18I0S的IFT结果。虽然本发明易于形成各种调整和替代形式，但其具体实施方案通过附图中的实施例的方式给出，并将在此详细描述。应该理解，附图及其详细描述不用于将本发明局限于所公开的特定形式，而是相反，用于涵盖落在所附权利要求所定义的本发明实质和范围内的所有调整、等价和替代方案。
具体实施例方式这里所应用的"平均碳数"由内烯烃磺酸盐混合物中每种内烯烃磺酸盐的碳原子数乘以其摩尔百分数和然后将所得乘积相加来确定。这里所应用的“C15_18内烯烃磺酸盐”指内烯烃磺酸盐的混合物，其中所述混合物的平均碳数为约16-17，和在所述混合物中至少50Wt%、优选至少75wt%、最优选至少90Wt% 的内烯烃磺酸盐含有15-18个碳原子。这里所应用的"C2chm内烯烃磺酸盐"指内烯烃磺酸盐的混合物，其中所述混合物的平均碳数为约20. 5-23，和在所述混合物中至少50wt%、优选至少65wt%、最优选至少 75wt%的内烯烃磺酸盐含有20-M个碳原子。可以通过穿透含烃地层的井而由烃地层产出烃。“烃"一般定义为主要由碳和氢原子形成的分子如油和天然气。烃也可以包含其它元素，如卤素、金属元素、氮、氧和/或硫，但不限于此。由烃地层得到的烃可能包括油母岩、浙青、焦浙青、浙青质、油或它们的组合，但不限于此。烃可能位于地下的矿物基质内或与之相邻。基质可能包括沉积岩、砂、沉积石英岩、碳酸盐、硅藻土和其它多孔介质。“地层"包括一个或多个含烃层、一个或多个非烃层、上覆地层和/或下伏地层。“上覆地层"和/或"下伏地层"包含一种或多种不同类型的不可渗透物质。例如， 上覆地层/下伏地层可能包括岩石、页岩、泥岩或湿/密碳酸盐(即不含烃的不可渗透碳酸盐)。例如，下伏地层可能包括页岩或泥岩。在有些情况下，上覆地层/下伏地层可能略微可渗透。例如，下伏地层可能包含可渗透矿物质如砂石或石灰石。在一些实施方案中，至少一部分含烃地层可能存在于地表下小于或大于1000英尺处。含烃地层的性能可能影响烃如何流过下伏地层/上覆地层进入一个或多个生产井中。所述性能包括地层的孔隙率、渗透率、孔径分布、表面面积、盐度或温度，但不限于此。 上覆地层/下伏地层的性能与烃性能如毛细管压力(静态)特征和相对渗透率(流动)特征组合，可能影响烃移动通过含烃地层。含烃地层的渗透率可能随地层组成而变。相对可渗透地层可能包括夹带在例如砂或碳酸盐中的重烃。这里所应用的"相对可渗透"指平均渗透率为10毫达西或更大的地层或其部分。这里所应用的"相对低渗透率"指平均渗透率小于约10毫达西的地层或其部分。1达西等于约0. 99平方微米。地层的不可渗透部分通常具有小于约0. 1毫达西的渗透率。在一些情况下，相对可渗透地层的部分或所有烃部分可能主要包括不含支撑矿物颗粒骨架和仅有漂浮(或没有)矿物质的重烃和/或焦油(如浙青湖)。在含烃地层中可能存在不同密度的流体(如气体、水、烃或它们的组合)。含烃地层中的流体混合物可能按流体密度在下伏地层和上覆地层之间形成层。在含烃地层中，气体可能形成顶层，烃可能形成中间层，和水可能形成底层。流体可能以不同的量存在于含烃地层中。地层中流体间的相互作用可能在流体间产生界面或边界。通过流体与地层间的相互作用可能在流体与地层间产生界面或边界。通常，气体不会与含烃地层中的其它流体形成边界。在一个实施方案中，第一边界可能在水层和下伏地层之间形成。第二边界可能在水层和烃层之间形成。第三边界可能在含烃地层中不同密度的烃之间形成。在一些实施方案中，在含烃地层中可能存在具有多个边界的多种流体。应该理解在含烃地层中可能存在流体之间及流体与上覆地层/下伏地层之间的边界的多种组合。
采出流体可能干扰流体之间及流体与上覆地层/下伏地层之间的相互作用。从含烃地层移除流体时，不同流体层可能混合并形成混合流体层。混合流体在流体边界处可能具有不同的相互作用。取决于混合流体边界处的相互作用，采出烃可能变得困难。对流体和/或流体与上覆地层/下伏地层界面处的相互作用(例如能量水平)进行量化，可用于预测烃通过含烃地层的移动。地层中界面处流体之间相互作用(如混合)所需能量的量化可能很难测量。流体之间界面处能量水平的量化可以通过通常已知的技术(如旋滴界面张力仪)确定。界面处的相互作用能量要求可以称为界面张力。正如这里所应用的，“界面张力"指在具有边界的两种或多种流体间存在的表面自由能。高的界面张力值(如大于约10达因/厘米)可能表示一种流体不能与第二种流体混合形成流体乳液。正如这里所应用的，“乳液"指一种不可混溶流体在第二种流体中通过加入降低流体间界面张力的组合物以实现稳定性的分散体。流体间无法混合可能是由于两种流体间高的表面相互作用能。较低的界面张力值 (如小于约1达因/厘米)可能表示两种不可混溶流体间较低的表面相互作用。两种不可混溶流体间较低的表面相互作用能可能导致两种流体混合形成乳液。具有低界面张力值的流体可能由于降低的毛细管力而移动至井孔中，并随后由含烃地层产出。含烃地层中的流体可能是湿的(例如在含烃地层中粘附于上覆地层/下伏地层上或铺展在上覆地层/下伏地层上)。正如这里所应用的，"润湿性“指流体在地层中在其它流体存在下铺展或粘附于固体表面的偏好。确定烃地层润湿性的方法由Craig， Jr.在"The Reservoir Engineering Aspects of Waterflooding" , 1971 Monograph Volume 3，Society of Petroleum Engineers中有述，该文献在这里作为参考引用。在一个实施方案中，烃可以在气或水存在下粘附于砂石上。基本被烃包覆的上覆地层/下伏地层可以称为"油润湿的"。由于含烃地层中极性和/或重烃(如浙青质)的存在，上覆地层/下伏地层可以是油润湿的。地层组成(如二氧化硅、碳酸盐或粘土)可以决定在上覆地层/下伏地层表面上吸附的烃量。在一些实施方案中，多孔和/或可渗透地层可以允许烃更容易地润湿上覆地层/下伏地层。基本油润湿的上覆地层/下伏地层可能抑制从含烃地层生产烃。在某些实施方案中，含烃地层的油润湿部分可能位于地表下小于或大于1000 英尺处。烃地层可能包含水。水可以与下伏地层的表面相互作用。正如这里所应用的，“ 水润湿"指在上覆地层/下伏地层的表面上形成水包覆层。水润湿的上覆地层/下伏地层可能通过防止烃润湿上覆地层/下伏地层而强化从地层生产烃。在某些实施方案中，含烃地层的水润湿部分可能包括少量极性和/或重烃。含烃地层中的水可能包含矿物质(如含钡、钙或镁的矿物质)和矿物盐(如氯化钠、氯化钾、氯化镁)。地层中水的盐度和/或水的硬度可能影响含烃地层中的烃采收。正如这里所应用的，“盐度"指水中溶解固体的量。正如这里所应用的，“水硬度"指在水中二价离子(如钙、镁)的浓度。水的盐度和硬度可以由通常已知的方法(如电导率法、滴定法)来确定。当含烃地层中水的盐度增加时，烃和水之间的界面张力可能增加，和流体可能变得更难生产。含烃地层的处理可以基于多种因素进行选择，例如地层中含烃层的厚度、估计的液体产量、地层位置、地层盐度、地层温度和含烃层深度，但不限于这些因素。最初，天然的地层压力和温度可能足以使烃流入井孔并流出地面。含烃地层的温度可以为约0-300°C。 本发明涉及处理高温含烃地层即温度高于约70°C的地层的方法。本发明的组合物可以在较低温度下应用，但特别有利的是在高温下应用，这是因为内烯烃磺酸盐在所述温度下是稳定的。随着从含烃地层产出烃，地层中的压力和/或温度可能会降低。可以应用各种形式的人工提升(如泵、注气)和/或加热以从含烃地层中连续生产烃。随着地层烃的枯竭，从含烃地层中生产想要的烃可能变得不经济。由于烃的粘度和在含烃地层孔中流体的毛细管效应，可能难以使含烃地层中保留的残余烃移动。正如这里所应用的，“毛细管力"指流体与至少一部分含烃地层之间的吸引力。在一个实施方案中，可以通过增加含烃地层中的压力克服毛细管力。在其它实施方案中，可以通过降低含烃地层中流体间的界面张力克服毛细管力。降低含烃地层中毛细管力的能力可能取决于许多因素，包括含烃地层温度、含烃地层中水的盐度和含烃地层中烃的组成，但不限于此。随着产出率降低，可能采用附加方法来使含烃地层更加经济可行。这些方法可以包括向烃地层加入水源(如盐水、蒸汽)、气源、聚合物源、单体源或它们的任意组合，以增强烃的移动性。在一个实施方案中，可以用水驱处理含烃地层。水驱可以包括通过注入井向一部分含烃地层中注入水。至少一部分地层的水驱可以使一部分含烃地层水润湿。含烃地层的水润湿部分可以通过已知方法加压，并且可以应用一个或多个生产井收集水/烃混合物。 但所述水层可能不会与烃层有效混合。可能由于水和烃之间高的界面张力使混合效率较差。可以通过利用可以使烃移动至一个或多个生产井的聚合物和/或单体处理含烃地层来强化含烃地层的开采。聚合物和/或单体可以降低含烃地层孔中水相的流动性。水流动性降低可能使烃更容易移动通过含烃地层。聚合物包括聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、烯属共聚物、生物聚合物、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸酯)或它们的组合，但不限于此。烯属共聚物的例子包括丙烯酸和丙烯酰胺、丙烯酸和月桂基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯和丙烯酰胺的共聚物。生物聚合物的例子包括黄原胶和瓜耳胶。在一些实施方案中，聚合物可以在含烃地层中原位交联。在其它实施方案中，聚合物可以在含烃地层中原位产生。用于油采收的聚合物及聚合物制备在如下文献中有述^iang等人的题为"Method For Making Hydrophobically Associative Polymers,Methods of Use and Compositions"的 US6, 427，268 ;Wang 的题为〃 Foam Drive Method"的 US 6, 439, 308 ； Smith 的题为"Permeability Modifying Composition For Use In Oil Recovery"的 US 5,654,261 ;Surles 等的题为〃 Formation Treating “的 US 5, 284, 206 ；Surles ^ 的题为〃 Formation Treating"的 US5, 199，490 ；和 Morgenthaler 等的题为〃 Profile Control In Enhanced Oil Recovery"的US 5，103，909，所有这些文献在这里均作为参考引用。烃采收组合物在一个实施方案中，可以向含烃地层提供烃采收组合物。在本发明中，所述组合物包含特定的内烯烃磺酸盐。内烯烃磺酸盐在化学上适合于E0R，原因是由于它们是具有不同链长度的表面活性剂的复杂混合物，它们不倾向于形成有序结构/液态晶体(这可能是主要原因，因为有序结构倾向于使烃地层中的岩石结构堵塞)。内烯烃磺酸盐不倾向于吸附在贮层岩石表面上，这是因为所述表面与表面活性剂间的负-负电荷排斥力。应用碱进一步降低表面活性剂的吸附倾向，而且降低损失意味着可以应用更低浓度的表面活性剂，从而使得过程更经济。正如上面详细讨论的，本发明对于具有极高盐度和高温特征的含烃地层特别有用，如在北海或中东的许多地层。来自这些含烃地层的盐水可能含有大于约13wt%的氯化钠，和在所述盐水中钙加镁硬度大于0. 01wt%。温度高于约70°C。本发明的烃采收组合物设计用来生产用于这些含烃地层及用于这些地层中的盐水的最好的内烯烃磺酸盐采收组合物。当所述盐度大于约13wt%时，优选的组合物包含 C15_18内烯烃磺酸盐。通常，油田在100°C下不会具有高于约25wt%的盐度。内烯烃是双键位于碳链上除终端碳原子外任何位置上的烯烃。直链内烯烃在任何双键碳原子上或与双键碳原子相邻的任何碳原子上均不具有任何烷基、芳基或脂环族支链。由α-烯烃异构化产生的典型商购产品主要是直链的，并且每个分子具有低的平均支链数。在一个实施方案中，烃采收组合物可以包含约l-75wt%的C15_18内烯烃磺酸盐，优选为约10-40Wt%，和更优选为约20-30Wt%。在一个实施方案中，可以由含烃地层产出含烃组合物。含烃组合物可以包含烃、上述内烯烃磺酸盐、增溶剂、甲烷、水、浙青质、一氧化碳和氨的任意组合。组合物的剩余部分可以包含水、低分子量醇、有机溶剂、烷基磺酸盐、芳基磺酸盐、 盐水或它们的组合，但不限于此。低分子量醇包括甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇、叔丁醇、仲丁醇、丁醇、叔戊醇或它们的组合，但不限于此。有机溶剂包括甲乙酮、丙酮、低级烷基溶纤剂、 低级烷基卡必醇或它们的组合，但不限于此。烃采收组合物的制备用于制备本发明的内烯烃磺酸盐的内烯烃可以通过骨架异构化来制备。制备内烯烃的合适方法包括在如下文献中描述的那些:US5, 510，306,5, 633，422,5, 648，584、 5，648，585、5，849，960 *EP0，830，315 Bi，所有这些文献在这里作为参考全文引用。在合适的反应温度、压力和空速下，在气相中使包含至少一种直链烯烃的烃物流与合适的催化剂如上述专利中描述的催化沸石接触。通常，合适的反应条件包括温度为约200-650°C、烯烃分压高于约0. 5大气压和总压为约0. 5-10. 0大气压或更高。优选地，本发明的内烯烃在约0. 5-2大气压的烯烃分压下在约200-500°C的温度下制备。通常已知的是内烯烃比α -烯烃更难磺化(参见〃 Tenside Detergents" 22 (1985) 4，193-195 页)。在题为"Why Internal Olefins are Difficult to Sulfonate"的文章中，作者描述了应用降膜反应器对各种商购和实验室生产的内烯烃进行磺化，内烯烃给出低于90%的转化率，并且他们进一步指出必须将SO3 内烯烃的摩尔比提高至高于1.6 1，以达到高于95%的转化率。另外，所得的产品颜色很深，并且具有极高浓度的二-和多-磺化产品。US 4，183，867和US 4，M8，793 (在这里作为参考引用)公开了可用来制备本发明的支化内烯烃磺酸盐的方法。所述方法在用于制备浅色内烯烃磺酸盐的降膜反应器中实施。在所述方法中，未反应内烯烃的量分别为10-20%和至少20%，和必须采取特定措施来移除未反应的内烯烃。应用前，所述分别含有10-20%和至少20%未反应内烯烃的内烯烃磺酸盐必须进行纯化。因此，具有理想的浅色和理想的低游离油含量的内烯烃磺酸盐的制备相当困难。按EP 0, 351,928 Bl中公开的方法可以避免这些困难，该专利在这里作为参考引用。可用于制备用于本发明的内烯烃磺酸盐的方法包括如上所述在膜反应器中使内烯烃与磺化剂反应，反应时磺化剂与内烯烃的摩尔比为1 1-1.25 1，同时用温度不超过35°C的冷却介质冷却反应器，直接中和磺化步骤得到的反应产物，和在不去除未反应内烯烃的情况下使中和的反应产物水解。在制备衍生自内烯烃的磺酸盐时，内烯烃与磺化剂反应形成β -磺内酯和一些烷基磺酸，所述磺化剂可以是三氧化硫、硫酸或发烟硫酸。所述膜反应器优选为降膜反应器。使反应产物中和和水解。在某些情况下，例如老化时，β -磺内酯转化为Y -磺内酯，后者可以转化为S-磺内酯。中和和水解后，得到Y-羟基磺酸盐和δ-羟基磺酸盐。 这两种磺内酯的缺点在于它们比磺内酯更难水解。因此，在大多数实施方案中，优选在没有老化的条件下进行。水解后，磺内酯得到羟基磺酸盐。这些物质不必除去，因为它们形成有用的表面活性剂结构。冷却介质优选为水，其温度不超过35°C，特别是0_25°C。取决于环境，也可以应用较低的温度。然后将反应混合物进料至中和水解单元。中和/水解利用水溶性碱如氢氧化钠或碳酸钠来实施。由钾或铵衍生的相应碱也是合适的。来自降膜反应器的反应产物的中和通常利用过量碱来实施，所述过量按酸组分计算。通常，中和在0-80°C的温度下实施。水解可以在100-250°C的温度下实施，优选为130-200°C。水解时间通常可以为5分钟到4小时。 碱解可以利用碱(土)金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐和胺化合物来实施。所述方法可以间歇、半连续或连续进行。所述反应通常降膜反应器中实施，其中所述降膜反应器通过在反应器外壁上流过冷却介质而冷却。在反应器的内壁上，内烯烃向下流动。三氧化硫被进入反应器的氮、空气或任何其它惰性气体物流稀释。按载气体积计，三氧化硫的浓度通常为2-5Vol%。在制备本发明的由烯烃衍生的内烯烃磺酸盐时，需要在中和水解步骤中使反应产物与含水碱非常充分地混合。例如这可以通过有效搅拌或加入极性助溶剂(如低级醇)或加入相转移剂来实现。注入烃采收组合物烃采收组合物可以与至少一部分含烃地层中的烃相互作用。与烃的相互作用可以降低烃与含烃地层中一种或多种流体间的界面张力。在其它实施方案中，烃采收组合物可以降低烃与含烃地层的上覆地层/下伏地层之间的界面张力值。界面张力降低可以使至少一部分烃移动通过含烃地层。可以应用已知技术评价烃采收组合物降低烃和流体的混合物的间界面张力的能力。在一个实施方案中，可以应用旋滴界面张力仪确定烃和水的混合物的界面张力值。可以向烃/水混合物中加入一定量的烃采收组合物，和确定所得流体的界面张力值。低的界面张力值(如小于约1达因/厘米)可能表示所述组合物降低了烃和水之间的至少一部分表面能。表面能降低可能表示至少一部分烃/水混合物可以移动通过至少一部分含烃地层。在一个实施方案中，可以向烃/水混合物中加入烃采收组合物，和可以确定界面张力值。所述界面张力优选小于约0. 1达因/厘米。超低界面张力值(如小于约0. 01达因/厘米)可能表示烃采收组合物降低了烃与水之间的至少一部分表面张力，从而至少一部分烃可以移动通过至少一部分含烃地层。与已经用导致地层中流体的界面张力值大于 0. 01达因/厘米的组合物处理过的烃相比，在超低界面张力下至少一部分烃可以更容易地移动通过至少一部分含烃地层。向含烃地层中的流体中加入导致超低界面张力值的烃采收组合物可以增加烃的产出效率。含烃地层中烃采收组合物的浓度可以最小化，以最小化生产期间使用的成本。在处理含烃地层的方法的实施方案中，如图1所示，可以通过注入井110向含烃地层100提供(如注入)包含内烯烃磺酸盐的烃采收组合物。烃地层100可以包括上覆地层 120、烃层130和下伏地层140。注入井110可以包括允许流体在不同深度水平下流过含烃地层100的开口 112。在某些实施方案中，烃层130可以在地表下小于1000英尺处。在一些实施方案中，含烃地层100的下伏地层140可以是油润湿的。在其它实施方案中，在含烃地层100中可以存在低盐度水。可以基于含烃地层中存在的烃，向所述地层提供一定量的烃采收组合物。但烃采收组合物的量可能太小以至于无法应用已知的输送技术(如泵)精确输送至含烃地层。为了利于向含烃地层输送少量烃采收组合物，可以将烃采收组合物与水和/或盐水组合产生可注入流体。在一个实施方案中，在向北海含烃地层提供烃采收组合物时，将烃采出组合物与来自从中提取烃的地层的盐水混合，然后将所述混合物注入含烃地层中。在一个实施方案中，通过将烃采出组合物与来自含烃地层100的盐水混合而向所述地层提供烃采收组合物。优选地，烃采收组合物占总的水和/或盐水/烃采收组合物混合物(可注入流体)的约0.01-2. 00wt%。更重要的是在可注入流体中存在的实际活性物质的量(活性物质为表面活性剂，在这里为C15,内烯烃磺酸盐)。因此，在可注入流体中内烯烃磺酸盐的量可以为约0. 01-1. 0wt%，优选为约0. 2-0. 5wt%。然后将可注入流体注入到含烃地层中。烃采收组合物可以与烃层130中的至少一部分烃相互作用。烃采收组合物与烃层 130之间的相互作用可以降低不同烃之间的至少一部分界面张力。烃采收组合物也可以降低地层中一种或多种流体(如水、烃)与下伏地层140之间、地层中一种或多种流体与上覆地层120之间或它们的组合的至少一部分界面张力。在一个实施方案中，烃采收组合物可以与至少一部分烃及地层中至少一部分一种或多种其它流体相互作用，以降低烃与一种或多种流体之间的至少一部分界面张力。界面张力降低可以允许至少一部分烃与地层中至少一部分一种或多种流体形成乳液。烃与一种或多种流体之间的界面张力值可以利用烃采收组合物改变至小于约0. 1达因/厘米的值。 在一些实施方案中，烃与地层中其它流体之间的界面张力值可以利用烃采收组合物降低至小于约0. 05达因/厘米。在其它实施方案中，烃与地层中其它流体之间的界面张力值可以利用烃采收组合物降低至小于0. 001达因/厘米。至少一部分烃采收组合物/烃/流体混合物可以移动至生产井150。从生产井150得到的产品可以包含烃采收组合物的各组分(如长链脂肪醇和/或长链脂肪酸盐)、甲烷、 一氧化碳、水、烃、氨、浙青质或它们的组合，但不限于此。在将烃采收组合物加入到含烃地层后，含烃地层100的烃产出可以增加约50%以上。在某些实施方案中，含烃地层100可以用烃脱除流体预处理。烃脱除流体可以由水、蒸汽、盐水、气体、液体聚合物、泡沫聚合物、单体或它们的混合物组成。在将烃采收组合物提供给地层前，可以应用烃脱除流体处理地层。在一些实施方案中，含烃地层100可能在地表下小于1000英尺处。在某些实施方案中，在注入到含烃地层100之前，可以将烃脱除流体加热。烃脱除流体可以降低地层中至少一部分烃的粘度。地层中至少一部分烃的粘度降低可以强化至少一部分烃向生产井150的移动。在含烃地层100中的至少一部分烃已经移动后，重复注入相同或不同的烃脱除流体可能不能有效使烃移动通过含烃地层。移动效率低可能是由于烃脱除流体在含烃地层100中形成了更易渗透区域。烃脱除流体可以流过含烃地层100中的可渗透区域，而不与存留的烃相互作用及使所述烃移动。因此，吸附到下伏地层140上的较重烃的置换量将会随时间降低。最后，所述地层可能被认为是低产出的或者生产烃在经济上不理想。在某些实施方案中，在用烃脱除流体处理含烃地层之后，注入烃采收组合物可以强化吸附到下伏地层140上的较重烃的移动。烃采收组合物可以与烃相互作用，以降低烃与下伏地层140之间的界面张力。界面张力降低有可能使烃移动至生产井150并从中产出。在一些实施方案中，从生产井150产出的烃可能包含烃采收组合物的至少一部分组分、 注入到井中用于预处理的烃脱除流体、甲烷、二氧化碳、氨或它们的组合。向至少部分低产出的含烃地层中加入烃采收组合物可以延长含烃地层的开采寿命。向含烃地层中加入烃采收组合物后，含烃地层100的烃产出可以增加约50%以上。增加烃产出可以增加含烃地层的经济可行性。烃采收组合物与地层中至少一部分烃之间的相互作用可以降低烃与下伏地层140 之间的至少一部分界面张力。至少一部分界面张力降低可以使至少一部分烃移动通过含烃地层100。但至少一部分烃的移动可能并不是经济上可行的速率。在一个实施方案中，在用烃采收组合物处理地层后，可以通过注入井110向烃地层100注入聚合物和/或单体，以增强至少一部分烃通过地层的移动。合适的聚合物包括由 Ciba Specialty Additives (Tarrytown, New York)制备的CIBA ALC0FL00D 、由 Tramfloclnc. (Temple, Arizona)制备的Tramf IOC*、禾口由 Chevron Phillips Chemical Co. (The Woodlands, Texas)制备的HE 聚合物。烃、烃采收组合物和聚合物之间的相互作用可以增强地层中剩余的至少一部分烃至生产井150的移动。组合物的内烯烃磺酸盐是热稳定的，并且可以在宽的温度范围内应用。由于内烯烃磺酸盐高的热稳定性，烃采收组合物可以加入到平均温度高于约70°C的部分含烃地层 100 中。在一些实施方案中，烃采收组合物可以与至少一部分烃脱除流体(如水、聚合物溶液)组合产生可注入流体。如图2所示，烃采收组合物可以通过注入井110注入到含烃地层100中。烃采收组合物与地层中烃的相互作用可以降低烃与下伏地层140之间的至少一部分界面张力。至少一部分界面张力降低可以使至少一部分烃移动至含烃地层100的选定区域160形成烃池170。至少一部分烃可以由含烃地层100的选定区域内的烃池170产出O在其它实施方案中，至少一部分烃至选定区域160的移动速率可能在经济上不可行。可以向烃地层100注入聚合物，以增强至少一部分烃通过地层的移动。至少一部分烃、 烃采收组合物和聚合物之间的相互作用有可能增强至少一部分烃至生产井150的移动。在一些实施方案中，烃采收组合物可以包含无机盐(如碳酸钠(Na2CO3)、氯化钠 (NaCl)或氯化钙(CaCl2))。加入无机盐有可能有助于烃采收组合物分散在整个烃/水混合物中。烃采收组合物的强化分散可以降低烃与水界面间的相互作用。相互作用降低可以降低混合物的界面张力，并提供更具流动性的流体。实施例实施例1制备包含C15_18/C2(1_24内烯烃磺酸盐共混物和只包含C15_18内烯烃磺酸盐的烃采收组合物，并比较不同组合物的界面张力测量值。如下所述对这些内烯烃进行磺化和测试。C2ch24内烯烃(由α -烯烃制备)为只有偶数碳的烯烃的混合物，和其平均碳数为 20. 7。总烯烃的4-5%为C18内烯烃(18个碳原子)、59-61%为C20,29-31 %^ C22、和3-8% 为C24。92%的内烯烃具有20- 个碳原子。C15_18内烯烃为奇数碳烯烃和偶数碳烯烃的混合物，和其平均碳数为16. 3。C14烯烃为总数的 1%，C15 为 25%，C16^ 27%, C17 为 27%，Q8 为 20%，和 C19 < 1%。96%的内烯烃具有15-18个碳原子。在图3和图4中给出了在不同盐度下的组合物和界面张力测量值。通过将烃采收组合物与在理想盐度水平下的盐水混合得到0. 2wt%的活性溶液来制备所述组合物。应用得克萨斯大学的旋滴界面张力仪(UTSDIT) 500型来确定烃/烃采收组合物/ 水混合物的界面张力值。将3微升(yL)的正十二烷液滴置入包含烃采收组合物/盐水溶液的玻璃毛细管中，使盐水与烃的体积比为400。将所述管子放入旋滴设备中，然后盖上盖子。迅速开动电机旋转所述管子以在管子内形成圆柱状液滴(例如6-12ms/rev)。液滴长度可以大于或等于液滴宽度的4倍。将毛细管和液滴加热至不同温度(等于以及高于25、 50、75和98°C )。对液滴进行录像，用于随后回放以测量液滴尺寸及应用Optima 系统计算液滴与组合物/盐水之间的界面张力。测量的时间范围为约0. 1-1. 0小时，以实现液滴平衡。作为80分钟测试期内的平均值以达因/厘米记录界面张力。由图3可以看出，C2Q_24I0S/C15_18I0S共混物在90°C下在高达约13wt%的盐度下得到低的IFT (小于0. 1达因/厘米)，但在16wt%下IFT明显高于0. 1达因/厘米，而本发明的C15_w内烯烃磺酸盐在16wt%下产生明显更低的IFT。图4表明本发明的C15_w内烯烃磺酸盐在宽范围的极高盐度--13-25wt%下均得到小于0. 1达因/厘米的IFT。图4所述实施例中应用的原油为来自Norske Hydro的北海原油。实施例2实施附加实验以测量不同烃与C15,内烯烃磺酸盐的接触效果。这些测试不同于实施例1进行，和应用相态行为测试确定表面活性剂/盐水/油组合物的最佳盐度和溶解参数。在这些测试中，当表面活性剂体系与烃混合形成油相、水相和中间相三相时，确定最理佳相态行为。中间相是一种微乳液，和包含大部分表面活性剂及部分油和水。相态行为测试在90°C的理想温度下在烘箱中在经鉴定的压力管中实施。将表面活性剂溶解或分散在一些氯化钠混合物中。氯化钠和表面活性剂的混合物与烃按一比一(体积基准)混合，并在90°c下贮存。使共混物达到平衡，并记录相体积。应用简化的Chim-Huh关系式计算界面张力。溶解参数定义为水或油体积与表面活性剂体积的商(SP|=νΛ/ν<ΒΜ)。最佳盐度对应于形成Winsor III类乳液时的盐度，和该盐度对应于界面张力最小值。在90°C下进行测试。结果示于表 1中。表 权利要求
1.一种极高盐度的高温含烃地层的处理方法，所述方法包括(a)向盐水盐度高于约13wt%和温度高于约70°C的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物，其中所述组合物包含C15_18内烯烃磺酸盐；和(b)使所述组合物与含烃地层中的烃相互作用。
2.权利要求1的方法，其中向含烃地层提供烃采收组合物时，首先将所述烃采收组合物与水和/或来自有待于从中提取烃的地层的盐水混合形成可注入流体，其中所述内烯烃磺酸盐占可注入流体的约0. 01-1. Owt %，更优选为约0. 2-0. 5wt%，和然后将所述可注入流体注入到地层中。
3.一种极高盐度的高温含烃地层的处理方法，所述方法包括(a)向盐水盐度高于约13wt%和温度高于约70°C的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物，其中所述组合物包含平均碳数为约16-17的内烯烃磺酸盐，和至少50wt%、优选至少75wt%、最优选至少90wt%的内烯烃磺酸盐含有约15-18个碳原子；和(b)使所述组合物与含烃地层中的烃相互作用。
4.权利要求3的方法，其中向含烃地层提供烃采收组合物时，首先将所述烃采收组合物与水和/或来自有待于从中提取烃的地层的盐水混合形成可注入流体，其中所述内烯烃磺酸盐占可注入流体的约0. 1-1. Owt %，更优选为约0. 2-0. 5wt%，和然后将所述可注入流体注入到地层中。
5.权利要求1的方法，其中向盐水盐度高于约Hwt%和温度高于约70°C的至少一部分含烃地层提供所述烃采收组合物。
6.权利要求1的方法，其中向盐水盐度高于约15wt%和温度高于约70V的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物。
7.权利要求3的方法，其中向盐水盐度高于约和温度高于约70°C的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物。
8.权利要求3的方法，其中向盐水盐度高于约15wt%和温度高于约70°C的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物。
全文摘要
描述了一种极高盐度的高温含烃地层的处理方法。所述方法包括(a)向盐水盐度高于约13wt％和温度高于约70℃的至少一部分含烃地层提供烃采收组合物，其中所述组合物包含C15-18内烯烃磺酸盐；和(b)使所述组合物与含烃地层中的烃相互作用。
文档编号C09K8/584GK102449103SQ201080024047
公开日2012年5月9日 申请日期2010年4月14日 优先权日2009年4月16日
发明者J·P·什米特, J·R·什米特, J·R·巴尔尼斯, K·H·兰尼, P·G·施帕科夫, T·C·赛姆普 申请人:国际壳牌研究有限公司