增强原油采收的表面活性剂的配方的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及增强原油采收的表面活性剂的配方。
【背景技术】
[0002] 奥里诺科重油带（Orinoco Belt)对更好生产、开采和开发超重原油资源的需要逐 渐增加。为了应对该挑战，评估不同的技术，以生产超重原油。尽管做出了这些努力，残留 在油层中的超重原油的量非常高（约92%)。油层内部捕获的超重原油的量可能是下述现 象导致的：
[0003] i)通过优选的路线或沟槽注入，和/或重力分选的问题。
[0004] ii)使得待捕获在多孔装置中的石油以不连续形式滴落的毛细管力。
[0005] 改进的采收方法用于抵抗归因于捕获原油的现象。这些方法包括在油层中注入流 体，包括例如与油层中初始包含的流体不同的流体。该注入的目的是通过不同的机制改善 原油的驱替，比如降低流速比和降低原油-水界面张力。
[0006] 存在不同的方法试图改善原油采收。一种方法是化学方法，其涉及将化学添加剂 引入油层，以改变驱替的和正在驱替的流体的物理/化学特性。该目的是减少毛细管力和 界面力和优化流速比。该类型的方法包括注入聚合物、表面活性剂和碱溶液。
[0007] 化学方法使用的非常少，因为油层中需要的化学添加剂的浓度非常高，并且石油 的低成本使得此类方法没有利益。石油的成本越高，化学方法越可行。
【发明内容】
[0008] 由于上述问题，本发明的目的是开发有用的表面活性剂的溶液，其可注入油层中 使石油-水界面张力下降至超低的值，并且也降低原油的粘度。此目的是改善重油或超重 原油在油层中的移动性并且增加采收率。另外，已经发现重质原油、中等原油和轻质原油的 生产也可从本发明获益。
[0009] 根据本发明评估的第一表面活性剂是脂肪酸混合物（C16-C22)和它们与链烷醇 胺，比如单乙醇胺（MEA)产生的盐。
[0010] 商业上，一种优选的脂肪酸混合物称为"T0FA"（妥尔油脂肪酸）。TOFA中存在的 脂肪酸的结构和特性与委内瑞拉的重质原油和超重原油中存在的一些酸化合物或天然表 面活性剂（NS)非常类似。由于该原因，根据本发明，TOFA是本申请的焦点并且评估为表面 活性剂。
[0011] 发现用于生成脂肪酸盐的无机碱是重要的，因为许多通常已知的碱，比如NaOH或 Na2C03i在井下用于改善油采收时造成问题。基于这种无机碱的表面活性剂迅速丢失它们 的效力，因为它们容易与地层水中的二价金属，比如Ca+2和Mg+2相互作用并且形成不溶解的 盐，从而去除表面活性剂的组分并且使得它们无效。已经发现，根据本发明，MEA和类似的 胺，但优选MEA，几乎没有相同的与通常在地层水中出现的金属形成不溶解的盐的趋势，所 以本发明的表面活性剂溶液优选地是C16-C18脂肪酸，比如T0FA，和C16-C18脂肪酸与MEA 的盐的混合物。
[0012] 因此，根据本发明，提供了改善从含油的地下地层采收的方法，其包括下述步骤： 将表面活性剂溶液注入地下地层，其中表面活性剂溶液包括脂肪酸和脂肪酸与弱碱的盐的 混合物，由此地层中油-水界面张力减小，和从地层中产生流体。这样，从地层中的采收率 可显著增加。
[0013] 根据本发明的另一方面，提供了改善从含油的地下地层采收的方法，该方法包括 下述步骤：将有机碱，优选MEA的水溶液，注入包含天然表面活性剂的原油的地层，其中，注 入步骤使水溶液与原油接触，以活化天然表面活性剂，由此地层中油-水界面张力减小，和 从地层中产生流体。按照该方法，可显著增加从油层的采收率。
【附图说明】
[0014] 如下是参考附图的发明详述，其中：
[0015] 图1图解典型的含原油多孔介质中毛细管数和残留的油饱和度之间的关系；
[0016] 图2-7是显示来自实施例的各种测试样品乳化作用的照片；
[0017] 图8-10显示为测试样品获得的结果，脂肪酸浓度保持恒定而改变链烷醇胺的浓 度；
[0018] 图11-13显示为测试样品获得的结果，保持链烷醇胺浓度恒定而改变脂肪酸的浓 度；
[0019] 图14(a)和（b)显示配方A驱替试验的结果；
[0020] 图15 (a)和（b)显示配方B驱替试验的结果；
[0021] 图16 (a)和（b)显示配方C驱替试验的结果；
[0022] 图17 (a)和（b)显示配方D驱替试验的结果；
[0023] 图18 (a)和（b)显示配方G驱替试验的结果；
[0024] 图19 (a)和（b)显示配方I驱替试验的结果；
[0025] 图20显示使用配方A-D、G和I获得的EOR试验结果的比较；和
[0026] 图21显示这样获得的总体采收结果。
【具体实施方式】
[0027] 本发明涉及用于从含这种原油的地层中改善原油生产的表面活性剂溶液，和涉及 使用这种溶液的方法。
[0028] 根据本发明，可通过如下改善从含原油地下地层的油采收：将表面活性剂溶液注入 地层，所述表面活性剂包括C16-C22脂肪酸和C16-C22脂肪酸与单乙醇胺（MEA)的盐的混合 物。该注入导致减少地层中的油-水界面张力和，从而，降低原油的粘度。界面张力和粘度是 改善从这种地层生产的主要障碍。此外，因为表面活性剂溶液的具体配方，溶液即使在存在这 种地层的地层水中通常出现的二价金属比如Ca+ 2、Mg+2等的情况下，仍保持其效力。
[0029] 如下是一些一般的考虑。在改善的超重原油采收中表面活性剂作用的机制是本发 明的关键。一般而言，在应用二次采收方法，比如用水驱替（注水）之后，原油通过粘滞力 和毛细管力捕获在孔内部。这些力的量级可通过如下定义的毛细管数，Nc计算： Nc = ( μ w V w/ y ow)
[0030] 其中：μ w(Pa. s)是水（驱替流体）的粘度，vw(达西（m/s))是水速率和Y ot(N/ m)是油-水界面张力。当原油被捕获在多孔介质的内部时，毛细管数可为约KT7至10-6,其 意味着捕获原油的力巨大。如图1中所指示，为了克服这些力和采收非常大量的原油或为 了减少残留的原油饱和度，必须使毛细管数增加三个数量级（至KT 3或KT4)。在超重原油 和重质原油的情况下，残留的原油饱和度可为多达90%或更多。
[0031] 为了使毛细管数增加至KT4至KT3的范围，根据方程式，可增加流体的粘度或速 率，或可使界面张力从30(原油-水的近似界面张力）下降至KT 3-l(T4mN/m。增加流体速 率的任何尝试涉及使用可能岩石结构坍塌的高压，因此尝试高孔隙率的优选路径，和可能 导致沟槽。增加粘度也是不切实际的（与通过吸管吹蜂蜜类似）。所以，为了增加毛细管 数，必须减小捕获的油的界面张力（IFT)。通过将有效的表面活性剂配方注入油层来减小 油-水系统的界面张力。根据本发明，将表面活性剂配方注入油层也可改变多孔介质的湿 润性并且降低重质原油或超重原油的粘度。结果，所有这些使得改善原油在油层中的移动 性并且增加原油采收。
[0032] 可用各种表面活性剂获得低的IFT，但是最佳表面活性剂取决于原油和油层条件 并且也必须满足数个其他严格的必要条件。这些必要条件包括低滞留、与电解质和聚合物 的兼容性、热稳定性、水性稳定性、不与原油形成稳定乳液（因为这可覆盖孔），和低成本。 表面活性剂滞留的部分原因是由于吸附在岩石表面上。一般而言，表面活性剂配方难以具 备所有这些条件。
[0033] 表面活性剂混合物可用于在原油-水系统中获得超低的界面张力。这是因为利用 表面活性剂混合物，在界面水平获得了表面活性剂分子最有利的相互作用。从而，界面中 表面活性剂的吸附越大,获得的界面张力的减少越大。有效的表面活性剂混合物可由长链 (彡C 12)羧酸形成，因为当酸用碱性化合物（pH彡11)离子化时，获得未离子化的酸和酸盐 (羧酸盐）的混合物。未离子化的酸可用作非离子表面活性剂和其盐用作阴离子表面活性 剂和生产下述表面活性剂混合物，其当它们吸附在油-水界面时，可产生超低的界面张力。 当羧酸和其盐之间的关系接近1时，获得最佳配方。
[0034] 用脂肪酸/脂肪酸盐混合物，当它们注入油层时出现的一个主要问题是碱性化合 物与油层水中溶解的二价金属，比如钙和镁（Ca+2和Mg+2)的相互作用形成不可溶的盐，其沉 淀在油层中。当这些盐沉淀时，打破了表面活性剂混合物和碱性化合物之间的酸碱平衡