增强原油采收的表面活性剂的配方的制作方法_2

文档序号:9230632阅读:来源:国知局
,从 而表面活性剂丧失了其效力。另外,酸的盐(阴离子表面活性剂)也可与Ca+ 2和Mg+2的二 价金属相互作用而形成不溶解的羧酸镁或羧酸钙盐,从而丢失表面活性剂特性。
[0035] 另一方面,常用于活化脂肪酸,比如TOFA的表面活性剂的碱性化合物是无机碱, 比如Na0H、Na 2C0#P Na 2Si03。当这些无机碱与TOFA反应时,产生酸和其羧酸钠盐的表面活 性剂混合物。这些羧酸钠可与油层水中溶解的二价阳离子反应而形成不溶解的盐,其在油 层中沉淀并且表面活性剂失去其特性。
[0036] 另外,这些无机碱(NaOH等)可对地层的组成非常有反应活性,并且从而它们可迅 速丢失它们将PH维持在> 10值的能力。但是,这是必须的从而在原油-水界面处保持脂 肪酸和它们的盐之间的酸碱平衡并且保持低的界面张力。
[0037] 根据本发明,已经发现弱碱,优选弱的有机碱,比如单乙醇胺(MEA)是足够弱的有 机碱,使得MEA的羧酸盐与钙和镁二价阳离子的反应活性较低。因此,根据本发明,当与常 规的碱金属相比,如NaOH,Na2COjP Na 2Si03,它们与多孔介质的反应性和二价盐的形成能力 都较低。
[0038] 根据本发明发现弱的有机碱比如MEA可在井下产生期望的表面活性剂,并且从而 产生期望的水包油乳液,而没有如当施用其他类型的溶液时预计的快速失活,是令人吃惊 的发展,其使得有利实施根据本发明的方法具有潜力。具体而言,因为弱的有机碱不导致与 预期遇到的二价阳离子的快速反应,所以高的PH和表面活性剂溶液具有足够的稳定性,以 使得在乳液中生产重质原油,和从而大大增加这种原油的采收率。
[0039] 本发明有利的结果可以两个不同的方式或其一进行实施。
[0040] 第一,已知重质原油通常包含天然表面活性剂,其可通过接触适当的碱性材料,尤 其通过接触根据本发明的弱的有机碱而活化。因此,如果待生产的重质原油包含这种天然 表面活性剂,则可通过将包含弱的有机碱的溶液泵入地层实施本发明的方法。这可以是,例 如,包含MEA的水溶液形式。
[0041] 第二,溶液可包括上面讨论的脂肪酸,比如T0FA,尤其如果待生产的重质原油包含 不足的天然表面活性剂或没有天然表面活性剂。
[0042] 在每种方法中,即使在存在二价金属(一种或多种)的情况下,优选待配制的表面 活性剂溶液能够足够提供当接触脂肪酸时保持大于或等于约10的PH值。
[0043] 在根据本发明的另一方面中,已经发现通过注入表面活性剂溶液获得的结果可通 过在表面活性剂溶液中包括聚合物而进一步改善。当溶液用于活化原油中的天然表面活性 剂时,这尤其是优选的。根据本发明可有利地使用的聚合物适当的例子包括水解的聚丙烯 酰胺(HPAM)。
[0044] 当根据本发明使用聚合物时,用小的浓度,例如0. 05和0. 5wt. %之间即可获得卓 越的结果。
[0045] 根据本发明,已经发现如本文公开的与超重原油-水系统一起使用的MEA的量显 著降低油-水界面张力,结果如下:_
[0046] 此外,根据本发明,根据本发明的溶液和系统中聚合物的使用也有助于大大减小 界面张力,如下所显示:

[0047] 本发明中聚合物的使用也有助于增加原始地油的总体累积生产。例如,与本文公 开的没有聚合物(仅仅〇. 7% MEA)的方法比较,使用0. 2% vol.聚合物以及0. 7% MEA通 常能使IOIP生产增加约15 %,并且与注水相比,MEA注入和MEA+聚合物注入都使得原始地 油累积生产的显著增加。
[0048] 可有利地采用本发明的方法,以在许多含原油和含重质原油的地层中,尤其在原 油的API比重小于10,通常约8的地层中增强采收率。根据本发明,溶液与该重质原油形成 水包油乳液,并且乳液具有剧烈降低的粘度,通常小于约400mPas。
[0049] 在根据本发明的进一步方面中,已经发现当溶液包含脂肪酸组分的浓度在0.7 和2. Ovol. %之间时获得了期望的结果。此外,可优选地提供的溶液中弱碱浓度在0. 3和 I. 5vol. %之间。
[0050] 在根据本发明的进一步方面中,可有利地在表面活性剂溶液中包括电解质。一种 尤其优选的电解质是氯化钠(NaCl)。理想地,所述溶液使用NaCl的量为0. 5wt%。
[0051] 如上述,本发明的方法在井下与重质原油形成足够稳定的乳液,使得可显著增加 重质原油的生产。这样形成的乳液的平均液滴尺寸在1到20 μ m之间。
[0052] 应当认识到,上面公开的方法使根据本发明尤其有用的发现具体化,即,某些形式 的表面活性剂溶液可用于在井下制备稳定的碱性表面活性剂溶液,其然后在地层中与表面 活性剂溶液和其他水形成重质原油的乳液,大大增强该重质原油的生产力。
[0053] 开发使用由MEA产生的TOFA和TOFA盐的表面活性剂的水性配方,以注入多孔介 质。配方用于多孔介质,其具有超重原油的可约饱和度(reducible saturation) (8° API) 和地层或油层水的残余饱和度(高盐含量)。测定改善的超重原油采收的采收率。另外, 比较将用配方获得的采收率与当纯水注入(低盐含量)时获得的采收率。当纯水注入多孔 介质时获得的采收率是12. 67。当注入表面活性剂配方时获得的采收率是22. 58%,其中表 面活性剂配方是1 %的T0FA、0. 7%的MEA和0. 5%的NaCl,当与纯水比较时,采收率增加 79%。
[0054] 应当认识到,根据本发明的表面活性剂配方可增加超重原油的采收率79%。表面 活性剂配方是TOFA和由MEA产生的TOFA盐的混合物,其被注入多孔装置,其超重原油的水 残余饱和度和可约饱和度为8° API。将TOFA和其MEA盐与地层水兼容的水性最佳表面活 性剂混合物配方注入多孔装置,作为使超重原油的采收率增加至79%的方法,符合本发明 提供有效的化学方法以增加超重原油的生产的目标。
[0055] 该最佳配方由TOFA和MEA浓度之间的具体关系组成,其反应而产生TOFA和它们 MEA盐的混合物。
[0056] 下述实施例进一步表明了根据本发明的方法的效力。 实施例
[0057] 制备油/水/化学系统的添加剂
[0058] 采用的表面活性剂配方是由碱性化合物,即,水溶性的链烷醇胺部分中和的脂肪 酸和电解质(氯化钠,NaCl)的混合物。这些组分在去离子水中混合或稀释,改变脂肪酸混 合物/碱的浓度,以获得待评估的不同配方。取决于配方,混合的速率在300和400rpm之 间变化,持续20至40分钟。使用机械搅拌器。脂肪酸是C16-C22分子的混合物。通过向 水添加碱性试剂,即单乙醇胺(MEA),其促进形成相应的羧酸盐(脂肪酸离子化形式)而实 现脂肪酸的电离。通过控制脂肪酸和其羧酸离子分数之间的关系,可能调整表面活性剂配 方的特征。
[0059] 使用的油样品收集自位于奥里诺科重油带的Cerro Negro油田,并且然 后其进行物理化学分析。该油归类为超重油(8.1° API),其在60°C下的粘度是约 10900mPas。 相特性筛选
[0060] 该实验阶段分成两个部分:a)待定性分析的乳化作用测试;和b)乳液表征,其中 测量特性,即液滴尺寸、界面张力(IFT)和粘度。 乳化作用测试
[0061] 进行该测试,以确定最适合有希望的EOR方法的化学配方。为了进行该筛选方法, 当制备第一组化学配方时考虑的第一标准是将脂肪酸浓度值保持固定在1.0 vol %作为初 步起始点,并且改变链烷醇胺(MEA)浓度。保持恒定在0.5Wt%的NaCl浓度添加至所有的 配方。使用NaCl是因为其在之前的研究中已经表明该盐的存在有助于将IFT显著降低至 超低值,并且另外,促进油相和水相的稳定。表1显示制备的配方:
[0062] 表1:化学配方组A
[0063] 准备50-ml瓶并且以50: 50的体积比填充油和各自的化学配方,即25ml油和25ml 配方。使这些瓶用瓶盖密封并且然后非常轻地引入60°C下的烤箱,避免任何机械扰动。两 个小时之后,检查瓶以便确认油和表面活性剂配方之间是否已经发生了自发乳化作用。 [0064] 然后将瓶手动搅拌每次两个小时的时间,直到达到六个小时的总时间。在每个轮 中,它们也被放回60°C下的烤箱中。
[0065] 考虑从组A的相特性分析获得的结果,制备第二组化学配方(组B)。在该情况下, 链烷醇胺浓
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