使用含牺牲剂的流体的强化采油方法
【专利摘要】本文提供用牺牲剂和表面活性剂从地层产生石油的方法和系统。牺牲剂减少用来增强从含石油地层的采油所需要的表面活性剂的量。牺牲剂在采油配制剂中提供，其包含在流体中分散的牺牲剂和表面活性剂。牺牲剂选自包含单羧酸、单羧酸衍生物或单羧酸盐的化合物，或缺少羧酸基团、羧酸盐基团、磺酸基团或磺酸盐基团的化合物，其是酚、磺酰胺或硫醇，或具有1000或更低的分子量的包含一个或多个羟基基团的化合物。将采油配制剂引入含石油地层并从其制得石油。
【专利说明】使用含牺牲剂的流体的强化采油方法 发明领域
[0001] 本发明涉及从地层采收石油的方法，和本发明尤其涉及使用表面活性剂的强化采 油方法。
[0002] 发明背景
[0003] 从地层产生石油能够由至少三个不同产生阶段代表。在一次产生期间，地层中的 先天驱动力足以驱使石油从地层、比如从地下地层的深处达到地球表面。先天驱动力可以 包括地层中的天然压力产生机制比如向下的水置换，天然气膨胀，和井中的重力诱导引流。 在某些点，先天驱动力可以降低，其程序使得产生显著减少或停止。在二次产生中，可以向 地层提供外部施加的力以提供从地层中移除石油的充足能量。外部施加的力可以包括例如 注射的流体，其形成补充或代替地层中的先天驱动力的流体压力。外部抬升机制比如泵还 可以用来帮助产生石油。
[0004] 在二次采收不再经济有效地产生充足石油之后，在许多情况下地层中可以仍然存 在大量残余石油。石油在地层中不充足的可移动性可以是导致其保留的原因之一。石油在 地层中的可移动性可以涉及石油的先天粘度、在石油与地层之间的界面张力，其组合等。在 三次产生也称为强化采油技术中，以某些方式改变石油在地层中的可移动性，由此诱导石 油发生移动并且得以产生。改变石油在地层中的可移动性的技术可以包括加热石油以降低 其粘度，将可混合的流体比如二氧化碳或烃引入石油以降低其粘度，或将含表面活性剂的 流体引入地层以降低在石油与地层之间的界面张力。尽管曾经常规地在完成一次和二次生 产之后才进行强化采油技术，现在普通地在生产操作期间的任意点应用这些技术。也即，强 化采油技术可以在一次或二次生产期间或作为独立的生产操作使用。
[0005] 在用表面活性剂降低地层中的界面张力可以频繁遭遇的一个问题是过量的表面 活性剂吸着在地层表面。如本文所用，术语〃吸着〃总体上指吸收、吸附或其任意组合。过 多表面活性剂吸着至地层可以限制表面活性剂降低地层希望区域的界面张力的能力。尽管 能够将额外的表面活性剂引入地层以抵消吸着导致无效的那些，在经济立场这种途径可以 是不希望的，原因是许多表面活性剂能够是相对高成本的。出于至少该原因，通常希望限制 在强化采油生产期间所用的表面活性剂的量。
[0006] 为了应对地层中的表面活性剂吸着，牺牲剂（sacrificialagent)常常与表面活 性剂结合使用。如本文所用，术语"牺牲剂"是指缓和表面活性剂吸着至地层或者降低表 面活性剂在地层中的保留物质。不受理论或机理所限，牺牲剂可以修饰地层表面或本身吸 着至地层，从而降低或消除表面活性剂的吸着。理想地，牺牲剂比表面活性剂成本更低，由 此允许实现更佳的过程经济学。一般所用的牺牲剂可以包括，例如，无机盐，水可溶的聚合 物增粘剂，木质素磺酸盐，纤维素和纤维素衍生物，淀粉和淀粉衍生物，和多元羧酸，特别是 螯合酸。螯合酸在这方面可以是特别有利的，原因在于它们可以螯合金属离子比如钙和镁， 所述金属离子可以与表面活性剂反应并使其无法降低地层中的界面张力。 发明概要
[0007] 在一个方面，本发明涉及采收石油的方法，包括：
[0008] 提供包含流体、分散在流体中的表面活性剂和分散在流体中的牺牲剂的采油配制 剂，其中牺牲剂选自包含单羧酸、单羧酸衍生物或单羧酸盐的化合物；缺少羧酸基团、羧酸 盐/酯基团、磺酸基团和磺酸盐/酯基团的化合物，其是酚、磺酰胺或硫醇；具有1000或更 低的分子量且包含一个或多个羟基基团的化合物；及其混合物；
[0009] 将采油配制剂引入含石油地层；
[0010] 将采油配制剂与含石油地层和与含石油地层中的石油接触；和
[0011] 在将采油配制剂引入含石油地层之后从含石油地层产生石油。
[0012] 在又一方面，本发明涉及采油组合物，包含
[0013] 流体；
[0014] 牺牲剂，选自包含单羧酸、单羧酸衍生物或单羧酸盐的化合物；缺少羧酸基团、羧 酸盐/酯基团、磺酸基团和磺酸盐/酯基团的化合物，其是酚、磺酰胺或硫醇；具有1000或 更低的分子量且包含一个或多个羟基基团的化合物；及其混合物，其中牺牲剂分散在流体 中；和
[0015] 表面活性剂。
[0016] 在又一方面，本发明涉及一种系统，包括：
[0017] 包含流体、分散在流体中的表面活性剂和分散在流体中的牺牲剂的采油配制剂， 其中所述牺牲剂选自包含单羧酸、单羧酸衍生物或单羧酸盐的化合物；缺少羧酸基团、羧酸 盐/酯基团、磺酸基团和磺酸盐/酯基团的化合物，其是酚、磺酰胺或硫醇；具有1000或更 低的分子量且包含一个或多个羟基基团的化合物；及其混合物；
[0018] 含石油地层；
[0019] 用于将采油配制剂引入含石油地层的机构；和
[0020] 用于在将采油配制剂引入地层之后从含石油地层产生石油的机构。
【专利附图】
【附图说明】
[0021] 图1是按照本发明的石油生产系统的示意图。
[0022] 图2是按照本发明系统和方法的石油生产的井网的图解。
[0023] 图3是按照本发明系统和方法的石油生产的井网的图解。
[0024] 图4和5分别显示在存在和不存在异抗坏血酸的情况下各种流体组分的示例性保 留图。
[0025] 图6显示采油驱油剂的示例性产生图，其中将异抗坏血酸加至ASP塞。
[0026] 发明详述
[0027] 本发明涉及从地层采收石油的方法，和本发明尤其涉及用表面活性剂的强化采油 的方法。更特别地，本发明涉及采用包含表面活性剂和牺牲剂的采油配制剂的强化采油方 法，其中牺牲剂可以包含单羧酸、羧酸衍生物或羧酸盐；或不含羧酸、磺酸或其盐的酸性物 质或酸性物质的盐；或具有约1000或更低的分子量并且具有一个或多个羟基基团的化合 物。
[0028] 如上文所讨论，许多不同类型的牺牲剂已与将表面活性剂引入含石油地层结合使 用，特别在强化采油操作期间。尽管这些牺牲剂已不同程度地成功应用，为了增加给定应用 的操作灵活性，降低与表面活性剂和/或牺牲剂有关的成本，和/或增加从地层产生的石油 的量，发现和开发新的牺牲剂可以是希望的。
[0029] 在含石油地层处于天然环境中（例如地下地层中）时，地层可以是还原态。在从 其天然环境除去时，比如在得自地层用于采油研宄的核心样品中，可以发生氧化，由此改变 核心样品的氧化态和其特性。为了将核心样品返回可以更类似地下地层中的天然存在的还 原态，核心样品可以在对其进行进一步测试之前用还原剂处理。连二亚硫酸钠常常用于该 意图。
[0030] 在强化采油操作中，含有聚合物和表面活性剂的采油配制剂可以用来强化从地层 采油。碱也常常可以存在。这两种类型的强化采油操作一般分别称为表面活性剂-聚合物 (SP)和碱-表面活性剂-聚合物（ASP)驱油。在对经连二亚硫酸钠还原的核心样品测试 ASP驱油的过程中，观察到据信由连二亚硫酸钠促进的聚合物降解。相应地，用更温和的还 原剂异抗坏血酸进行核心样品还原，随后进行ASP核心驱油。令人惊讶地，用异抗坏血酸处 理核心样品显著降低表面活性剂在核心样品中的保留。与之相对，尽管连二亚硫酸钠提供 所希望的核心还原，但其不显著影响表面活性剂在核心样品中的保留。
[0031] 本发明涉及用于从含石油地层强化采油的方法、系统，和组合物。本发明的采油配 制剂组合物包含表面活性剂和具有异抗坏血酸的一个或多个化学结构特征的牺牲剂。采油 配制剂还可以包括聚合物和/或碱性化合物。牺牲剂有效地降低表面活性剂在含石油地层 中的保留。本发明的方法运用本发明的采油配制剂组合物和系统从含石油地层产生石油。 将采油配制剂引入含石油地层并在含石油地层中与石油接触。在将采油配制剂与含石油地 层中的石油接触之后从含石油地层产生石油。在优选的实施方式中，采油配制剂包含表面 活性剂和异抗坏血酸。
[0032] 采油配制剂组合物包含具有异抗坏血酸的一个或多个化学结构特征的牺牲剂。异 抗坏血酸的结构如下式1所示。异抗坏血酸是抗坏血酸也称为维生素C的对映体，示于式 2,和抗坏血酸可以以与异抗坏血酸类似的方式充当牺牲剂。
【权利要求】
1. 一种方法，包括： 提供包含流体、分散在流体中的表面活性剂和分散在流体中的牺牲剂的采油配制剂， 其中所述牺牲剂选自包含单羧酸、单羧酸衍生物或单羧酸盐的化合物；缺少羧酸基团、羧酸 盐/酯基团、磺酸基团和磺酸盐/酯基团的化合物，其是酚、磺酰胺或硫醇；具有1000或更 低的分子量且包含一个或多个羟基基团的化合物；及其混合物； 将采油配制剂引入含石油地层； 将采油配制剂与含石油地层和与含石油地层中的石油接触；和 在将采油配制剂引入含石油地层之后从含石油地层产生石油。
2. 权利要求1的方法，其中所述含石油地层是地下地层。
3. 权利要求2的方法，其中经由第一井将采油配制剂引入地层和经由第二井产生石 油。
4. 权利要求3的方法，还包括从第二井产生所述采油配制剂的至少一部分。
5. 权利要求4的方法，还包括将至少一部分所产生的采油配制剂引入地下地层。
6. 权利要求1或权利要求2-5中任一项的方法，其中所述采油配制剂还包括碱和聚合 物。
7. 权利要求6的方法，其中所述聚合物选自聚丙烯酰胺，部分水解的聚丙烯酰胺，聚丙 烯酸类，烯式共聚物，生物聚合物，羧甲基纤维素，聚乙烯醇，聚苯乙烯磺酸盐/酯，聚乙烯 基吡咯烷酮，AMPS (2-丙烯酰胺-甲基丙烷磺酸盐/酯），及其组合；而所述碱选自氢氧化 锂，氢氧化钠，氢氧化钾，碳酸锂，碳酸钠，碳酸钾，碳酸氢锂，碳酸氢钠，碳酸氢钾，硅酸锂， 磷酸锂，硅酸钠，磷酸钠，硅酸钾，和磷酸钾，及其混合物。
8. 权利要求1或权利要求2-7中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含单羟基羧酸，二羟 基羧酸，三羟基羧酸，四羟基羧酸，五羟基羧酸，其盐，或其任意组合。
9. 权利要求1或权利要求2-8中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含10个碳或更少。
10. 权利要求1或权利要求2-9中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含可氧化的官能 团。
11. 权利要求10的方法，还包括在接触含石油地层时氧化牺牲剂。
12. 权利要求1或权利要求2-11中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含烯醇。
13. 权利要求1或权利要求2-12中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含还原酮。
14. 权利要求13的方法，其中所述牺牲剂还包含选自酯和酰胺的羧酸衍生物。
15. 权利要求14的方法，其中所述牺牲剂包含内酯或内酰胺。
16. 权利要求1或权利要求2-15中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含选自单糖、二 糖、三糖、四糖、五糖或其任意组合的碳水化合物，其中所述碳水化合物包含至少一种还原 糖。
17. 权利要求1或权利要求2-16中任一项的方法，其中所述牺牲剂选自异抗坏血酸，抗 坏血酸，脱氢异抗坏血酸，脱氢抗坏血酸，其衍生物，或其盐，及其任意组合。
18. 权利要求1或权利要求2-17中任一项的方法，其中所述牺牲剂包含0. 001重量％ 至5重量％，或0. 01重量％至0. 5重量％的采油配制剂。
19. 权利要求1或权利要求2-18中任一项的方法，其中所述表面活性剂是阴离子表面 活性剂。
20. 权利要求19的方法，其中所述表面活性剂选自a烯烃磺酸盐化合物，内烯烃磺酸 盐化合物，支化的烷基苯磺酸盐化合物，氧化丙烯硫酸盐化合物，或其共混物。
21. 权利要求1或权利要求2-20中任一项的方法，其中所述表面活性剂包含0. 05重 量％至5重量％，或0. 2重量％至1重量％的采油配制剂。
22. 权利要求1或权利要求2-21中任一项的方法，其中采油配制剂的流体是水或盐水。
23. -种系统，包括： 包含流体、分散在流体中的表面活性剂和分散在流体中的牺牲剂的采油配制剂，其中 所述牺牲剂选自包含单羧酸、单羧酸衍生物或单羧酸盐的化合物；缺少羧酸基团、羧酸盐/ 酯基团、磺酸基团和磺酸盐/酯基团的化合物，其是酚、磺酰胺或硫醇；具有1000或更低的 分子量且包含一个或多个羟基基团的化合物；及其混合物； 含石油地层； 用于将采油配制剂引入含石油地层的机构；和 用于在将采油配制剂引入地层之后从含石油地层产生石油的机构。
24. 权利要求23的系统，其中含石油地层是地下地层。
25. 权利要求24的系统，其中用于将采油配制剂引入地层的机构位于第一井，其中所 述第一井扩展进入地下地层。
26. 权利要求25的方法，其中用于从地层产生石油的机构位于第二井，其中第二井扩 展进入地下地层。
27. 权利要求23或权利要求24-26中任一项的方法，其中所述表面活性剂是阴离子表 面活性剂。
28. 权利要求23或权利要求24-27中任一项的方法，其中所述采油配制剂还包括聚合 物。
29. 权利要求23或权利要求24-28中任一项的系统，其中所述采油配制剂还包括碱。
30. 权利要求23或权利要求24-29中任一项的系统，其中所述牺牲剂选自异抗坏血酸， 抗坏血酸，其盐，及其任意组合。
【文档编号】C09K8/60GK104508078SQ201380039504
【公开日】2015年4月8日 申请日期:2013年8月1日 优先权日:2012年8月3日
【发明者】M·A·布尤吉斯, J·G·邵思维可, D·W·范巴腾伯格, C·H·T·范理金 申请人:国际壳牌研究有限公司