用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油的防竄劑及其應用的製作方法

2023-07-14 18:44:46

專利名稱：：用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油的防竄劑及其應用的製作方法
技術領域：
：本發明涉及二氧化碳驅油時擴大二氧化碳波及體積的防竄劑，特指特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時的防竄劑及其應用。
背景技術：
：眾所周知，特低滲透油藏中含有比較豐富的原油儲量，但是，特低滲透油藏注水開發難度大，一般比較適合於二氧化碳驅替。由於油藏的非均質性，幾乎所有的二氧化碳驅油過程中都存在明顯的氣體竄逸，使得二氧化碳擴大波及體積的程度有限，而普通的防竄技術應用的載體多為水相，加入化學添加劑後的水相一般稠度增大，比注水驅替難度更大，難以實現深部封竄，導致最終的二氧化碳驅油效果不佳。也有不少油田使用膨脹劑作為防氣竄劑,有化學膨脹，即晶格膨脹和發氣膨脹，還有物理膨脹，即充氣水泥。這兩種方法中，在國內使用化學膨脹的較多，而國外使用充氣膨脹的較多，從施工看化學膨脹較容易，但卻容易產生副作用，現有的化學膨脹,不能很好的解決氣竄問題，膨脹是為了抵消一部分由於水化所產生的水泥收縮量，抵消後，水泥石沒有收縮沒有膨脹，體積無變化，這種方法，並沒有解決膠凝失重的問題，水泥漿本身沒有縮短過度時間的特性,沒有補償由於膠凝所產生的壓力損失，在這個過程，水泥漿只起到了基本的作用，膠凝失重是必然會發生的，而這種方法沒有任何改善的措施，在防氣竄過程中，水泥漿本身所起的作用以及它的因素在整個過程中已經不是主要因素，頂替效率、井境狀況等將成為影響防竄的絕對主要因素，所以，現有的化學膨脹不能很好的解決氣竄問題；有觀點認為，化學膨脹在水泥凝固早期能夠進行壓力補償，對防止氣體竄槽是有利的，但是其是水泥體從內到外都進行膨脹，在水泥體內部勢必產生應力分布不均，而造成水泥石脆性增加，由外界一點變化就可能引起新的應力分布而破壞水泥石本體，為氣體運移產生新的通道造成竄槽。還有記載以多乙烯多胺、環氧氯丙垸、三甲胺等為原料合成出一種新的防竄劑，主要進行巖芯防竄，結果表明，可使巖心高滲透層的阻力係數上升，高低滲透層的流量比下降但是不適用於特低滲透油藏中二氧化碳驅油，尤其不適用於油藏滲透率低於10xl0m2的特低滲透油藏中二氧化碳驅油。
發明內容為了擴大二氧化碳驅替的波及體積，提高二氧化碳驅油效果，本發明提供了一種特低滲透油藏二氧化碳驅油用的防竄劑，該防竄劑可以有效抑制二氧化碳在地層中的竄逸，擴大驅油二氧化碳的波及體積。本發明的目的在於提供一種特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時的防竄劑，該防竄劑擴大了特低滲透油藏的二氧化碳驅替的波及體積，提高二氧化碳驅油效果。本發明的另一個目的在於提供一種特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時有效抑制氣竄的應用方法。本發明的目的是這樣實現的一種特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時用的防竄劑，其特徵在於，該防竄劑的主要成份為至少一種有機胺類物質，以及隔離劑；所述有機胺類物質包括脂肪族胺和它們的混合物，所述隔離劑為乙醇或者烴類物質或者氮氣。根據封竄油層的溫度，選擇沸點合適的有機胺類物質作為封竄主劑；再根據封竄油層的厚度和封竄深度，調整胺類物質和隔離劑的重量配比。一般情況下，選擇沸點接近油層溫度的有機胺類，並控制有機胺與隔離劑(質量比)為1:150:1。該防竄劑可以有效抑制二氧化碳在地層中的竄逸，擴大了特低滲透油藏的二氧化碳驅替的波及體積，提高二氧化碳驅油效果。上述脂肪族胺的碳鏈部分包括直鏈和/或支鏈結構的烴鏈，其碳原子數為C,-Cu);所述碳鏈為飽和烴鏈。所述有機胺類物質包括一元胺、二元胺或其混合物。所述有機胺類物質的胺基團包括伯胺、仲胺、叔胺或其混合物。本發明所釆用的隔離劑為含水0-95%(重量)的乙醇，優選濃度》70%的乙醇，更優選75-99.8%的乙醇；烴類物質為飽和的和/或不飽和的脂肪烴、芳香烴，碳數為Crdo,也包括它們的混合物；其中的氮氣為普通的工業氮。本發明還提供了用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油的有機胺類(防竄主劑)的製備方法，包括(1)乙胺製備方法乙醇和液氨(液胺)在八1203催化劑作用下，於350400。C及2.53.0MPa進行氨化反應，可製得乙胺。(2)二乙胺製備方法使氯乙烷與苯胺反應，生成乙基苯胺，再與亞硝酸作用，生成對硝基二乙基苯胺，再和氫氧化鈉反應可製得二乙胺。(3)三乙胺製備方法以乙醇為原料，在Ni-Cu催化劑存在下，使氣化後的乙醇與氫氣、氨氣在195200'C下進行氣相催化反應，可製得一乙胺、二乙胺、三乙胺的混合物，經冷凝、蒸餾等分離過程，可得到三乙胺。(4)乙二胺製備方法以乙醇胺為原料，在CO催化劑作用下進行氨解可製得乙二胺。(5)異丙胺製備方法由異丙醇與氨氣、氫氣在多孔鎳鋁催化劑作用下，於195X:、1.7MPa條件下反應製得。(6)丁胺製備方法使氯丁垸、乙醇、氨水在85~95°C、0.54~0.64MPa條件下反應，再經鹽酸及氫氧化鈉溶液處理後製得。本發明還提供了用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油的防竄劑的製備方法，包括根據油藏溫度，選擇合適的利用上述方法製備的防竄主劑，再根據施工的具體要求，選擇含水乙醇或者烴類物質或者氮氣作為隔離劑，再按照以下應用方法實施，通過注入的二氧化碳在油藏多孔介質中與有機胺反應生成鹽晶產生堵塞，上述工藝過程即形成了本發明的二氧化碳驅油時採用的防竄劑。本發明還提供了上述防竄劑在抑制特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時二氧化碳竄逸方面的用途。本發明同時也提供了用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油的防竄劑的應用方法，即，二氧化碳驅油時擴大二氧化碳波及體積的防竄劑的應用方法，該防竄劑主要用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時抑制二氧化碳的竄逸，有機胺類與二氧化碳段塞之間加入隔離劑段塞，通過調整隔離劑段塞的大小，控制封竄的深度。本文所述的"段塞"為公知的專業技術術語，是指注入地層多孔介質中的流體，在沒有完全擴散前，形狀近似一段流體呈柱塞狀運移在孔隙中。在本發明的防竄劑所應用的特低滲透油藏，其滲透率的劃分標準符合石油行業普遍採用的標準，即油藏滲透率一般低於10x10—、m2，包括滲透率低至0.1-5xl0—Vn2的油藏。本發明的上述技術方案的主要優點1.本發明提供了一種至少由一種有機胺為主體再加隔離劑構成的特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時有效抑制二氧化碳竄逸的防竄劑。由於有機胺類物質具有很強的鹼性，可以與向油藏中注入的二氧化碳反應生成相應的鹽，在特低滲透油藏的相對較大孔道中產生鹽晶體並封堵這些較大的孔道，從而抑制二氧化碳的竄逸，實現擴大二氧化碳波及體積的作用。對於特低滲透率油藏而言，注水難度較大，特別是注入以水為載體的封竄劑時，難度更大；而注入有機胺類物質時，不會伴生黏土膨脹，且胺的粘度比較低，更易於注入油層中。2.由於擴大二氧化碳波及體積的防竄劑在注入時需要打隔離劑段塞，該隔離劑為乙醇或者烴類物質或者氮氣，這些物質都可以比水更輕鬆地注入油層中，有效隔離二氧化碳與胺段塞的接觸。當隔離段塞在油層中逐漸向深部運移而變薄後，有機胺才會與二氧化碳接觸並發生反應生成鹽晶體，而且，通過控制隔離段塞的用量便可以控制封竄晶體產生的部位。由於油藏滲透率低，油藏中的水分幾乎都處於束縛狀態，處於自由滲流狀態的水分很少，因此，大量生成的胺鹽不能夠完全溶解，部分以晶體狀態滯留在較大的孔道中而產生封堵作用，從而可以抑制二氧化碳的竄逸。3.可以根據具體油藏條件篩選本發明所述的有機胺，油藏溫度是一個主要的篩選依據，所篩選的有機胺的沸點越接近油藏溫度，越有利於有機胺沿著二氧化碳竄逸通道進入油藏深部並產生封竄作用。具體實施例方式以下結合具體實施例詳細說明本發明的實施過程和所具有的有益效果，以幫助閱讀者更好地理解本發明的精神實質和特點，但不能對本發明的實施範圍構成任何限制。實施例l本發明的一種有效抑制二氧化碳竄逸的防竄劑。成分封竄主劑為乙二胺，隔離劑為乙醇(95%的乙醇)。乙二胺的沸點U7。C，比重0.899W42Q)，在溫度達到100。C以上的油藏中具有很強的揮發性，其揮發的氣體沿著二氧化碳竄逸的通道運移，與二氧化碳接觸後，即可發生酸鹼反應而生成鹽晶體H2NCH2CH2NH2+C02+H20—(&>^&(^2,3)(303'義1120(晶體)在乙二胺和二氧化碳之間設置乙醇作為隔離段塞，乙醇隔離段塞不僅可以很徹底清除二氧化碳的滯留，也可以很徹底地清除乙二胺，避免近井地帶發生堵塞。乙二胺作為封竄主劑，95%的乙醇作隔離劑，二者總用量的比例可以控制質量比為乙二胺:乙醇=1:1~50:1。例如，主劑段塞用量24噸，兩個隔離劑段塞都為6噸(質量比為2:1)，由此構成一種抑制二氧化碳竄逸的有效防竄劑。實施例2本發明的抑制二氧化碳竄逸的防竄劑的應用方法。成分有機胺類為二乙胺，隔離劑為氮氣。在特低滲透油藏已經注入一段時間的二氧化碳後，從產出井發現存在二氧化碳竄逸現象，此時保持同樣的注入工藝參數，向油層中連續注入3天的氮氣作為隔離劑(日注3噸)，建立第一個隔離段塞；再換算成同樣的體積注入速度，連續注入二乙胺5天(日注6噸)，隨後注入3天的氮氣作為隔離劑(日注3噸)，建立第二個隔離段塞，質量比為1.67:1，然後恢復正常注入二氧化碳，中間不需要關井。主劑二乙胺與隔離劑N2用量比(質量)控制在1:150:1範圍內。在氮氣段塞逐漸擴散、薄化後，氣化的二乙胺在竄逸通道中與前後方向的二氧化碳接觸並發生酸鹼反應，生成鹽晶，對竄流通道產生封堵作用。2(CH2CH2)2NH+C02+H20—[(012012)2,3]2(:03'>20(晶體)實施例3本發明的抑制二氧化碳竄逸的防竄劑封堵性能實驗。實驗條件(1)模擬油藏溫度60°C。(2)實驗用水取自油田的普通注入水。(3)二氧化碳純度99.9%，試劑級。(4)物理模型固結露頭砂的特低滲透模型管(cp2.5x30cm)，滲透率0.5xl(rVi2。(5)防竄劑二乙胺(工業品，沸點55.9。C)。(6)隔離劑含量95%的乙醇。(7)測壓系統電腦通過壓力傳感器自動採集壓力變化值(國產)。(8)注入泵國產恆速注入泵。實驗目的在模擬正常油藏條件的物理模型中，考察在注二氧化碳發生竄逸後本防竄劑的封竄效果。實驗程序及結果在飽和地層水的物理模型中先注水，測試注入的穩定壓力，再注入二氧化碳，測定出口端出現二氧化碳竄逸時注入的穩定壓力，注入10ml的95%乙醇作為第一個隔離段塞並記錄注入的穩定壓力，注入25ml的主劑二乙胺並記錄注入的穩定壓力，注入10ml的95%乙醇作為第二個隔離段塞並記錄注入的穩定壓力，正常注入二氧化碳並記錄注入的穩定壓力。實驗結果見表l。表1tableseeoriginaldocumentpage10實驗結果分析在滲透率為0.5xl0ir^的特低滲透率物理模型中，幾乎無法注水，30cm的模型中注水壓力高達19MPa;此時開始注入二氧化碳，當出口端有竄逸發生時，注入壓力穩定在4.8MPa，比注水階段下降了74.8%，說明注水困難的特低滲透油藏更適於注氣，但也可以看作竄逸現象出現後壓力明顯降低；開始注入第一隔離段塞，注入壓力有所上升，因注入量很少，故而最終壓力仍然很低，僅僅達到5.6MPa，比注水階段低70.5%;接著注入防竄主劑乙二胺段塞，此時注入壓力繼續有所上升，達到9.8MPa，但仍比注水階段降低48.4%;後續注入第二隔離段塞，注入壓力基本保持不變；恢復注入二氧化碳，此時注入壓力快速上升至35MPa，遠遠超過前期注水時的壓力達84.2%，說明注入的防竄劑已經發揮了作用，產生了強力封堵效果。實施例4本發明的抑制二氧化碳竄逸的防竄劑封堵性能實驗。實驗條件(1)模擬油藏溫度105°C。(2)實驗用水取自油田的普通注入水。(3)二氧化碳純度99.9%，試劑級。(4)物理模型固結露頭砂的特低滲透模型管(cp2.5xl00cm)，滲透率3.3xl(T3〃m2。(5)防竄劑乙二胺(工業品，沸點117。C)。(6)隔離劑95%的乙醇。(7)測壓系統電腦自動採集壓力變化值(國產)。(8)注入泵國產恆速注入泵。實驗目的在模擬正常油藏條件的物理模型中，考察注二氧化碳發生竄逸後的封竄效果。實驗程序及結果在飽和地層水的物理模型中先注水，測試注入的穩定壓力，再同速注入二氧化碳，測定出口端出現二氧化碳竄逸時注入的穩定壓力，相同速度下注入25ml的95%乙醇作為第一個隔離段塞並記錄注入的穩定壓力，同速注入60ml的主劑乙二胺並記錄注入的穩定壓力，同速注入25ml的95%乙醇作為第二個隔離段塞並記錄注入的穩定壓力，最後正常注入二氧化碳並記錄注入的穩定壓力。實驗結果見表2。表2tableseeoriginaldocumentpage12實驗結果分析在滲透率為3.3xlO、rr^的特低滲透率物理模型中注水，注入壓力很高，達到13MPa;此時開始注入二氧化碳，當出口端有竄逸發生時，注入壓力穩定在3.4MPa，比注水階段下降了73.8%，說明特低滲透油藏適於注氣，但竄逸很嚴重；開始注入第一隔離段塞，注入壓力略有上升，因注入量很少，故而最終壓力仍然很低，僅僅達到3.8MPa，比注水階段低70.7%;接著注入防竄主劑乙二胺段塞，此時注入壓力繼續有所上升，達到6.6MPa，但仍比注水階段降低49.0%;後續注入第二隔離段塞，注入壓力基本保持不變；恢復注入二氧化碳，此時注入壓力快速上升至25MPa，遠遠超過前期注水時的壓力達92%，說明注入的防竄劑已經發揮了作用，產生了強力封堵效果。實施例5本發明的抑制二氧化碳竄逸的防竄劑封堵性能實驗。實驗條件(1)模擬油藏溫度78'C。(2)實驗用水取自油田的普通注入水。(3)二氧化碳純度99.9%，試劑級。(4)物理模型固結露頭砂的特低滲透模型管(cp2.5x200cm)，滲透率5.6xlO-Vn2。(5)防竄劑丁胺(工業品，沸點77。C)。(6)隔離劑工業氮氣(95%純度)。(7)測壓系統電腦自動採集壓力變化值(國產)。(8)注入泵國產恆速注入泵。實驗目的在模擬正常油藏條件的物理模型中，考察注二氧化碳發生竄逸後的封竄效果。實驗程序及結果在飽和地層水的物理模型中先注水，測試注水的穩定壓力，再同速注入C02，測定出口端發現二氧化碳竄逸時注入C02的穩定壓力；在相同速度下，先注入30ml的N2作為第一個隔離段塞並記錄壓力，再注入100ml的主劑苯甲胺並記錄注入的穩定壓力，再注入25ml的N2作為第二個隔離段塞並記錄注入的穩定壓力，最後正常注入二氧化碳並記錄注入的穩定壓力。實驗結果見表3。表3tableseeoriginaldocumentpage13tableseeoriginaldocumentpage14實驗結果分析在滲透率為5.6xl(T》r^的特低滲透率物理模型中注水，注入壓力很高，達到18.7MPa;此時開始注入二氧化碳，當出口端有竄逸發生時，注入壓力穩5定在5.2MPa，比注水階段下降了72.2%,說明特低滲透油藏適於注氣，但竄逸很嚴重；開始注入第一隔離段塞N2，注入壓力略有下降，因注入量很少，故而最終壓力仍然很低，僅僅達到5.1MPa，比注水階段低72.7%;接著注入防竄主劑苯甲胺段塞，此時注入壓力有所上升，達到8.1MPa，但仍比注水階段降低56.7%;後續注入第二隔離段塞N2，注入壓力略有下降，達到7.2MPa;io恢復注入二氧化碳，此時注入壓力快速上升至35.8MPa，遠遠超過前期注水時的壓力90.4。/。。很顯然，注入的防竄劑苯甲胺已經與C02反應並生成固體堵塞物，發揮了強力封堵作用。實施例6本發明的抑制二氧化碳竄逸的防竄劑封堵性能實驗。15實驗條件(1)模擬油藏溫度35'C。(2)實驗用水取自油田的普通注入水。(3)二氧化碳純度99.9%，試劑級。〔4)物理模型固結露頭砂的特低滲透模型管((p2.5x200cm)，滲透率204.8xl0->n2。(5)防竄劑異丙胺(工業品，沸點33'C)。(6)隔離劑天然氣(95%純度)。(7)測壓系統電腦自動採集壓力變化值(國產)。(8)注入泵國產恆速注入泵。5實驗目的在模擬正常油藏條件的物理模型中，考察注二氧化碳發生竄逸後的封竄效果。實驗程序及結果在飽和地層水的物理模型中先注水，測試注水的穩定壓力，再同速注入C02，測定出口端發現二氧化碳竄逸時注入C02的穩定壓力；在相同速度下，先注入30ml的天然氣作為第一個隔離段塞並記錄注入壓io力，再注入150ml的主劑異丙胺並記錄注入的穩定壓力，再注入30ml的天然氣作為第二個隔離段塞並記錄注入的穩定壓力，最後正常注入二氧化碳並記錄注入的穩定壓力。實驗結果見表4。表4tableseeoriginaldocumentpage15實驗結果分析在滲透率為4.8xl0r^的特低滲透率物理模型中注水，注入壓力很高，達到20.6MPa;此時開始注入二氧化碳，當出口端有竄逸發生時，注入壓力穩定在6.1MPa，比注水階段下降了70.4%，說明特低滲透油藏適於注氣，但存5在竄逸問題；此時開始注入第一隔離段塞天然氣，注入壓力略有上升，因注入量很少，故而最終壓力仍然很低，僅僅達到6.2MPa，比注水階段低69.9%;接著注入防竄主劑異丙胺段塞，此時注入壓力有所上升，達到9.0MPa，但仍比注水階段降低56.3%;後續注入第二隔離段塞天然氣，注入壓力略有下降，達到8.1MPa;恢復注入二氧化碳，此時注入壓力快速上升至39.6MPa，遠遠io超過前期注水時的壓力92.2%。很顯然，注入的防竄劑異丙胺已經與C02反應，並且在巖心內生成固體鹽晶，產生堵塞作用，發揮了強力封竄效果。本發明採用75%—99.8%的不同濃度的乙醇作為隔離劑，其他參數條件與實施例1同，取得了相同或者類似的良好效果。權利要求1.一種防竄劑，其特徵在於，該防竄劑的成份為有機胺類物質和隔離劑，其中，所述的有機胺類物質包括脂肪族胺或其混合物，所述的隔離劑為乙醇、烴類物質或氮氣，有機胺類物質與隔離劑的質量比為1∶1～50∶1。2.如權利要求1所述的防竄劑，其特徵在於，所述的脂肪族胺的烴鏈碳原子數為C,-do。3.如權利要求2所述的防竄劑，其特徵在於，所述的有機胺類物質包括一元胺、二元胺或其混合物。4.如權利要求3所述的防竄劑，其特徵在於，所述的有機胺類物質的胺基團包括伯胺、仲胺、叔胺或其混合物。5.如權利要求1所述的防竄劑，其特徵在於，所述的隔離劑為乙醇，該乙醇的濃度至少為5%。6.如權利要求1所述的防竄劑，其特徵在於，所述的隔離劑為烴類物質，其為碳數Q-Cn)的飽和的烴類、芳香烴或其混合物。7.如權利要求1所述的防竄劑，其特徵在於，所述的隔離劑為氮氣。8.權利要求1所述的防竄劑在抑制特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時二氧化碳竄逸方面的用途。9.如權利要求8所述的用途，其特徵在於，所述的特低滲透油藏的滲透率低於10xl0m2。10.如權利要求1所述的防竄劑的應用方法，其特徵在於，該防竄劑用於特低滲透油藏進行二氧化碳驅油時抑制二氧化碳的竄逸時，在有機胺類段塞與二氧化碳之間加入隔離劑段塞，通過調整隔離劑段塞的大小，控制封竄的深度。全文摘要本發明提供了一種特低滲透油藏二氧化碳驅油用的防竄劑及其應用，該防竄劑的主劑為有機化合物的胺類物質，該防竄劑由至少一種胺類物質與隔離劑構成，隔離劑為含有一定水分的乙醇或者烴類物質或者氮氣，隔離劑用於阻止胺與二氧化碳過早接觸而發生化學反應，適合於特低滲透率油藏進行二氧化碳驅油過程中的氣竄抑制；該防竄劑主要通過二氧化碳與胺反應生成鹽類沉澱堵塞氣竄通道，用隔離劑注入量控制鹽沉澱產生的時間，擴大二氧化碳驅替的波及體積，有利於提高二氧化碳驅油的經濟效益。文檔編號C09K8/58GK101173166SQ20071017632公開日2008年5月7日申請日期2007年10月25日優先權日2007年10月25日發明者侯吉瑞,劉中春,趙鳳蘭申請人:中國石油大學(北京)