高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開採中的應用的製作方法
2023-11-30 22:34:16 5
專利名稱：高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開採中的應用的製作方法
技術領域：
本發明提出了一種高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開採中的應用，屬表面活性劑
背景技術：
在稠油開採中，注蒸汽熱採是主要的開採方式，高溫蒸汽加熱油層，大幅度降低原油粘度，同時消除近井地帶油層堵塞，減少原油流動阻力而增加產量。但是由於儲油層的層間、層內非均質性普遍存在，而蒸汽的密度和粘度均很低，因此重力超覆和粘性指進嚴重影響其效果。前者是由於蒸汽比油的密度小，從而使蒸汽超越油牆，後者則是因為蒸汽的粘度比油的粘度小，形成通道或舌進，因此蒸汽繞過油帶，發生汽竄。蒸汽的超覆和汽竄很容易發生，產生不均勻的垂直掃油效率，導致地層中剩餘殘餘油飽和度高，蒸汽波及係數小，驅油效果和採收率降低，因此解決蒸汽驅油過程中的流度問題、提高蒸汽的波及係數是提高稠油熱採採收率的關鍵。
國外多年來的研究和現場試驗表明，驅油體系的流度問題可通過注蒸汽泡沫的形式得到改善。泡沫不僅可選擇性地控制流度，改善注入流體在非均質油藏中的驅替狀況，降低儲層中高滲透層流體的錐進，還可在注蒸汽熱採中調整油層吸汽剖面，封堵蒸汽汽竄通道，提高蒸汽波及係數，提高採收率。國內外現場試驗均已證明，泡沫能明顯地增加蒸汽驅的效率，採用泡沫劑作為調剖劑及油/水選擇性封堵劑應用於驅油均具有良好的效果，並已取得可觀的經濟效益，成為化學法提高稠油採收率的有效手段之一。
目前泡沫的產生主要採用機械注氣的方式，將氮氣或二氧化碳等惰性氣體直接充氣於泡沫劑溶液中，然後注入地層。機械法注氣成本較高；氣體引進的速度快，不易控制；生成的泡沫直徑較大且不均勻，影響了泡沫的穩定性；注入過程中容易導致注入端氣堵，注入壓力劇增，影響施工。另外，普通的泡沫劑無法在高溫下形成穩定的泡沫，不能用做高溫封堵調剖體系。
發明內容為克服現有技術的缺陷，本發明提供一種高溫地層自生泡沫組合物。
本發明的目的之二是提供該自生泡沫組合物在稠油開採中的應用。
高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.含N的還原劑，B.含N的氧化劑，C.為泡沫劑，是碳鏈長度C12～C24的α-烯烴磺酸鹽，或者二烷基二苯醚二磺酸鹽，D.水。
其中B與A的摩爾比為1∶1.5-2.5，B與A的加入總量根據具體的地層情況和管道安全措施而定，一般濃度在10～30％wt，所用C組分泡沫劑的加入量濃度0.2～1.5％wt，餘量為水。
以上組分分別存放。
本發明高溫地層自生泡沫組合物用於石油的稠油開採。使用前將各種組分按比例加水溶解為液體。先將還原劑A和氧化劑B常溫下按比例加入水中攪拌使溶解，然後加入泡沫劑C，控制攪拌速度，避免產生大量氣泡，攪拌均勻即可。
高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，採用前置液的方式注入該自生泡沫組合物，注入高溫蒸汽後引發，其反應式如下
高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，具體實施步驟如下a、高溫地層自生泡沫組合物的製備如前所述；b、接井口，井口必須接單流閥，再連高壓軟管，試壓25Mpa不刺不漏；c、注液施工，注入速度0.4-0.6m3/min，注入10-20m3自生泡沫組合物作為前置液，根據現場實際情況，此劑量可適量增減；d、注高溫蒸汽；e、其後生產與正常注蒸汽熱採工藝相同，注入蒸汽的量以及燜井時間根據具體的井深、油層性質、原油粘度、井筒熱損失等按本領域的常規技術設計。
本發明選用能產生N2和CO2等氣體的化學反應，反應的起始受溫度的控制，自生泡沫組合物含有耐高溫、抗高鹽並具有高油/水界面活性和高泡沫穩定性的表面活性劑。在常溫下將一定質量濃度的自生泡沫組合物注入地層，注入蒸汽後引發反應，在地層中自發產生穩定的泡沫，泡沫封堵防止汽竄，提高高溫蒸汽的波及係數，並提高吸油效率和促使原油有效分散，從而大幅度提高稠油採收率。
N2作為發泡氣體，兼有氣驅和泡沫驅的作用；CO2作為發泡氣體，兼有混相驅和泡沫驅的作用；由於NH3水溶性強，起泡作用不強，但其水溶液顯鹼性，與鹼水驅類似，使油中天然酸性成分轉變為表面活性物質，發揮界面活性。
本發明自生泡沫組合物用於油田開發中的蒸汽驅泡沫調剖，將自生泡沫組合物注入地層，產生的泡沫可以增大氣流通道的壓力梯度，但不堵塞通道，使蒸汽流度得到控制；泡沫的粘滯性可堵塞高滲透帶的通道，泡沫流經蒸汽驅掃過的枯竭地帶時阻力大，難以流動，而在含油飽和度高的地帶阻力小，易於流動，從而實現控制蒸汽流向。
本發明自生泡沫組合物還用於油田開發中蒸汽吞吐多輪次後提高採收率，將自生泡沫組合物液體注入地層，產生泡沫，泡沫封堵高滲透帶的通道，提高蒸汽波及係數，提高採收率。
本發明自生泡沫組合物用於常規油藏開發中的泡沫驅油，將自生泡沫組合物液體注入地層，根據泡沫在多孔介質中的滲流特性，泡沫優先進入大孔道，增加流動阻力，當阻力增大到一定程度後，泡沫選擇流入小孔道，由於小孔道中含油飽和度高，泡沫穩定性差，導致泡沫在高低滲透率油層內均勻推進，由於泡沫還有一定的洗油能力，因而能提高原油採收率。
本發明自生泡沫組合物還用於油田開發中的泡沫調剖堵水，根據需要將自生泡沫液注入地層，由於泡沫的賈敏效應，可以改變吸水層內的滲流方向和吸水剖面，從而擴大注入水的波及體積，減緩主要水流方向的水線推進速度和吸水量，提高驅替體系的驅油效率。
本發明自生泡沫組合物還用於油田開發中的泡沫壓裂，運用自生泡沫作為壓裂液，它具有粘度大、慮失低有利於造縫、攜砂能力強和返排快而徹底等優點，而且對地層幾乎無傷害。
本發明自生泡沫組合物還用於油田開發中的清洗作業，清洗井筒和輸油管線時，將自生氣液注入井筒，產生泡沫，有機垢會隨著泡沫流體一起上返，不會像普通洗淨那樣沉積到井底造成汙染，而且現場實施非常方便。
本發明自生泡沫組合物還用於油田開發中的泡沫鑽井。泡沫流體密度低，可實現平衡或負壓鑽井，減少鑽井液漏失，對油層傷害小，井筒中流體靜液柱壓力低，可減輕對地層的軸向應力，機械鑽速明顯提高。
本發明自生泡沫組合物耐高溫抗高鹽、具有良好的油/水界面活性、而且生成的泡沫有很好的高溫穩定性。
圖1是泡沫驅油及封堵實驗裝置簡圖。其中1.鍋爐，2.注射泵，3.恆溫箱，4.注射泵，5.閥門，6.壓力和溫度傳感器，7.壓力和溫度傳感器，8.控壓閥，9.巖心管，10.混合室。
圖2是自生泡沫高溫封堵實驗巖心管兩端壓力變化。其中A泡沫劑為二烷基二苯醚二磺酸鹽，250℃；B泡沫劑為α-烯烴磺酸鹽，250℃。
具體實施方式
以下實施例是對本發明的進一步說明，但本發明不限於此。
實施例1高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.尿素CO(NH2)2B.亞硝酸鈉NaNO2C.泡沫劑是二烷基二苯醚二磺酸鈉其中B與A的摩爾比為1∶2，B與A的加入總質量濃度為20％，所用C組分泡沫劑的加入量為質量濃度1％，其它為水。
以上三種組分分別存放。
實施例2高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.氯化銨NH4ClB.亞硝酸鈉NaNO2C.泡沫劑，二烷基二苯醚二磺酸鈉其中B與A的摩爾比為1∶2.5，B與A的加入總量質量濃度在30％，所用C組分泡沫劑的加入總量為質量濃度1.5％，其它為水。
以上三種組分分別存放。
實施例3高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.含有N的化合物是尿素CO(NH2)2B.含有N的化合物是亞硝酸鈉NaNO2C.泡沫劑，碳鏈長度C12～C24的α-烯烴磺酸鹽其中B與A的摩爾比為1∶1.5，B與A的加入總量質量濃度在10％，所用C組分泡沫劑的加入總量為質量濃度2.5％，其它為水。
以上各組分分別存放。
實施例4產氣速率對比例用可視的密閉反應容器，容器的容積不變，通過測容器內的壓力變化來確定反應進行的起始和速率。容器容積50ml，向其中加入溶液15ml。溶液組分CO(NH2)2和NaNO2濃度均為1mol/L，其他為水。產氣速率的實驗結果見表1。
表1.不同反應溫度下反應容器內壓力的變化
由表1結果可以看出，104℃時該反應開始發生，隨著溫度升高，反應速率增大，140℃以上反應快速進行。改變B和A濃度比例(B1.5mol/L+A 1mol/L)實驗表明，反應起始溫度隨B量的增高而降低，反應速率隨溫度的升高而升高，隨B量的增加而升高，而且反應生成氣體的比例(CO2，N2，NH3)也隨著B的量而變化。
實施例5本發明自生泡沫組合物高溫封堵效果實驗實驗裝置如圖1所示。巖心管滲透率為4達西，以2ml/min的速度注入自生氣泡沫液，組成及濃度為[A]＝[B]＝2.5mol/l，C濃度為1.25％，熱水注入速度為3ml/min，使得混合後的藥液中[A]＝[B]＝1mol/L，[C]＝0.5％，蒸汽溫度＝250℃，恆溫箱及管件伴溫＝250℃，實驗結果見圖2。
藥液注入後，巖心管兩端壓差持續升高，出口端排液加快，直至持續產生穩定泡沫流，取出口端排出的泡沫檢測泡沫質量，泡沫幹度最高可達90％，自生氣反應產氣速率快，泡沫幹度大，封堵能力強，兩種泡沫劑產生的泡沫在高溫下都有良好的穩定性，使得體系建立了有效的封堵壓差。
實施例6高地層自生溫泡沫組合物室內模型驅油實驗巖心管滲透率約為12達西，先飽和水，然後飽和濱海稠油98.4g。在驅油實驗中，①先用250℃高溫蒸汽驅，注入速度5ml/min，約注入5.5倍孔隙體積的高溫蒸汽。②.然後用A+B+C自生氣泡沫驅替，藥液成分[A]＝[B]＝2.5mol/L，[C]＝1.25％，注入速度2ml/min，注水速度3ml/min，使得混合液中[A]＝[B]＝1mol/L；[C]＝0.5％，共注入1.5倍孔隙體積藥液。整個實驗過程中恆溫箱及管件伴溫為250℃，蒸汽溫度也為250℃，驅油效果見表2。
表2.A+B+C高溫自生泡沫室內模型驅油實驗結果
由實驗結果可見，採用高溫自生泡沫驅，能明顯提高石油採收率實施例7高溫地層自生泡沫組合物室內模型驅油實驗巖心管滲透率約為10達西，先飽和水，然後飽和濱海稠油91.45g。在驅油實驗中，①先用250℃高溫蒸汽驅，注入速度5ml/min，約注入5.55.5倍孔隙體積的高溫蒸汽。②然後用A+B溶液自生氣驅，藥液成分[A]＝[B]＝2.5mol/L，注入速度為2ml/min，注熱水速度為3ml/min，使得混合液中，[A]＝[B]＝1mol/L，共注入約1.5孔隙體積。③.最後用A+B+C自生氣泡沫驅替，藥液成分[A]＝[B]＝2.5mol/L，[C]＝1.25％，注入速度2ml/min，注水速度3ml/min，使得混合液中[A]＝[B]＝1mol/L；[C]＝0.5％，共注入約1.5倍孔隙體積藥液。整個實驗過程中恆溫箱及管件伴溫為250℃，蒸汽溫度也為250℃，見表3。
表3.A+B高溫自生氣及自生泡沫室內模型驅油實驗結果
由實驗結果可見，採用高溫自生泡沫驅，能明顯提高石油採收率，而且自生泡沫驅對蒸汽驅後的油層還具有顯著的驅油效果。
權利要求
1.高溫地層自生泡沫組合物，其特徵在於組分如下A.含N的還原劑，B.含N的氧化劑，C.為泡沫劑，是碳鏈長度C12～C24的α-烯烴磺酸鹽，或者二烷基二苯醚二磺酸鹽，D.水，其中B與A的摩爾比為1∶1.5-2.5，B與A的加入總量濃度在10-30％wt，所用C組分泡沫劑的總濃度為0.2-1.5％wt，餘量為水，以上各種組分分別存放。
2.如權利要求1所述的高溫地層自生泡沫組合物，其特徵在於所述的A組分為尿素CO(NH2)2或氯化銨NH4Cl。
3.如權利要求1所述的高溫地層自生泡沫組合物，其特徵在於所述的B組分為亞硝酸鈉NaNO2。
4.權利要求1所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於使用前將各種組分按比例混合，溶解為液體，先將氧化劑A和還原劑B常溫下按比例加入水中攪拌使溶解，然後加入泡沫劑C，控制攪拌速度，避免產生大量氣泡，攪拌均勻即可。
5.如權利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於採用前置液的方式注入該自生泡沫組合物，注入高溫蒸汽後引發，其反應式如下。
6.如權利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於具體實施步驟如下a、高溫地層自生泡沫組合物的製備如前所述；b、接井口，井口必須接單流閥，再連高壓軟管，試壓25Mpa不刺不漏；c、注液施工，注入速度0.4-0.6m3/min，注入10-20m3自生泡沫組合物作為前置液，根據現場實際情況，此劑量可適量增減；d、注高溫蒸汽；e、其後生產與正常注蒸汽熱採工藝相同，注入蒸汽的量以及燜井時間根據具體的井深、油層性質、原油粘度、井筒熱損失等按本領域的常規技術設計。
7.如權利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於用於油用開發中的蒸汽驅泡沫調剖。
8.如權利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於用於常規油藏開發中的泡沫驅油。
9.如權利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於用於油田開發中的泡沫壓裂。
10.如權利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開採中的應用，其特徵在於用於油田開發中清洗井筒和輸油管線。
全文摘要
高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開採中的應用，屬表面活性劑技術領域。本發明選用能產生N
文檔編號C09K8/58GK1927993SQ20061006898
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月29日 優先權日2006年9月29日
發明者李英, 趙國慶 申請人:山東大學