提高烴採收的組合物和方法

2023-07-16 02:27:46

提高烴採收的組合物和方法
【專利摘要】本發明涉及處理含烴地層的方法，其包括：（a）將組合物提供給至少一部分含烴地層，其中所述組合物包含水和陰離子型表面活性劑，所述陰離子型表面活性劑是內烯烴磺酸鹽（IOS），其具有大於0至小於11:89的支鏈IOS分子與直鏈IOS分子的重量比；和（b）使所述組合物與所述含烴地層中的烴相互作用。此外，本發明涉及包含所述方法中所用的組合物的烴採收組合物，並且涉及從含烴地層產生的含烴組合物，其除了烴以外，還含有所述方法中所用的組合物。
【專利說明】提高烴採收的組合物和方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及包含內烯烴磺酸鹽(IOS)作為陰離子型表面活性劑的烴採收組合物，以及涉及使用所述烴採收組合物處理含烴地層的方法。
發明背景
[0002]可以通過用一個或多個可以使烴流至表面的井穿過含烴地層，來從所述地層(或儲層)回收烴，例如油。含烴地層可能具有天然能源(例如，氣、水)，以輔助將烴移動至井的表面。例如，水或氣可以以足夠水平存在於地層中，以對烴施加壓力來使它們移動至生產井的表面。然而，儲層條件(例如，滲透性、烴濃度、孔隙率、溫度、壓力)可以顯著地影響從任何具體的含烴地層中生產烴的經濟可行性。此外，存在的任何天然能源可能隨著時間而被耗盡，常常在大部分烴從儲層提取出來之前很久。因此，需要補充的採收工藝並將其用於繼續從含烴地層採收烴。已知的補充的工藝的實例包括水驅油、聚合物驅油、氣驅油、鹼驅油、熱工藝、溶液驅油或其組合。
[0003]化學增強油採收(cEOR)方法的目的是最大化從地下儲層採收烴的收率。在表面活性劑cEOR中，殘餘油飽和的流動是通過表面活性劑來實現的，所述表面活性劑產生足夠(超)低的原油/水界面張力(IFT)而產生足夠大的毛細管數來克服毛細力並允許油流動(Chatzis&Morrows,^Correlation of capillary number relationship for sandstone，，，SPE Journal，第29卷，第555-562頁，1989)。然而，不同儲層可以具有非常不同的特徵(例如，原油類型、溫度、水組成-鹽度、硬度等)，因此期望添加的表面活性劑的結構和性能與儲層的具體條件匹配，從而實現所需的低IFT。此外，必須滿足其他重要標準，例如低巖石滯留性(rock retention )或吸附、與聚合物的相容性、熱和水解穩定性以及可接受的成本(包括易於工業規模的製造)。
[0004]通常通過將用於增強烴採收的表面活性劑與水和/或鹽水混合，由此形成可以被注入含烴地層的流體，從而將其提供給含烴地層，所述水和/或鹽水可以源自待從其採收烴的地層。在這樣的可注入的水性流體中的表面活性劑量通常為0.1至I重量％。參見，例如，「Favorable Attributes of Alkaline-Surfactant-Polymer Flooding，，, Liu 等，SPEJournal，2008 年 3 月，第 5-16 頁。
[0005]用於cEOR 的組合物和方法描述於 US3943160、US3946812、US4077471、US4216079、US5318709、US5723423、US6022834、US6269881、「Low Surfactant ConcentrationEnhanced Waterflooding，，，Wellington 等，Society of Petroleum Engineers, 1995 和「Identification and Evaluation of High Performance EOR Surfactants，，,Levitt 等，SPE100089，2006，第 1-11 頁。
[0006]用於利用內烯烴磺酸鹽(IOS)作為表面活性劑的cEOR的組合物和方法描述於US4597879、US4979564、US5068043 和「Field Test of Cosurfactant-enhanced AlkalineFlooding，，，Falls 等，Society of Petroleum Engineers Reservoir Engineering, 1994。
[0007]如以上所提及，不同的含有原油的地層或儲層就原油類型而言彼此是不同的。不同的原油包含不同含量的飽和的化合物、芳香族化合物、樹脂和浙青質。所述4種成分通常縮寫為「SARA」。此外，原油包括不同含量的酸性和鹼性成分，包括環烷酸和鹼性氮化合物。這些成分存在於重質(低API)原油和輕質(高API)原油中。這些成分在具體的原油中的整體分布是地球化學過程的直接結果。
[0008]使用表面活性劑cEOR採收含有上述飽和有機化合物、芳香族化合物、樹脂和浙青質成分以及上述酸性和鹼性成分的原油，受到待決的原油組成的影響。例如，所述油成分中的一些可以作為天然表面活性劑，其可能會影響表面活性劑cEOR中添加的(表面活性劑)化學物質的性能。因此，用於表面活性劑cEOR中的表面活性劑(如10S)的結構和性質需要與待決的原油類型匹配，以獲得低IFT。
[0009]在W02011005746中也認識到了對這種匹配的需求。在W02011005746中，提供了含特定的IOS的烴採收組合物，以用於處理含原油的地層的方法中，所述原油具有特定的溶度組和化學族。根據W02011005746，後一種原油具有至多約0.5的浙青質與樹脂的重量t匕、至多約0.7的飽和有機化合物與芳香族化合物的重量比和至多約1900ppm的環烷酸濃度。W02011005746 的烴採收組合物包含 C24_2810S。根據 W02011005746，後一種 C24_2810S 具有24.5至27的平均碳數，至少40重量％含有24-28個碳原子。
[0010]在上述W02011005746的實施例1中，陳述了所述C24-2810S與具有較低浙青質與樹脂比、較高飽和有機化合物與芳香族化合物比和較高環烷酸濃度的原油不太相容，而與具有較高浙青質與樹脂比、較低飽和有機化合物與芳香族化合物比和較低環烷酸濃度的原油更相容。
[0011]發明概沭
[0012]本發明的目的是提供包含IOS作為陰離子型表面活性劑的烴採收組合物，其適用於處理含烴地層(如，含有原油的地層)的方法中的表面活性劑cEOR中，其中所述原油具有相對低含量的浙青質。
`[0013]令人驚訝地發現了通過使用包含IOS的烴採收組合物達到了上述目的，所述IOS具有大於O至小於11:89的支鏈IOS分子與直鏈IOS分子的重量比。
[0014]因此，本發明涉及處理含烴地層的方法，其包括:
[0015](a)將組合物提供給至少一部分含烴地層，其中所述組合物包含水和陰離子型表面活性劑，所述陰離子型表面活性劑是內烯烴磺酸鹽(10S)，其具有大於O至小於11:89的支鏈IOS分子與直鏈IOS分子的重量比；和
[0016](b)使所述組合物與含烴地層中的烴相互作用。
[0017]此外，本發明涉及包含上面所述並在下文進一描述的組合物的烴採收組合物。
[0018]再進一步，本發明涉及從含烴地層產生的含烴組合物，其除了烴以外，還含有如上所述並在下文進一描述的組合物。優選地，所述含烴組合物通過如上所述並在下文進一描述的方法製備。
[0019]因此，在本發明中，來自烴採收組合物的IOS是相對低支化的，因為支鏈IOS分子與直鏈IOS分子的重量比相對較小，即大於O至小於11:89。
[0020]W02010129051公開了用於從含油地層採收油的方法，其包括將包含至少一種表面活性劑的水性組合物引入所述地層中，所述表面活性劑包含一種或多種內烯烴的磺化衍生物，所述磺化衍生物通過將包含通式R1R2C=CR3R4的內烯烴的組合物進行磺化來獲得，其中R1、R2、R3和R4相同或不同，並且是氫或者直鏈或支鏈飽和烴基，並且R1、R2、R3和R4的碳原子總數為6至44，條件是至少約96摩爾％的R1和R3是直鏈或支鏈飽和烴基和至少約96摩爾%的R2和R4是氫。
[0021]更具體地，W02010129051公開了如上所述的組合物，其中少於約6摩爾％的R1和R3含有烷基支鏈。
[0022]發明詳沭
[0023]表面活性劑
[0024]在本發明中，所述烴採收組合物包含內烯烴磺酸鹽(10S)，其是陰離子型表面活性劑。所述烴採收組合物可以包含其他類型的陰離子型表面活性劑，下文中還將進一步描述。除了陰離子型表面活性劑，本發明的烴採收組合物還可以包含非離子型表面活性劑。
[0025]「表面活性劑」是「表面-活性試劑」的縮寫術語，其包含通過降低油和水分子之間界面處的界面張力而使油和水的混合物穩定的化學物質。因為水和油彼此幾乎不互溶，可以將表面活性劑加入該混合物中，以阻止其分離成多層。任何表面活性劑都包含親水性部分和疏水性部分。當表面活性劑的親水性部分包含帶負電的基團，如磺酸鹽、硫酸鹽或羧酸鹽時，將表面活性劑稱為陰離子型。此外，陰離子型表面活性劑包含抗衡陽離子，以補償這種帶負電。
[0026]也就是說，通常 ，陰離子型表面活性劑具有以下通式(I)
[0027]( I) [S『] [Μη+] ο
[0028]其中S是陰離子型表面活性劑的帶負電的部分，M是抗衡陽離子，並且η和ο的乘積(η*ο)等於m。所述帶負電部分S由此包含(i)含有帶負電基團的親水性部分,和(ii)陰離子型表面活性劑的疏水性部分。
[0029]在本發明說明書內，本發明的烴採收組合物中的陰離子型表面活性劑的特徵可以在於其碳數、支鏈數和/或分子量。在提及平均碳數、平均支鏈數和/或平均分子量的情況中，這表示所討論的陰離子型表面活性劑是在碳數、支鏈數和/或分子量方面彼此不同的表面活性劑分子的混合物。
[0030]在本發明說明書內，所述平均碳數通過以下方法來確定:將每個表面活性劑分子或每個表面活性劑分子內的基團的碳原子數乘以該分子或基團的重量分數並且然後將乘積相加，得到加權平均碳數。該平均碳數可以通過NMR分析來確定。
[0031]在本發明說明書內，通過將支鏈總數除以分子總數，得到「支化指數」(BI)，來確定所述平均支鏈數。可以通過1H-NMR分析來測定所述支化指數。此外，可以在IOS前體，SP在進行磺化之前在烯烴混合物上進行所述測定。
[0032]通過1H-NMR分析來測定支化指數時，所述支鏈總數等於:[烯屬碳原子上的支鏈總數(烯屬支鏈)]+ [脂肪族碳原子上的支鏈總數(脂肪族支鏈)]。所述脂肪族支鏈總數等於次甲基基團的數量，後一種基團是通式R3CH,其中R是烷基。此外，所述烯屬支鏈總數等於:[三取代的雙鍵的數量]+ [亞乙烯基雙鍵的數量]+2* [四取代的雙鍵的數量]。以下顯示了所述三取代雙鍵、亞乙烯基雙鍵和四取代雙鍵的通式。在以下所有通式中，R是烷基。
[0033]
【權利要求】
1.處理含烴地層的方法，其包括: (a)將組合物提供給至少一部分含烴地層，其中所述組合物包含水和陰離子型表面活性劑，所述陰離子型表面活性劑是內烯烴磺酸鹽(IOS)，其具有大於O至小於11:89的支鏈IOS分子與直鏈IOS分子的重量比；和 (b)使所述組合物與含烴地層中的烴相互作用。
2.權利要求1的方法，其中所述支鏈IOS分子與直鏈IOS分子的重量比大於O至小於10:90，優選為0.1:99.9至9:91，更優選為1:99至8:92，並且最優選為2:98至7:93。
3.權利要求1或2的方法，其中所述支鏈IOS分子中的支鏈包括10至40%的甲基支鏈、20至50%的乙基支鏈和30至60%的其他支鏈。
4.前述任一項權利要求的方法，其中所述IOS的支化指數為0.1至0.5。
5.前述任一項權利要求的方法，其中所述IOS的平均碳數為10至35，優選15至30。
6.前述任一項權利要求的方法，其中所述組合物包含基於具有脂族基的烷氧基化伯醇的其他陰離子型表面活性劑。
7.權利要求6的方法，其中所述其他陰離子型表面活性劑具有以下通式(II)
(II)[R-0-[R，-Olx-AmI [Mn+]O 其中R是源自醇的脂族基，R』 -O是源自烯化氧的烯化氧基團，X為至少0.5，A是帶負電的基團，M是抗衡陽離子，並且η和ο的乘積(η*0)等於m。
8.前述任一項權利要求的方法，其中所述含烴地層是含原油地層，其中所述原油中的浙青質的量為0.01至6重量％,基於總原油組合物。
9.烴採收組合物,其包含如權利要求1-7任一項中所述的組合物。
10.從含烴地層產生的含烴組合物，其除了烴以外，還含有如權利要求1-7任一項中所述的組合物。
11.權利要求10的組合物，其通過權利要求1-8任一項的方法來生產。
【文檔編號】B01F17/00GK103781875SQ201280042250
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2012年8月27日 優先權日:2011年8月31日
【發明者】J·R·巴恩斯, M·J·多爾, K·格羅恩, Q·A·昂, T·C·森普爾 申請人:國際殼牌研究有限公司