專利名稱：用于改進油回收的水溶液的表面活性劑混合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于烴油回收的表面活性劑驅(qū)(surfactant flooding)法，其中在堿性含水介質(zhì)中采用合成聚異丁烯磺酸鹽與如下物質(zhì)結(jié)合至少一種其它表面活性劑或共表面活性劑，優(yōu)選磺酸鹽、醇或非離子表面活性劑，或它們的一些混合物，以降低表面活性劑溶液和待從地下儲層回收的烴油即原油之間的界面張力。表面活性劑水溶液因此能改進從地下儲層回收原油。
此現(xiàn)象在石油工業(yè)中長期以來是已知的，因此對這種事實的認識引起許多改進油回收技術(shù)的開發(fā)和使用。大部分這些技術(shù)包括向地下儲層中注入至少一種流體或氣體以生產(chǎn)額外量的原油。這些液體包括水、蒸汽、可混溶的氣體如CO2或天然氣，或不混溶的氣體如氮氣。
盡管其它流體可提供更高的油回收率，但最通常使用水，它是經(jīng)濟的流體選擇。水驅(qū)法包括向含油儲層中注入水。當(dāng)水在儲層中移動時，將其中的油轉(zhuǎn)移到由一個或多個井組成的生產(chǎn)系統(tǒng)，通過該生產(chǎn)系統(tǒng)回收油。然而水并不能高效率地驅(qū)油，這是由于水和油的不混溶性和由于它們之間的高界面張力。
長期以來認識到在注入的水和儲層油之間存在的高界面張力，儲層油和注入的水的相對運動，和儲層中巖石表面的可潤濕性特性是不利地影響通過水驅(qū)法回收的油量的因素。
有兩種改進注入流體的油回收的主要機理。這些方法通過注入的流體提高注入流體的體積吹掃效率和增加油轉(zhuǎn)移效率。兩種技術(shù)包括加入能改進注入流體性能的化學(xué)品。
用于提高水的油回收率的非常有用的技術(shù)已經(jīng)向注入的水中加入表面活性劑以有效降低油/水界面張力和/或改變儲層巖石的可潤濕性特性。界面張力的有效降低使得原油液滴變形，從而改進油通過儲層多孔通道的移動。因此，將向注入的水加入表面活性劑中能有效降低水和儲層油之間的界面張力，油液滴變形、結(jié)合并隨后隨注入的水一起流向生產(chǎn)井。一般接受的是，對于低張力水驅(qū)法，應(yīng)當(dāng)將表面活性劑溶液和儲層油之間的界面張力降低到小于0.1達因/cm以得到有效的回收。為提供有效和經(jīng)濟可行的油回收，目標(biāo)是降低界面張力到10-3達因/cm。
一般情況下，將溢注水(已經(jīng)向水中加入一種或多種表面活性試劑或表面活性劑)注入儲層中，和使用表面活性劑的溶液或乳液通過變形吹掃和驅(qū)油或回收油的表面活性劑的這些方法，通常稱為表面活性劑水驅(qū)法(surfactant water flooding)或低張力水驅(qū)法，后一術(shù)語參考涉及油-水界面張力降低的機理。在此程序之后是用于遷移率控制和改進吹掃效率的聚合物溶液。
陰離子表面活性劑廣泛地用于這樣的水驅(qū)法應(yīng)用。例如，W.R.Foster的題目為“低張力水驅(qū)法”的文章，Journal of Petroleum Technology，25卷，1973年2月，205-210頁，描述了這樣的技術(shù)，該技術(shù)包括在指定的當(dāng)量重量范圍內(nèi)和在受控的鹽度條件下注入石油磺酸鹽水溶液。
在采用陰離子表面活性劑，和特別地采用石油磺酸鹽的水驅(qū)法中遇到的一個問題是當(dāng)溶液在儲層中移動時，它們傾向于由于沉淀而從注入溶液中損耗。表面活性劑傾向于以離子物質(zhì)的不溶鹽的形式(如多價金屬離子)損失。此現(xiàn)象稱為缺乏穩(wěn)定性，通常在所謂的“硬水”或“高鹽水”環(huán)境中看到。高鹽水典型地包含高濃度無機鹽，例如，一般大于2％NaCl和大于總計0.5％CaCl2和MgCl2。事實上，一些“高鹽水”儲層可具有大于4％的NaCl濃度，和大于2％的結(jié)合CaCl2和MgCl2濃度。特別地，在過量約2-3wt％的較低濃度的單價鹽例如氯化鈉存在下，或在甚至更低濃度的二價金屬離子例如鈣和鎂離子存在下，這些表面活性劑傾向于從溶液中沉淀出來。例如，約50-100ppm和更高的二價金屬離子濃度通常傾向于引起石油磺酸鹽的沉淀。其它損耗可能由于表面活性劑在儲層巖石表面上的吸收或由于石油磺酸鹽在巖石基體孔空間中的物理截留引起。
在任何情況下，相當(dāng)顯然的是當(dāng)表面活性劑在儲層中移動時，如果表面活性劑被從水驅(qū)溶液中去除，則該試劑不能降低在油/水界面處的界面張力，這相當(dāng)自然地導(dǎo)致表面活性劑的損耗，降低了油回收效率。
在表面活性劑驅(qū)油回收方法(其中水包含表面活性劑)中，從儲層回收油的效率極大地受如下因素影響(1)表面活性劑損失的速率，或表面活性劑穩(wěn)定性，和(2)表面活性劑的表面活性，或換言之，在油/水界面處降低界面張力達到的程度。界面張力越低，回收越有效。
表面活性劑，和特別是石油磺酸鹽從注入溶液損耗的傾向，也稱為缺乏穩(wěn)定性，在本領(lǐng)域長期以來被認為是個問題。已經(jīng)提出許多建議以克服這樣的問題。例如，Gale等人的US3637017描述了采用平均分子量為465-480的石油磺酸鈉表面活性劑和醇的方法，該醇包括1-8個碳原子的脂族醇。在Gale等人的方法中，將石油磺酸鹽的水溶液注入地巖層，然后將表面活性劑與包含少量醇的水一起轉(zhuǎn)移。可以在表面活性劑溶液中以及在轉(zhuǎn)移水中發(fā)現(xiàn)少量醇。
Plummer等人的US3997451描述了兩種不同石油磺酸鹽的結(jié)合，這兩種石油磺酸鹽的平均當(dāng)量重量為約390-450，和脂族對芳族質(zhì)子(A/AP)之比為4-20摩爾/摩爾，但對于回收增加量的油，它們各自的A/AP比的差異至少為2.5摩爾/摩爾。
Savins等人的US4042030描述了通過用于水驅(qū)油回收工藝的如下物質(zhì)的加入而增稠的水分子量為350-500的烷基芳基磺酸鹽表面活性劑和具有至少3個碳原子的烴鏈鍵合的C4-C6脂族醇。Savins等人的驅(qū)油方法不是微乳液驅(qū)油法(在微乳液驅(qū)油法中，微乳液用于通過可混溶的轉(zhuǎn)移工藝轉(zhuǎn)移油)，與微乳液體系相比具有不同的組成要求。參見11欄，25-37行。微乳液體系使用更高濃度的表面活性劑和本身必須以不同的方式解決沉淀問題。
也已經(jīng)建議陰離子和非離子表面活性劑的某些結(jié)合以對抗硬水地巖層。例如，US3811505公開了烷基或烷芳基磺酸鹽或磷酸鹽和聚乙氧基化烷基酚的用途。US3811504公開了包括如下物質(zhì)的三種組分混合物的用途烷基或烷芳基磺酸鹽，烷基聚乙氧基硫酸鹽和聚乙氧基化烷基酚。US3811507公開了直鏈烷基或烷芳基磺酸鹽和聚乙氧基化烷基硫酸鹽的水溶性鹽的用途。
Carlin等人的US4110229描述了含水、含鹽的表面活性劑的流體，和使用流體從包含高鹽度和/或高硬度水的地巖層中回收油的油回收方法。流體包括陰離子表面活性劑，如有機磺酸鹽，特別是石油磺酸鹽，以及合成的烷基或烷芳基磺酸鹽和增溶共表面活性劑，如乙氧基化醇、烷基酚；或烷基或烷芳基硫醇，或硫酸化或磺酸化、乙氧基化的醇或烷基酚。Carlin等人描述了如果仔細選擇主要陰離子表面活性劑對增溶共表面活性劑的比例，使得在其中會采用表面活性劑的特定地巖層鹽水中顯示邊界溶解度，則達到最優(yōu)性能。
已經(jīng)建議使用某些兩性表面活性劑，該兩性表面活性劑在酸介質(zhì)中用作陽離子，當(dāng)引入堿性體系中時變成陰離子性的。例如，US3939911公開了采用三組分表面活性劑體系的表面活性劑水驅(qū)法。此表面活性劑體系包括烷基或烷芳基磺酸鹽如十二烷基苯磺酸銨，磷酸酯磺酸鹽，和磺化甜菜堿如C12-C24烷基氨基C1-C5烷烴二甲基丙磺酸銨。
除了由于使用石油磺酸鹽引起的穩(wěn)定性問題以外，這些天然磺酸鹽的供應(yīng)受到限制。油回收工藝每年花費數(shù)十億英磅。在本領(lǐng)域認識到的是需要這樣的表面活性劑，該表面活性劑能有效降低用于油回收工藝的溢注水和原油之間的界面張力，顯示改進的油回收率和改進的溶液穩(wěn)定性，且仍然是經(jīng)濟可行的。
令人驚奇地，本發(fā)明的表面活性劑體系(包括至少一種合成聚異丁烯磺酸鹽和第二表面活性劑，第二表面活性劑優(yōu)選是磺酸鹽、醇、和/或非離子表面活性劑)得到這樣的表面活性劑溶液，當(dāng)用于油回收工藝時，該表面活性劑溶液在水/油界面處產(chǎn)生超低界面張力，和具有大于24小時而沒有沉淀的優(yōu)異溶液穩(wěn)定性，從而在油回收工藝期間不會從表面活性劑溶液中損耗。
本發(fā)明的表面活性劑體系，當(dāng)加入到水驅(qū)過程中時，能夠?qū)⒃谝后w烴(即原油)和新形成的表面活性劑水驅(qū)之間的界面張力降低到超低值。
在水/油界面處，在堿/表面活性劑水驅(qū)和烴油(如原油)之間的界面張力，可以為約0.001達因/cm或更低。所得表面活性劑溶液的穩(wěn)定性是24小時或更長而沒有沉淀。
本發(fā)明進一步涉及通過如下方式從由井孔穿透的地下儲層回收油的方法將含水流體提供到儲層中和使油與含水流體接觸。含水流體包括至少一種聚異丁烯磺酸鹽表面活性劑和第二表面活性劑。第二表面活性劑優(yōu)選是磺酸鹽、醇、非離子表面活性劑、或其混合物。在含水流體和油之間的界面張力被有效降低，從而有效地進行油回收。含水流體具有堿性pH，和可以非必要地將聚合物增稠劑加入到含水流體中，從而更有效地回收。優(yōu)選實施方案的詳細描述本發(fā)明涉及用于油回收方法的新穎表面活性劑水溶液，所述油回收方法包括向含油地巖層中加入表面活性劑水溶液，該方法通常稱為表面活性劑水驅(qū)法或低張力水驅(qū)法，后一術(shù)語參考涉及油-水界面張力降低的機理。
本發(fā)明特別在于在表面活性劑水驅(qū)中使用表面活性劑溶液提高石油的回收，該表面活性劑溶液包括表面活性劑混合物，表面活性劑混合物包括合成聚異丁烯磺酸鹽和共表面活性劑，共表面活性劑優(yōu)選是另一種表面活性劑、醇、非離子表面活性劑或其混合物，和甚至更優(yōu)選是烷基芳族磺酸鹽。通過一個或多個注入井將表面活性劑溶液注入含油儲層，從而將油推進到生產(chǎn)井。在大于7的堿性pH下提供表面活性劑驅(qū)。非必要地將混合物與聚合物增稠劑結(jié)合。
有時在本領(lǐng)域稱為膠束或微乳液塊的表面活性劑水溶液類型公開于Hedges等人的U.S.Pat.No.4，265,308(1981年5月5日)，該文獻的公開內(nèi)容在此引入作為參考。將表面活性劑體系(一種包括至少一種聚異丁烯磺酸鹽的混合物)注入儲層，從而在原位形成微乳液。微乳液定義為平均粒度為約2μm或更小的那些乳液。
本發(fā)明的表面活性劑體系包括至少一種合成聚異丁烯磺酸鹽。在此使用的聚異丁烯磺酸鹽是陰離子表面活性劑，它們是合成的，與天然石油磺酸鹽不同。所述聚異丁烯磺酸鹽通過磺化含有末端不飽和度或內(nèi)部雙鍵的聚異丁烯而制備?；腔夹g(shù)對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。
本發(fā)明獲得的聚異丁烯磺酸鹽的平均當(dāng)量分子量為約200-900g/摩爾，更優(yōu)選約250-600g/摩爾，和最優(yōu)選約300-約450g/摩爾。在如下濃度下使用聚異丁烯磺酸鹽優(yōu)選總表面活性劑混合物的約1wt％-約50wt％，和優(yōu)選約10wt％-約40wt％，和最優(yōu)選約20wt％-約40wt％。
優(yōu)選，共表面活性劑也是有機磺酸鹽、醇或非離子表面活性劑?；撬猁}優(yōu)選是芳族磺酸鹽，包括具有約C9-C50、優(yōu)選約C12-C40烷基鏈長度的烷基苯磺酸鹽。有用的烷基苯磺酸鹽的例子是十二烷基苯磺酸鹽。烷基鏈可以是飽和或不飽和的，和直鏈或支化的。如果共表面活性劑是烷基苯磺酸鹽，優(yōu)選濃度為總表面活性劑混合物的約0wt％-約30wt％，和優(yōu)選約5wt％-約30wt％。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，烷基苯磺酸鹽用作共表面活性劑。這些表面活性劑通過磺酸的中和而原位制備。Witco 1298H和Witco HLB例如是通過烷基苯和磺酸鹽反應(yīng)而制備的烷基苯磺酸。這些物質(zhì)以酸的形式提供，通過向表面活性劑混合物中加入堿性物質(zhì)，通常為苛性氫氧化鈉而中和，因此產(chǎn)生烷基苯磺酸鹽表面活性劑。也可以采用其它堿性物質(zhì)。所得溶液的pH優(yōu)選為10-13。
如果共表面活性劑是醇，則優(yōu)選是脂族醇。醇共表面活性劑可以是任何水溶性醇，優(yōu)選是脂族的，包括含有約2-約20個碳原子和優(yōu)選約3-約12個碳原子的那些，包括丁醇、丙醇、異丙醇、戊醇和己醇，包括正戊醇和正己醇、2-乙基己醇、甲醇、異丁醇、正丁醇等。最優(yōu)選，醇共表面活性劑是異丙醇、正己醇和2-乙基己醇。如果共表面活性劑是醇，優(yōu)選濃度為總表面活性劑混合物的約0-30wt％，和優(yōu)選約2-20wt％。
可以非必要地將a-烯烴磺酸鹽加入到表面活性劑混合物中。這些磺酸鹽以總表面活性劑混合物的約0-15wt％使用。
其它表面活性劑或共表面活性劑可以非必要地加入到本發(fā)明的表面活性劑體系中，包括烷基磺酸鹽、胺、醛、酮、含羥基的化合物、酯、醚、或包含一個或多個羥基、氧基的相似化合物、酰胺、鹵化物等。一些具體的非離子表面活性劑包括聚乙氧基化烷基酚(包括乙氧基化壬基酚)、聚乙氧基化脂族醇、羧酸酯、羧酸酰胺、和聚氧乙烯脂肪酸酰胺等。這些非必要的表面活性劑或共表面活性劑可以以總表面活性劑混合物的至多約20wt％的濃度加入。此所列內(nèi)容僅用于說明的目的，決不用作可以加入到本發(fā)明溶液中的可能表面活性劑或共表面活性劑的窮盡列舉。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的聚異丁烯磺酸鹽表面活性劑結(jié)合使用這些表面活性劑或共表面活性劑，能以非常成本有效的方式提供非常低的界面張力。加入表面活性劑以降低在水相和烴或油相之間的界面張力。希望界面張力(IFT)值為約1×10-3達因/cm至約0.10達因/cm，和優(yōu)選約1×10-4達因/cm至約0.05達因/cm。
如上所述，在堿溶液中提供本發(fā)明的表面活性劑。一般通過向表面活性劑體系中加入堿性物質(zhì)如苛性物質(zhì)而形成堿溶液。如上所述，將這些堿性物質(zhì)加入到表面活性劑溶液中以中和酸，從而形成鹽。一些表面活性劑是酸的形式。表面活性劑溶液的最終pH為約10-13。在此pH范圍內(nèi)，獲得的溶液容易處理、運輸和貯存。在如下濃度下將堿性物質(zhì)加入到表面活性劑溶液中溶液的約1wt％-約20wt％，優(yōu)選溶液的約5wt％-約15wt％。
這些表面活性劑體系可用于油回收工藝。在油回收工藝中，將表面活性劑體系加入到已注入含油地巖層的水驅(qū)中以改進從儲層回收的油量。
在約0.01wt％-約2wt％的濃度下，將表面活性劑或表面活性劑混合物加入到水驅(qū)中。大于約2wt％的濃度不是經(jīng)濟有效的。表面活性劑在表面活性劑混合物中的比例如上所述?？梢哉{(diào)節(jié)表面活性劑的濃度以適應(yīng)儲層的具體條件，即溫度、水的類型如“硬水”狀況等。
對本發(fā)明優(yōu)選的是，水驅(qū)是堿性或輕微堿性的，pH大于7。因此需要向表面活性劑水驅(qū)中加入堿性物質(zhì)。堿性物質(zhì)可以是堿金屬或堿土金屬氫氧化物、或金屬鹽。通過進一步降低界面張力，這些堿性物質(zhì)促進提高油的回收。堿性物質(zhì)可以與原油中自然存在的有機酸反應(yīng)，從而在原位形成表面活性劑。
在如下濃度下加入堿性物質(zhì)約0.1wt％-約2wt％，更優(yōu)選約0.1wt％-約1wt％，和最優(yōu)選約0.1wt％-約0.75wt％。增加更多的堿性物質(zhì)會導(dǎo)致表面活性劑從溶液中沉淀出來。在用于回收油的水驅(qū)中使用表面活性劑和堿性物質(zhì)的結(jié)合可以稱為表面活性劑驅(qū)，堿驅(qū)，或堿/表面活性劑驅(qū)。
優(yōu)選表面活性劑驅(qū)中表面活性劑的溶液穩(wěn)定性是大于24小時而沒有沉淀。如上所述，提高表面活性劑驅(qū)的堿度，可降低溶液穩(wěn)定性，所以必須在加入這種物質(zhì)時考慮此情況。
非必要地，可以將增粘劑(如聚合物增稠劑)加入到全部或部分注入的水中，以增加其粘度，從而降低在注入水和油之間的遷移率和提高水驅(qū)的吹掃效率。這種化合物有時也稱為遷移率降低劑。多糖聚合物可用于增加溶液的粘度。優(yōu)選，所述聚合物是水溶性的，不會吸附在儲層巖石上。其它遷移率降低劑包括聚丙烯酰胺，丙烯酰胺和丙烯酸或丙烯酸鈉、N磺基烴取代的丙烯酰胺的共聚物等。這些聚合物由許多公司銷售，包括Midland MI的Dow Chemical Co.。優(yōu)選以總?cè)芤旱募s0.001wt％-約1wt％的濃度將聚合物加入到水驅(qū)中。
具體的優(yōu)選聚合物增稠劑是Alcoflood1235，它是一種水溶性聚合物增粘劑，購自Tarrytown，NY的Ciba Specialty Chemicals。如果將增粘聚合物加入到水驅(qū)中，此可稱為堿/表面活性劑/聚合物驅(qū)或表面活性劑/聚合物驅(qū)。
也可以非必要地將粘土穩(wěn)定或砂穩(wěn)定材料加入到本發(fā)明的表面活性劑溶液中。在油回收工藝期間，砂和其它材料可能會夾帶在回收的油中。這可以通過加入粘土穩(wěn)定或砂穩(wěn)定材料來防止。環(huán)氧樹脂通常用于此工藝。在此工藝中同樣使用的是多官能陽離子聚合物，如聚(N-丙烯酰氨基甲基三甲基氯化銨)或聚(乙烯基芐基三甲基氯化銨)。
可以加入到水驅(qū)中的其它非必要成分包括，但不限于，其它共表面活性劑，防腐劑，氧清除劑，殺菌劑等，和它們的任何結(jié)合物。
堿/表面活性劑或堿/表面活性劑/聚合物的結(jié)合可用于二次和三次油回收工藝，但是也不排除這種溶液在其它應(yīng)用中的使用。將這些溶液注入含油的地巖層。表面活性劑溶液可包含表面活性劑和聚合物增稠劑，或可僅包含表面活性劑而沒有聚合物增稠劑(請記住，上述其它非必要成分也可以存在)。這種溶液在其中使用驅(qū)油法的油回收工藝中的應(yīng)用可稱為膠束驅(qū)、表面活性劑驅(qū)，或如果增粘聚合物也包括在表面活性劑體系中，稱為聚合物-表面活性劑驅(qū)。這些是本領(lǐng)域的術(shù)語和因此對本領(lǐng)域技術(shù)人員是已知的。
向水驅(qū)中加入表面活性劑體系導(dǎo)致在原油和水驅(qū)之間界面張力的顯著降低，提高水驅(qū)將原油驅(qū)動到生產(chǎn)井的效率。基本上，在水驅(qū)和原油之間形成乳液，因此允許水將原油從儲層轉(zhuǎn)移或攜帶到生產(chǎn)井。同樣，在注入時，儲層被再次加壓，進一步恢復(fù)模擬油生產(chǎn)的自然驅(qū)動力。
在本發(fā)明的一些優(yōu)選實施方案中，將聚異丁烯磺酸鹽表面活性劑與烷基苯磺酸和醇結(jié)合使用。也可以將其它表面活性劑如壬基酚乙氧基化物和α-烯烴磺酸鹽加入到表面活性劑溶液中。采用苛性物(50％)中和磺酸和提高所得溶液的pH。使用這些特定的表面活性劑混合物，優(yōu)選NaOH在水驅(qū)中的濃度不超過注水的約0.75wt％。在顯著高于約0.75％NaOH的濃度下，觀察到表面活性劑的沉淀。
對于一些實施方案，在最終注入水中NaOH的濃度可以高至2.0wt％而沒有觀察到表面活性劑的沉淀。因此必須按溶液基礎(chǔ)，對溶液調(diào)節(jié)NaOH的濃度。在任何情況下，不管是否將堿性物質(zhì)加入到水驅(qū)中，優(yōu)選所得溶液的溶液穩(wěn)定性為大于24小時而沒有沉淀。
對于本發(fā)明優(yōu)選的是，表面活性劑和進而表面活性劑水驅(qū)，包含所有成為一體的堿性物質(zhì)、聚合物和表面活性劑。這提高了油回收工藝的效率。
非必要地，可以在注入表面活性劑水驅(qū)之前采用預(yù)沖洗劑。預(yù)沖洗劑可由烴流體、鹽水溶液或簡單地由水組成。
同樣，在表面活性劑水驅(qū)之后，可以非必要地向地巖層中的儲層注入遷移率控制流體或聚合物沖洗劑，遷移率控制流體或聚合物沖洗劑一般是聚合物增稠的水溶液。用于本發(fā)明堿/表面活性劑/聚合物驅(qū)的相同聚合物增稠劑可用于此沖洗劑。這些聚合物包括生物多糖、纖維素醚、丙烯酰胺衍生的聚合物、或其混合物。這樣進一步促進油的回收。聚合物溶液用于將攜帶表面活性劑驅(qū)的新油驅(qū)動或推動出儲層，從而將原油“吹掃”出儲層。此外，聚合物溶液具有非常高的粘度，這有助于防止在工業(yè)上稱為溝流或“指形化”的情況，因此提高吹掃效率。
在此聚合物沖洗劑或遷移控制流體之后可以再加入水沖洗劑，它可以是鹽水或軟化水，或淡水。
許多現(xiàn)有技術(shù)方法采用預(yù)沖洗劑，隨后是膠束或表面活性劑料塊。然后在表面活性劑料塊之后注入聚合物溶液。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)此工藝導(dǎo)致表面活性劑被稀釋，膠束料塊與原油的接觸減少，和一些膠束料塊被截留在儲層中。盡管預(yù)沖洗劑和隨后的聚合物溶液也可以與本發(fā)明的表面活性劑體系一起使用，但優(yōu)選本發(fā)明的回收方法僅采用一種用于提高效率的溶液。
當(dāng)驅(qū)動流體推動遷移率緩沖劑料塊時，該遷移率緩沖劑料塊將油吹掃出地巖層中的孔和到達生產(chǎn)井，在與注入井分隔的生產(chǎn)井回收油。水/油乳液達到表面后，將其送入保持罐中，隨后破乳，從而利用自然力使油與水分離。
將回收的油量測量為原地原始油的函數(shù)(OOIC)。優(yōu)選，使用本發(fā)明的方法，回收的油量大于原地原始油的約5wt％，優(yōu)選原地原始油的10wt％或更大，和更優(yōu)選原地原始油的15wt％或更大。
表1
Witconate3500/Witconate4500是聚異丁烯磺酸鹽Witco HLB酸烷基苯磺酸，包含具有C13-C50烷基鏈長度的混合物Witco 1298硬酸十二烷基苯磺酸WitconolNP-100乙氧基化壬基酚(10摩爾)WitconateAOS具有C12-C16鏈長度的α-烯烴磺酸鹽將以上實施例的每一個在0.1wt％的濃度下加入到軟化淡水中，將Alcoflood1235水溶性聚合物增粘劑在650mg/L濃度下加入到混合物中以模擬聚合物-表面活性劑水驅(qū)。
也制備含有0.1wt％市購合成石油磺酸鹽表面活性劑和650mg/l的Alcoflood1235的對比水驅(qū)組合物A。所有其它成分相同。
在60℃下，將在上述水驅(qū)組合物和原油之間的界面張力(達因/cm)測量為堿濃度(NaOH)的函數(shù)。發(fā)現(xiàn)在水驅(qū)和原油之間的最初界面張力為＞21,000達因/cm。也在60℃下觀察作為NaOH濃度函數(shù)的穩(wěn)定性。根據(jù)沉淀(ppt)，潤濕玻璃(wg)，穩(wěn)定(s)、不穩(wěn)定(ns)和在室溫下不穩(wěn)定(nsrt)評價樣品。結(jié)果見表2。
表2
*使用3種不同批次的表面活性劑混合物，實施例2是三次試驗的平均結(jié)果。其中一個試驗也在0.50和0.75wt％NaOH下顯示沉淀。
使用合成納米過濾的淡水代替軟化淡水重復(fù)一部分實施例。合成納米過濾的淡水含有較少的鈉、鉀、硫酸鹽、碳酸鹽和碳酸氫鹽。減少了鈣、鎂、鋇、鍶、鐵和氯離子，和總?cè)芙夤腆w較少。將水驅(qū)和原油的界面張力(達因/cm)測量為NaOH濃度的函數(shù)。結(jié)果見表3。
表3
實施例5進行進一步的試驗，其中采用0.025wt％的WitconateAOS與在實施例2中的0.075wt％表面活性劑混合物。將此表面活性劑混合物溶于軟化淡水。然后測量堿濃度，將穩(wěn)定性和界面張力(達因/cm)測量為NaOH濃度的函數(shù)。該溶液對更高的NaOH濃度穩(wěn)定，但界面張力并不如先前的實施例降低得多。結(jié)果見表4。
表4
實施例6-9徑向芯注物(Corefloods)工序在徑向芯固定器中使用新鮮芯進行徑向芯注。芯(一片儲藏地巖層)是含有孔的多孔介質(zhì)。孔體積是芯中多孔槽的總體積。在芯固定器底部由橡膠球膽保持過載壓力。進行如下步驟。
a.新鮮芯通過抽空被生產(chǎn)的水飽和。預(yù)測孔體積和孔隙率。
b.將芯固定器由完全直徑的新鮮芯加載2”高和將溫度穩(wěn)定在60℃。
c.在三種不同流量下注入生產(chǎn)的水以測量芯對水的有效滲透性。
d.在60℃下，在四種速率下注入原油以用油飽和芯，測量對油的有效滲透性。
e.在60℃下，在0.5ft/天流量下注入淡水大約2-3個孔體積，測量芯對水的有效滲透性。該步驟在物理方式上模擬水驅(qū)法。
f.注入堿/表面活性劑/聚合物溶液約0.3PV。
g.注入聚合物沖洗劑溶液約0.3PV。
h.將大約2-3PV的淡水注入芯注物中。
i.然后將芯用生產(chǎn)的水再飽和以測量孔體積和孔隙率。
將流體注入徑向芯注物中和測量油回收數(shù)據(jù)，和特別地，測量來自于本發(fā)明堿/表面活性劑/聚合物溶液的芯注物中的三次油回收率。堿/表面活性劑/聚合物溶液和油回收率數(shù)據(jù)見表7。在實施例1-4中的每種表面活性劑用于芯注物6-9。實施例6采用在實施例2中的表面活性劑混合物，加上WitconateAOS的α-烯烴磺酸鹽表面活性劑。在化學(xué)品注入之前每個芯注物具有小于2％的油餾分。
在流體注入之前，必須首先確定芯性能，如在以上測試方法1中所述預(yù)測該性能。根據(jù)注入每個芯的相應(yīng)溶液標(biāo)注的每個芯的性能見表5。
表5芯性能
PV＝孔體積；芯(一片儲藏地巖層)是多孔介質(zhì)，孔體積是芯中所有孔的總數(shù)。
在每種堿/表面活性劑/聚合物溶液注入之前，進行淡水沖洗。在堿/表面活性劑/聚合物溶液注入之后，注入聚合物沖洗劑，隨后再進行淡水沖洗。如相對于芯孔體積PV測量的各自沖洗劑的體積，以及聚合物沖洗劑的其它性能見表6。
表6
堿/表面活性劑/聚合物溶液的性能、注入體積和結(jié)果見表7。
表7
1235＝Alcofllood 1235水溶性聚合物實施例9顯示優(yōu)異的性能，勝過對比例B和C，這兩個對比例采用標(biāo)為表面活性劑A的市購石油磺酸鹽表面活性劑。表面活性劑A是作為白礦物油精煉工藝副產(chǎn)物生產(chǎn)的天然石油磺酸鹽。實施例顯示合成表面活性劑性能與石油磺酸鹽相當(dāng)。實施例9的峰值油餾分從幾乎零增加到12.3％。
總結(jié)表7，在峰值油餾分方面和在三次油回收率方面，在實施例9中發(fā)現(xiàn)的堿/表面活性劑/聚合物驅(qū)勝過包括基于市購非合成石油表面活性劑的所有其它芯注物。
權(quán)利要求
1.一種用于從地下儲層回收液體烴的含水流體，該含水流體具有大于7的pH和包括a)一種含水介質(zhì)；和b)一種表面活性劑混合物，該表面活性劑混合物包括至少一種合成聚異丁烯表面活性劑。
2.權(quán)利要求1的含水流體，其中該表面活性劑混合物包括至少一種選自如下的第二表面活性劑磺酸鹽表面活性劑、醇、非離子表面活性劑、及其混合物。
3.權(quán)利要求1的含水流體，其中當(dāng)使該含水流體和該液體烴接觸時，在該含水流體和該液體烴之間的界面張力是約1×10-3達因/cm至約0.1達因/cm。
4.權(quán)利要求1的含水流體，其中當(dāng)使該含水流體和該液體烴接觸時，在該含水流體和該液體烴之間的界面張力是約1×10-4達因/cm至約0.05達因/cm。
5.權(quán)利要求1的含水流體，其中該合成聚異丁烯磺酸鹽的分子量為約200至約900g/摩爾。
6.權(quán)利要求1的含水流體，其中該合成聚異丁烯磺酸鹽的分子量為約250至約600g/摩爾。
7.權(quán)利要求1的含水流體，其中該表面活性劑混合物進一步包括至少一種烷基苯磺酸鹽。
8.權(quán)利要求1的含水流體，其中該表面活性劑混合物進一步包括至少一種十二烷基苯磺酸鹽。
9.權(quán)利要求1的含水流體，其中該流體包括約0.01wt％-約2wt％的所述表面活性劑混合物。
10.權(quán)利要求9的含水流體，其中該表面活性劑混合物包括約10wt％-約40wt％的合成聚異丁烯表面活性劑。
11.權(quán)利要求9的含水流體，其中該表面活性劑混合物包括約5wt％-約30wt％的至少一種烷基苯磺酸鹽表面活性劑。
12.權(quán)利要求9的含水流體，其中該表面活性劑混合物進一步包括濃度為表面活性劑混合物約2wt％-約20wt％的醇。
13.權(quán)利要求1的含水流體，其中該表面活性劑混合物進一步包括至少一種醇和至少一種烷基苯磺酸鹽。
14.權(quán)利要求1的含水流體，進一步包括約0.01wt％-約2wt％的至少一種堿性物質(zhì)。
15.權(quán)利要求1的含水流體，進一步包括約0.01wt％-約0.75wt％的至少一種堿性物質(zhì)。
16.權(quán)利要求1的含水流體，進一步包括水溶性聚合物增粘劑。
17.權(quán)利要求1的含水流體，其中該含水流體具有大于24小時且沒有沉淀的改進穩(wěn)定性。
18.一種通過如下方式從由井孔穿透的地下儲層回收油的方法a)向該儲層提供含水流體，該流體包括至少一種聚異丁烯磺酸鹽表面活性劑；和b)使該油與該含水流體接觸；從而有效降低該含水流體和該油之間的界面張力。
19.權(quán)利要求18的方法，其中該表面活性劑混合物包括至少一種選自如下的表面活性劑磺酸鹽表面活性劑、醇、非離子表面活性劑、及其混合物。
20.權(quán)利要求18的方法，其中該含水流體進一步包括至少一種堿性物質(zhì)。
21.權(quán)利要求18的方法，其中該含水流體進一步包括至少一種水溶性聚合物增稠劑。
22.權(quán)利要求18的方法，其中該堿性物質(zhì)選自氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硫酸鈉及其混合物。
23.權(quán)利要求18的方法，其中該三次油回收率是原地原始油的10％或更大。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于從地下儲層回收液體烴的含水流體，該流體包括含水介質(zhì)和表面活性劑混合物。含水流體具有堿性pH。表面活性劑混合物包括至少一種合成聚異丁烯表面活性劑和至少一種選自如下的第二表面活性劑磺酸鹽表面活性劑、醇、非離子表面活性劑。表面活性劑混合物降低了烴油和含水流體之間的界面張力。
文檔編號C09K8/58GK1436272SQ01811251
公開日2003年8月13日 申請日期2001年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2000年6月16日
發(fā)明者P·W·豪, D·G·費爾巴克 申請人:阿克佐諾貝爾表面化學(xué)有限公司