CN101821305A - 用溶剂处理地层的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明包括用于处理含烃地层的组合物和方法，其通过将所述含烃地层与一种流体接触，所述流体包括：多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和单羟基醇、醚或酮中的至少一种，其中所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子，并且其中所述多元醇或多元醇醚中的至少一种以基于所述流体的总重的至少50重量％的量存在于所述流体中。
Description
发明背景
在地下钻井领域中，众所周知的是，在一些井中(例如，一些油和/或气井)，盐水存在于井眼附近(在该领域也被称为“近井眼区域”)的含烃地质层中。所述盐水可为自然产生的(例如，原生水)和/或可由在井上进行的操作产生的。
在一些井(例如，一些气井)的情况下，能形成液态烃(在该领域也被称为“凝析物”)，并聚集在近井眼区域中。凝析物的存在可导致气体和凝析物的相对渗透率大幅下降，从而使井的产能降低。
在含烃地质层的近井眼区域中，存在盐水和/或气体凝析物，能抑制或阻止来自于井的烃的生产，因而通常是不期望的。
已尝试采用各种方法，以提高这种井的烃的产量。例如，一种方法包括压裂和支撑操作(例如，在砾石充填操作之前或同时进行)，以提高井眼附近的含烃地质层的渗透率。还采用化学处理(例如，注入甲醇)，以提高这种油和/或气井的产能。后一种处理试剂典型地是注入含烃地质层的近井眼区域中，在该区域中，它们与盐水和/或凝析物相互作用，以将其置换和/或溶解，从而有利于提高井的烃的产量。
尽管已经发现，这些方法能用于提高烃的产量，在一些情况下，例如，仍然期望通过采用一种持久的、经济的和采用本领域技术人员所知的技术的处理方法，提高井的产能，不论所述井是否经过压裂处理。
发明概述
一方面，本发明提供了一种处理具有至少一个第一气体渗透率的含烃地层的方法，所述方法包括：
在含烃地层中注入流体，其中所述流体包括选自第I组、第II组和第III组中的至少两组的至少一种材料，其中：
第I组是多元醇或多元醇醚，其中，所述多元醇和多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；
第II组是单羟基醇、醚或酮，其中，所述单羟基醇、醚和酮独立地具有1～4个碳原子；或者
第III组是甲苯、柴油、庚烷、辛烷或凝析物，其中，所述流体起到溶解或置换所述含烃地层中的盐水或凝析物中的至少一种的作用中的至少一种，其中，所述流体不含具有全氟烷基亚磺酰氨基的非离子聚合物表面活性剂，其中，在将所述流体注入所述地层之后，所述含烃地层具有至少一个第二气体渗透率，并且所述第二气体渗透率比所述第一气体渗透率高至少5％(在一些实施方案中，至少高10％、15％、20％、40％、50％、75％、100％、125％或者甚至高至少150％或更高)。
在一些实施方案中，气体渗透率是气体相对渗透率。在一些实施方案中，所述流体包括多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇和多元醇醚独立地具有2～25个碳原子。在一些实施方案中，所述多元醇或多元醇醚为2-丁氧基乙醇、乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、1，3-丙二醇、1，8-辛二醇、二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、或二丙二醇单甲醚中的至少一种。在一些实施方案中，所述流体进一步包含至少一种单羟基醇、醚或酮，其中，所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子。在一些实施方案中，所述流体包括乙醇或异丙醇中的至少一种。在一些实施方案中，所述流体至少部分溶解所述含烃地层中的盐水。在一些实施方案中，所述第二气体渗透率比第一气体渗透率高至少10％(在一些实施方案中，至少高10％、15％、20％、40％、50％、75％、100％、125％或者甚至至少150％或者更高)。
在一些实施方案中，所述方法进一步包括在注入所述流体之后，从穿透所述含烃地层的井眼获得烃。在一些实施方案中，所述含烃地层是碎屑地层。在一些实施方案中，所述含烃地层是非碎屑地层。在一些实施方案中，所述流体不含有机硅化合物。在一些实施方案中，所述流体基本上不含表面活性剂。
一方面，本发明提供了一种处理含烃地层的方法，所述方法包括：将所述含烃地层与流体接触，所述流体包括：
多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和
单羟基醇、醚或酮中的至少一种，所述单羟基醇、醚和酮独立地具有1～4个碳原子，其中，所述流体不含具有全氟烷基亚磺酰氨基的非离子聚合物表面活性剂，并且其中所述多元醇或多元醇醚中的至少一种在所述流体中以基于所述流体的总重的至少50重量％(在一些实施方案中，至少为55％、60％、65％、70％、80％、90％或者更高)的量存在。在一些实施方案中，所述流体不含有机硅化合物。在一些实施方案中，所述流体基本上不含表面活性剂。
在一些实施方案，在所述含烃地层与所述流体接触之前，所述含烃地层具有至少一个第一气体渗透率，并且在所述含烃地层与所述流体接触之后，具有至少一个第二气体渗透率，并且所述第二气体渗透率比第一气体渗透率高至少5％(在一些实施方案中，至少高10％、15％、20％、40％、50％、75％、100％、150％或更高)。在一些实施方案中，所述气体渗透率是相对气体渗透率。在一些实施方案中，所述含烃地层具有至少一条裂缝，所述方法进一步包括：将所述裂缝与所述流体接触。在一些实施方案中，所述裂缝中具有多种支撑剂。
一方面，本发明提供了一种处理具有盐水、至少一个温度和至少一个第一气体渗透率的含烃地层的方法，所述盐水具有至少一种组成，所述方法包括：
获取处于至少一个模型温度下的至少一种模型盐水和至少一种模型流体的相容性信息，其中每种模型盐水独立地具有一种组成，所述组成是至少部分基于地层盐水组成而选择的，其中每个模型温度是至少部分基于地层温度而独立地选择的，并且其中每种模型流体独立地包括：
多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和
单羟基醇、醚或酮中的至少一种，其中所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子；
至少部分基于所述相容性信息，选择用于处理含烃地下地层的处理流体，其中所述处理流体不含具有全氟烷基亚磺酰氨基的非离子聚合物表面活性剂；和
将所述含烃地层与所述处理流体接触，其中，当所述流体与所述含烃地层接触时，所述地层具有至少一个第二气体渗透率，并且其中所述第二气体渗透率比所述第一气体渗透率高至少5％(在一些实施方案中，至少高10％、15％、20％、40％、50％、75％、100％、125％或者甚至至少高150％或者更高)。在一些实施方案中，所述处理流体具有与所述至少一种模型流体相同的组成。在一些实施方案中，所述流体不含有机硅化合物。在一些实施方案中，所述流体基本上不含表面活性剂。
一方面，本发明提供了一种处理含烃地层的方法，所述方法包括：将所述含烃地层与一种流体接触，其中，所述流体基本上(即，不含任何能在井下条件下实质上影响所述组合物的水溶解或置换性质的、改变或与所述地层的表面相互作用(例如，选择性地或有害地吸附在地层表面)的流体)由如下物质组成：多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中，所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和单羟基醇、醚或酮中的至少一种，其中所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子，并且其中所述多元醇或多元醇醚中的至少一种以基于所述流体的总重的至少50重量％的量存在。
附图的简要说明
为了更完整地理解本发明的特征和优点，现在参照本发明的详细描述以及附图，其中：
图1是离岸的油气平台的示例性实施方案的示意图，所述平台按照本发明的方法，操作用于处理近井眼区域的设备，
图2是图1的放大图，其更详细地显示了与压裂的地层有关的那些实施方案的近井眼区域；以及
图3是岩心驱油装置的示意图，其采用本发明的组合物和方法，对岩心样品和其他物质进行测试。
发明详述
尽管下文对本发明的各种实施方案的制备和应用进行了详细地讨论，应当认为本发明提供了许多可应用的发明构思，所述发明构思体现在很宽范围内的特定背景中。本发明所讨论的特定实施方案仅仅是对本发明的制备和应用的特定方式的示例性描述，不是对本发明的范围的限制。
为了更容易理解本发明，下文将对许多术语进行定义。此处所定义的术语具有与本发明相关的领域中的普通技术人员所通常理解的含义。术语“一个”和“所述”，不是仅仅指代单个的实体，而是包括总类，采用所述总类中的一个具体例子进行示意。本发明的术语是用于描述本发明的特定的实施方案，但是除了如权利要求书所述的之外，采用他们的目的不是为了限制本发明。下面的术语的定义适用于整个说明书和权利要求书。
术语“盐水”是指其中具有至少一种溶解的电解质盐的水(例如，具有任意非零浓度，并且在一些实施方案中，其可为小于1000份/百万重量(ppm)，或者大于1000ppm，大于10,000ppm，大于20,000ppm，30,000ppm，40,000ppm，50,000ppm，100,000ppm，150,000ppm，或者甚至大于200,000ppm)。
术语“盐水的组成”是指溶解的电解质的种类和它们在盐水中的浓度。
术语“相容性信息”是指与溶液或分散体的相稳定性有关的信息。
术语“井下条件”是指通常在地下地层中所发现的温度、压力、湿度以及其他条件。
术语“均质的”是指在整体上为宏观均匀的，不易产生自发的宏观相分离。
术语“含烃地层”包括油气田中的含烃地层(即，地下含烃地层)和这种含烃地层的一部分(例如，岩心样品)二者。
术语“裂缝”是指人为裂缝。在油气田中，例如裂缝典型地是通过在地下的地质层中，以足以导致开裂的速率和压力(即，超过岩石强度)，注入压裂流体而形成的。
术语“可水解的硅烷基团”是指具有至少一个在pH为约2～约12下与水发生水解反应的Si-O-Z部分的基团，其中Z是H或取代或未取代的烷基或芳基。
术语“非离子”是指不含离子基团(例如，盐)或者在水中容易基本上离子化的基团(例如，-CO2H、-SO3H、-OSO3H、-P(＝O)(OH)2)的表面活性剂。
术语“正常的沸点”是指在一个大气压(100kPa)的压力下的沸点。
术语“聚合物”是指分子量至少为1000g/mol的分子，所述分子的结构包括实质上或概念上由具有相对低的分子量的分子所衍生的多个重复单元。
术语“聚合的”是指含有聚合物。
术语“溶剂”是指均质的液体物质(包括可与其混合的任何水)，其能在25℃下，至少部分溶解与之混合的非离子氟化聚合物表面活性剂。
术语“水混溶的”是指能在水中以所有比例溶解。
用于井的术语“产能”是指一口井生产烃的能力；即烃的流动速率与压力降的比值(即，每单位驱动力下的流量)，其中所述压力降是平均油藏压力与井底流压之间的差。
在本发明的方法的一些实施方案中，当所述流体与所述地层接触时，所述地层基本上不含沉淀的盐。本发明所用的术语“基本上不含沉淀的盐”是指当地层中的盐的含量，以足够的量被降低、溶解或置换，以致于其不影响所述含烃地层的产能。在一些例子中，沉淀的盐的量可为零。在一个例子中，基本上不含沉淀的盐是指盐的量小于在给定温度和压力下、比溶度积高5％的量。
本发明所用的术语“基本上不含表面活性剂”是指可以以不足以使流体具有浊点的量含有表面活性剂的流体，例如，当其为低于临界胶束浓度时。基本上不含表面活性剂的流体可为含有表面活性剂的流体，但是其含量不足以改变，例如处于井下条件下的含烃碎屑地层的润湿性。基本上不含表面活性剂的流体包括表面活性剂的重量百分含量低至0wt％的那些。
本发明的方法典型地在，例如提高在含烃地层的近井眼区域中存在盐水(以及任选的凝析物)的油和/或气井的产能中，是有用的。所述盐水可为原生水或非原生水，自由水(例如，窜流)或非自由水(例如，残留水)，自然产生的水或由在地层上进行的操作所产生的水(例如，由水性钻井流体或水性压裂流体所产生的水)。在一些实施方案中，所述盐水是原生水。申请人发现，令人吃惊的是，对实施本发明有用的流体典型地比甲醇更有效地溶解或置换含烃地层中的盐水。例如，当存在于含烃地层中的盐水具有高水平的盐度和/或当所述地层中存在高水平的水饱和度时，所述流体是有用的。本发明所述的流体可被用于置换或溶解地层中的盐水(以及任选的凝析物)，所述地层可预先用表面活性剂处理或不处理(例如，非离子氟化聚合物表面活性剂，例如2006年3月27日提交的美国专利申请No.11/390960中所描述的那些，其所公开的非离子氟化聚合物表面活性剂的制备和配制方法在此引入作为参考)。
在一些实施方案中，所述含烃地层包括干气气藏、湿气气藏、反凝析气藏、致密气藏、煤层气藏或储气库气藏中的至少一种。
在一些实施方案中，所述含烃地层具有至少一条裂缝。在一些实施方案中，所述裂缝中具有多种支撑剂。裂缝支撑剂材料典型地是作为水力压裂处理的一部分引入地层中的。现有技术中已知的示例性的支撑剂包括由如下物质制备的那些：沙子(例如，Ottawa，Brady或者Colorado Sands，通常是指具有不同比例的白沙和褐沙)、树脂涂覆的沙子、烧结的铝土矿、陶瓷(即，玻璃、晶态陶瓷、玻璃-陶瓷及其组合)、热塑性塑料、有机物质(例如，粉碎或压碎的坚果壳、种皮、水果核和经过处理的木材)和粘土。沙支撑剂可由，例如Badger Mining Corp.，Berlin，WI；Borden Chemical，Columbus，OH；和Fairmont Minerals，Chardon，OH获得。热塑性塑料支撑剂可由，例如Dow Chemical Company，Midland，MI；和BJ Services，Houston，TX获得。粘土基支撑剂可由，例如CarboCeramics，Irving，TX和Saint-Gobain，Courbevoie，法国获得。烧结的铝土矿陶瓷支撑剂可由，例如BorovichiRefractories，Borovichi，Russia；3M Company，St.Paul，MN；CarboCeramics；和Saint Gobain获得。玻璃泡和珠粒支撑剂可由，例如，Diversified Industries，Sidney，British Columbia，Canada；和3M Company获得。在一些实施方案中，所述支撑剂在地层和/或井眼中形成充填物。支撑剂可加以选择，使其与流体和本发明所述的组合物化学相容。可向地层中引入粒状固体，例如，作为水力压裂处理的一部分，可作为防沙处理(例如砾石充填或压裂充填)的一部分引入井眼/地层中防沙粒子。
本发明所用的各种模型盐水和处理流体可用任何适当的方法制备，所述方法包括，对其各种组分进行人工或机械摇动和/或搅拌。与含烃地层的温度和盐水组成有关的信息，典型地通过测量位于井眼中或附近的相关条件而获得，所述井眼位于含烃地层中的特定目的地质区域中(particular geologicalzone of interest)。合适的测量方法是本领域技术人员所已知的。在一些，例子中，对由含烃地层获得的数据进行其他处理(例如，计算机计算)可能是有用的，并且这种处理处于本发明的范围之内。
相容性信息可由各种方法获得，所述方法包括计算机模拟、物理测量或其组合。所述相容性信息可和单个的集合元素一样小(例如，在给定温度下，流体的组成与盐水和任选的凝析物之间的相容性的测量值)，或者其可含有任何较高数量的集合元素。典型地，流体组成的选择、以及待研究的温度和包括在相容性信息之内的结果，对根据本发明、实施该方法(但这不是必要条件)的本领域技术人员而言，是显而易见的。在一些实施方案中，所述相容性信息包括与模型盐水和模型处理流体所组成的混合物的盐沉淀相关的信息。
一种评价相容性的便利的方法包括：在给定温度下，将模型盐水和模型流体制剂组合(例如，在容器中)，然后混合所述模型盐水和模型流体制剂。随着时间的变化(例如，5分钟，1小时，12小时，24小时或者更长)，对混合物进行评价，以观察是否发生相分离或变浊，或者是否发生盐沉淀。通过调节模型盐水和/或模型流体制剂的相对用量，能够测定所述流体制剂在给定温度下的最大盐水置换能力(高于该值会发生相分离)。改变上述方法的温度，典型地可获得流体制剂作为给定井的处理流体的适应性的更完整的理解。此外，为了计算和/或测量模型盐水和模型流体制剂之间的相互作用，还可设想通过单纯参照先前测定的、采集的和/或制表显示的信息(例如，在手册或计算机数据库中)，人们能整体或部分获得相容性信息。
在一些实施方案中，处理流体是至少部分基于由此获得的相容性信息而选择的。一般地，应选择与由相容性信息集合得到的模型流体近似或者相同的处理流体，但这不是必要条件。例如，对成本、可用性、法规、可燃性和环境的关注，可能影响对用于测试和/或商业生产的处理流体的具体选择。
一旦选择，可对处理组合物进行进一步地评价；例如，通过注入由待处理地特定地质区域获得的试样(例如，岩心样品)，或者非常类似的试样。这可在实验室环境下，采用常规的技术进行，所述技术如Kumar等在“Improving the Gas and Condensate Relative Permeability Using ChemicalTreatments”，paper SPE 100529(于2006年5月15～17日、在Calgary，Alberta，Canada举行的2006 SPE Gas Technology Symposium上发表)中所描述的那些。
在一些实施方案中，本发明的方法包括：处理同时还含有凝析物的含烃地层，并且其中流体至少部分置换所述含烃地层中的凝析物。本领域技术人员将认识到，该方法可被用于处理井，也可用于在实验室中测试岩心和材料。
用本发明的组合物和方法处理的所述含烃地层，包括碎屑地层，可为气井，其能生产至少一种来自地层的气、水、气和水、液体水、气态水、在表面上凝析的水、混合的气或水。
在一些实施方案中，所述流体包括至少一种独立地具有2～25个(在一些实施方案中，为2～20个或者甚至为2～10个)碳原子的多元醇和/或多元醇醚。
如本发明中所用的指代流体的术语“多元醇”，是指由C、H和O原子组成的有机分子，这些原子通过C-H、C-C、C-O、O-H单键彼此连接，并且具有至少两个C-O-H基团。例如，可用的多元醇可具有2～8个碳原子或者具有2～6个碳原子；可用的多元醇醚可具有3～10个碳原子，例如3～8个碳原子或5～8个碳原子。示例性的有用的多元醇包括乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、1，3-丙二醇、三羟甲基丙烷、甘油、季戊四醇和1，8-辛二醇。
如本发明中所用的指代流体的术语“多元醇醚”，是指由C、H和O原子所组成的有机分子，这些原子通过C-H、C-C、C-O、O-H单键彼此连接，其至少在理论上，可由多元醇至少部分醚化而衍生。示例性的有用的多元醇醚包括二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、二丙二醇单甲醚和可由DowChemical Co.，Midland，MI，以“DOWANOL”的商标名获得的二醇醚。所述多元醇和/或多元醇醚可具有小于450°F(232℃)的正常沸点；例如，为了有利于在处理后从井中除去多元醇和/或多元醇醚。
在一些实施方案中，所述多元醇或多元醇醚为2-丁氧基乙醇、乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、1，3-丙二醇、1，8-辛二醇、二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚或二丙二醇单甲醚中的至少一种。
在一些实施方案中，所述流体进一步包括至少一种可具有高达为4个碳原子(包括4个碳原子)的单羟基醇、醚和/或酮。由定义能认识到，醚必须具有至少2个碳原子，酮必须具有至少3个碳原子。
在本发明中用于指代流体的术语“单羟基醇”，是指完全由C、H和O原子所形成的有机分子，所述原子通过C-H、C-C、C-O、O-H单键彼此连接、并且所述分子精确地具有一个C-O-H基团。示例性的具有1～4个碳原子的单羟基醇包括甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、1-丁醇、2-丁醇、异丁醇和叔丁醇。
在本发明中用于指代流体的术语“醚”，是指完全由C、H和O原子所形成的有机分子，所述原子通过C-H、C-C、C-O、O-H单键彼此连接，所述分子具有至少一个C-O-C基团。示例性的具有2～4个碳原子的醚包括乙醚、乙二醇甲醚、四氢呋喃、p-二噁烷、乙二醇二甲醚。
在本发明中用于指代流体的术语“酮”，是指完全由C、H和O原子所形成的有机分子，所述原子通过C-H、C-C、C-O单键和C＝O双键彼此连接，并且具有至少一个C-C(＝O)-C基团。示例性的具有3～4个碳原子的酮包括丙酮、1-甲氧基-2-丙酮和2-丁酮。
所述流体能起到，例如溶解或置换地层中凝析物的作用中的至少一种。在一些实施方案，本发明的方法典型地在处理含有凝析物的含烃地层中是有用的。在一些实施方案中，所述烃-地层基本上不含凝析物(即，不含有能影响所述地层产能的凝析物的蓄积)。
本发明所述的流体在提高其中具有盐水(以及任选的凝析物)的特定地层的烃产能方面有效性，典型地可通过所述流体溶解存在于地层中的盐水(以及任选的凝析物)的量的能力而确定。因此，在给定的温度下，典型地更需要具有较低盐水(和/或凝析物)溶解度(即，可溶解相对低的量的盐水或凝析物)的较大量的流体，而不是具有较高盐水(和/或凝析物)溶解度的流体的情况。
在一些实施方案中，可对实施本发明有用的流体可进一步包括水(例如，在流体中)。在一些实施方案中，本发明的流体基本上不含水(即，含有基于组合物的总重的少于0.1重量％的水)。
本发明的方法可用于，例如从含烃地下碎屑地层(在一些实施方案中，主要为砂岩)或者从含烃地下非碎屑地层(在一些实施方案中，主要是石灰岩)中，回收烃(例如，甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、己烷、庚烷或辛烷中的至少一种)。在一些实施方案中，所述含烃地层包括页岩、砾岩、硅藻土、沙子或砂岩中的至少一种。
参照图1，其示意了一个示例性的离岸油气平台，一般以10表示。半潜式平台12被置于水下的含烃地层14的中心之上，所述含烃地层14位于海床16之下。海下管道18从平台12的甲板20延伸至井口装置22，所述井口装置22包括防喷装置24。如图所示，平台12具有起重装置26和钻塔(derrick)28，用于提升或降低管柱如工作管柱(work string)30。
井眼32延伸穿过包括含烃地层14的各种地层。套管34通过水泥36被粘合在井眼32中。工作管柱30可包括各种工具，包括，例如，防沙筛组件38，其位于临近含烃地层14的井眼32中。同样从平台12延伸穿过井眼32的还有流体输送管40，其具有位于含烃地层14附近的流体或气体排放部件42，如图所示，还具有位于封隔器(packer)44和46之间的开采区48。当期望对开采区48附近的含烃地层14的近井眼区域进行处理时，工作管柱30和流体输送管40被下降，穿过套管34，直至防沙筛组件38以及流体排放部件42被置于具有开孔50的含烃地层14的近井眼区域的附近。然后，本发明所述的组合物从输送管40泵送下去，逐渐地处理含烃地层14的近井眼区域。
同样如图2所示，其描述了位于套管34的附近的处理区域，位于开孔50中的水泥36。在所述放大图中，显示了其中加有支撑剂60的裂缝57。如图所示，裂缝57与“压碎的区域”62和显示了未开采的含烃地层14的围绕井眼32的区域有关。破坏的区域64具有较低的渗透率，并且显示了其位于未开采的烃地层14和套管34之间。
尽管附图描述了离岸操作，本领域技术人员将会认识到，用于处理井眼的开采区的组合物和方法还可适用于陆上操作。同样地，尽管附图描述了垂直的井，本领域技术人员将会认识到，本发明的方法还可用于，例如偏斜井、斜井或水平井。
在图3中，显示了被用于确定底土层试样的渗透率的岩心驱油设备100的示意图。岩心驱油设备100包括正位移泵(型号No.1458；由General ElectricSensing，Billerica，MA获得)102以将流体103以恒定的速率注入流体储存器116。采用位于岩心保持器108之上的多个压力孔112，测量穿过岩心109的4个部分(每个长度为2英寸(5.1cm))的压力降。采用压力孔111来测量穿过整个岩心的压力降。采用两个回压调节阀(型号No.BPR-50；由Temco，Tulsa，OK获得)104、106，来分别调节岩心109的上游和下游的流动压力。流体的流动方向是穿过垂直的岩心，以避免气体的重力分层。高压岩心保持器(Hassler类，型号为UTPT-Ix8-3K-13，由Phoenix，Houston，TX获得)108，回压调节阀106，流体储存器116，和管道被置于测试温度下的压力-温度控制的烘箱中(型号DC 1406F；最大额定温度为650°F(343℃)，由SPXCorporation，Williamsport，PA获得)。
典型地，可相信在含烃地层与本发明的流体接触之后，留有一定的关井时间以进行混合(例如，紊流混合)，是所期望的。示例性设定时间包括数小时(例如，1～12小时)，约24小时，或者甚至几天(例如，2～10天)。
本领域技术人员，在回顾本发明公开的内容之后，将会认识到，在实施本发明时，可能要可虑各种因素，包括，例如组合物的离子强度、pH(例如，约4～约10的pH值)、和井眼处的径向应力(例如，约1巴(100kPa)～约1000巴(100MPa))。
典型地，在按照本发明处理之后，与处理之前的速率相比，然后会以提高的速率从井眼获得烃。在一些实施方案中，其中所述地层具有至少一条裂缝，在所述裂缝与所述组合物接触之前，所述裂缝具有至少一个第一传输率，并且在所述裂缝与所述组合物接触之后，所述裂缝具有至少一个第二传输率，并且其中所述第二传输率比所述第一传输率高至少5％(在一些实施方案中，至少高10％、20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％、90％、100％、110％、120％、130％、140％、或者甚至150％)。
本发明的方法可，例如，在实验室环境(例如，在含烃地层的岩心试样(即，一部分)上)或者在野外(例如，在位于井下的地下含烃地层上)实施。典型地，本发明的方法可用于井下条件，其压力为约1巴(100kPa)～约1000巴(100MPa)，温度为约100°F(37.8℃)～400°F(204℃)，尽管它们也可用于处理其他条件下的含烃地层。
除了盐水和/或凝析物，含烃地层中也可存在其他物质(例如，沥青质或水)。本发明的方法也可用于那些情况。
油气领域的技术人员所知的各种方法(例如，压力泵送)也可依照本发明使用以将含烃地下地层与流体接触。例如，盘管可被用来将所述流体传送给所述地层中的特定区域。在一些实施方案中，在实施本发明的过程中，可能期望将特定区域隔离(例如，采用常规的封隔器)，使其与所述流体接触。
本发明的优点和实施方案将在下文的实施例中进一步说明，但是这些实施例中所用的特定的物质和用量，以及其他条件和细节，不应当被解释为是对本发明的不恰当的限制。除非另有说明，实施例和说明书的其他部分中的所有的份数、百分数、比例等，都是基于重量的。
实施例1
非离子氟化聚合物表面活性剂(“非离子氟化聚合物表面活性剂A”)基本上是按照美国专利No.6,664,354(Savu)的实施例4制备的，除了采用15.6克(g)50/50的石油醚/有机过氧化物引发剂(叔丁基过氧化-2-乙基己酸酯，由Akzo Nobel，Arnhem，荷兰获得，商标名为“TRIGONOX-21-C50”)代替2，2′-偶氮二异丁腈，并且在装料中加入9.9g 1-甲基-2-吡咯烷酮。
从源岩块上切下尺寸如下所述的岩心。所述岩心在100℃的烘箱中干燥24小时，然后称重。然后，所述岩心用聚四氟乙烯(PTFE)、铝箔缠绕，用热缩管热缩缠绕(可由Zeus，Inc.，Orangeburg，SC，以商标“TEFLON HEATSHRINK TUBING”获得)。将缠绕的岩心放入处于试验温度下的烘箱中的岩心保持器中。
岩心驱油方法是在砂岩上，通过引入气体和凝析物流体，然后引入水而实施的。所述方法采用储存温度为175°F(79.4℃)的Berea砂岩岩心实施。
初始气体渗透率是在75°F(23.9℃)下采用氮气测量的。通过将已测量体积的盐水注入抽真空的岩心中，得到19％的初始盐水饱和度。在75°F(23.9℃)下采用氮气，测量初始水饱和度下的气体相对渗透率。表1(下文)总结了岩心的性质和条件。
制备了表现出反气体凝析行为的合成烃混合物。表2(下文)给出了所述合成气体混合物的组成。用所述流体混合物，采用动态灌注法(dynamicflashing method)，进行两相驱油(所述方法也被称为假稳态法)，用流体进行灌注，使其流经上游的回压调节阀106，其压力被设定为高于露点，为5100psig(35.2MPa)，到达岩心，岩心压力由下游回压调节阀104设定为低于露点。该步骤是在岩心压力为420psig(2.9MPa)下进行的。表3(下文)总结了处理前两相流动的结果。
然后，用18倍于孔体积的表4(下文)给出的组合物处理所述岩心，然后关井15小时。然后，在与所述处理前两相流动相同的条件下，进行气体和凝析物的稳态两相流动。表3(下文)总结了所述处理后两相流动的结果。结果显示，化学处理提高了气体和凝析物的相对渗透率，提高系数为约1.9。
接着，在盐水的分流量为0.038下，注入两倍于孔体积的三相气体、凝析物和盐水以测试自由水对所述处理的影响。随后，用流体冲洗(组成在表5(下文)给出)，以从岩心中除去盐水，最后用相同的气体凝析物流体混合物进行两相流动(凝析物驱-3)。表3(下文)总结了凝析物驱-3的结果。发现，提高系数约为2。尽管不希望被理论所束缚，可相信这些结果表明，如果含气区域被，例如由于穿过井眼的来自于被相同的井所穿入的较深的含水区域的自由水入侵，由于水的阻塞作用所导致的破坏可通过在被处理气体区域注入溶剂而得到完全的逆转。
接着，通过将1倍于孔体积的100％的盐水注入到相同的岩心中，对自由水所造成的水阻塞破坏，进行类似的但是更严格的测试。然后，用表5(下文)所述的流体对岩心进行驱油，以冲洗出盐水，然后再一次采用相同的稳态两相气体凝析物流体混合物，直至建立气体和凝析物的稳态流动(凝析物驱-4)。表3(下文)总结了凝析物驱-4的结果。这次的提高系数约为1.9。
表1
| 岩心 | Berea砂岩 |
| 长度，英寸(cm) | 8 |
| 直径，英寸(cm) | 1(2.54) |
| 孔隙率，％ | 20 |
| 孔体积，cc | 20.6 |
| Swi，％ | 19 |
| 温度，°F(℃) | 175(79.4) |
| k，md | 217 |
表2
| 组分 | mol％ |
| 甲烷 | 89 |
| 正丁烷 | 5.0 |
| 正庚烷 | 2.5 |
| 正癸烷 | 2.5 |
| 正十五烷 | 1 |
表3
| krg | kro | 提高系数 | |
| 处理前两相流动 | 0.065 | 0.025 | 无法获得 |
| 处理后两相流动 | 0.123 | 0.047 | 1.88 |
| 凝析物驱-3 | 0.134 | 0.052 | 2.05 |
| 凝析物驱-4 | 0.121 | 0.047 | 1.86 |
表4
| 组分 | wt％ |
| 非离子氟化聚合物表面活性剂A | 2 |
| 2-丁氧基乙醇 | 69 |
| 乙醇 | 29 |
表5
| 组分 | wt％ |
| 2-丁氧基乙醇 | 70 |
| 乙醇 | 30 |
实施例2
相容性测试。进行操作以确定表6(下文)中每种盐水的量，其中流体在不同比例下溶解在该盐水中。采用3.0克含丙二醇(PG)和异丙醇(IPA)的流体，其比例如表7(下文)所示(盐水1-2)。在137℃下，以0.3克的量加入盐水，以达到不溶解点(即，用以确定何时能观察到盐沉淀(ppt)或者浑浊)。结果列于下表7和表8中。
表6
| 盐水 | ％固体 | ％NaCl | ％CaCl |
| 1 | 21.7 | 16.5 | 5.2 |
| 2 | 21.7 | 20.63 | 1.34 |
| 3 | 24.3 | 22.8 | 1.5 |
| 4 | 24.3 | 18.48 | 5.82 |
表7
表8
该相容性信息可被用来选择处理流体，所述处理流体用于处理具有与盐水1、2、3或4类似的组成的盐水的含烃地层。
实施例3
采用3.0克含有70重量％的丙二醇(PG)和30重量％的异丙醇(IPA)的流体。在160℃下，以0.25克的量，加入水中含有18重量％的氯化钠的盐水，直至加入的量为3.0克。没有观察到盐沉淀。基于该相容性信息，含有约70/30PG/IPA的流体，可被用来处理用含有18重量％的氯化钠的50％盐水饱和的含烃地层。
与之相比，当所述步骤是在160℃下，将0.25g的盐水加入甲醇中时，发生了沉淀。
应当理解，本发明所述的特定的实施方案，是示例性的，而不是对本发明的限制。本发明的主要特征可用于各种实施方案中，而不偏离本发明的范围。本领域技术人员将会认识到或者能够确定，仅仅采用常规的试验手段，可以获得本发明所述的特定步骤的许多等同方式。应当认为，这些等同方式处于本发明的范围之内，并且被权利要求书所覆盖。
所用的措辞“一”，当在权利要求书和/或说明书中与术语“包括”一起使用时，可表示“一个”，但是也和“一个或多个”、“至少一个”和“一个或多于一个”的含义相同。权利要求书中所用的术语“或者”被用来指代“和/或”，除非明确指出其指代的仅仅是可选择的方式或者互相排斥的可选择的方式，尽管公开的内容支持仅仅为可选择的方式和“和/或”这两种定义。在整个申请中，术语“约”被用来表示包括设备、用来测定所述值的方法的多种固有偏差在内的值。
本发明所用的术语“或其组合”是指，该术语之前所列的各项目的所有的排列和组合。例如，“A、B、C、或其组合”是指，包括下述中的至少一种：A、B、C、AB、AC、BC、或ABC；如果在特定的上下文中，次序很重要的话，还指代BA、CA、CB、CBA、BCA、ACB、BAC、或CAB。继续该例子，明显包括含有如下组合，所述组合包括含有一种或多种项目或项的重复，如BB、AAA、MB、BBC、AAABCCCC、CBBAAA、CABABB等。本领域技术人员将会认识到，典型地，任意组合种的项目或项的数量没有限制，除非上下文另有明示。
Claims (29)
1.一种处理具有至少一种第一气体渗透率的含烃地层的方法，所述方法包括：
在含烃地层中注入流体，其中所述流体包括至少一种来自第I组、第II组和第III组中至少两组的材料，其中：
第I组是多元醇或多元醇醚，其中，所述多元醇和多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；
第II组是单羟基醇、醚或酮，其中，所述单羟基醇、醚和酮独立地具有1～4个碳原子；或者
第III组是甲苯、柴油、庚烷、辛烷或凝析物，
其中，所述流体起到对所述含烃地层中的的至少一种盐水或凝析物的溶解或置换作用中的至少一种，其中，所述流体不含具有全氟烷基亚磺酰氨基的非离子聚合物表面活性剂，其中，在将所述流体注入所述地层之后，所述含烃地层具有至少一种第二气体渗透率，并且其中所述第二气体渗透率比所述第一气体渗透率至少高5％。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述气体渗透率是气体相对渗透率。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中所述流体包括多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇和多元醇醚独立地具有2～25个碳原子。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述多元醇或多元醇醚为2-丁氧基乙醇、乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、1，3-丙二醇、1，8-辛二醇、二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、或二丙二醇单甲醚中的至少一种。
5.如权利要求1～4所述的方法，其中所述流体进一步包括至少一种单羟基醇、醚或酮，其中所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子。
6.如权利要求1～5所述的方法，其中所述流体包括乙醇或异丙醇中的至少一种。
7.如权利要求1～6所述的方法，其中所述流体至少部分溶解所述含烃地层中的盐水。
8.如权利要求1～7所述的方法，其中所述第二气体渗透率比第一气体渗透率至少高10％。
9.如权利要求1～8所述的方法，所述方法进一步包括：在注入所述流体之后，从穿透所述含烃地层的井眼获得烃。
10.如权利要求1～9所述的方法，其中所述含烃地层是碎屑地层。
11.如权利要求1～10所述的方法，其中所述含烃地层是非碎屑地层。
12.如权利要求1～11所述的方法，其中所述流体不含有机硅化合物。
13.一种处理含烃地层的方法，所述方法包括：将所述含烃地层与流体接触，其中所述流体包括：
多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和
单羟基醇、醚或酮中的至少一种，其中所述单羟基醇、醚和酮独立地具有1～4个碳原子，
其中，所述流体不含具有全氟烷基亚磺酰氨基的非离子聚合物表面活性剂，并且其中所述多元醇或多元醇醚中的至少一种在所述流体中以基于所述流体总重的至少50重量％的量存在。
14.如权利要求13所述的方法，其中，在所述含烃地层与所述流体接触之前，所述含烃地层具有至少一种第一气体渗透率；并且在所述含烃地层与所述流体接触之后，具有至少一种第二气体渗透率，并且其中所述第二气体渗透率比第一气体渗透率至少高5％。
15.如权利要求13～14所述的方法，其中所述气体渗透率是气体相对渗透率。
16.如权利要求13～15所述的方法，其中所述流体进一步包括甲苯、柴油、庚烷、辛烷或凝析物中的至少一种。
17.如权利要求13～16所述的方法，其中所述多元醇或多元醇醚为2-丁氧基乙醇、乙二醇、丙二醇、聚丙二醇、1，3-丙二醇、1，8-辛二醇、二乙二醇单甲醚、乙二醇单丁醚、或二丙二醇单甲醚中的至少一种。
18.如权利要求13～17所述的方法，其中所述流体包括乙醇或异丙醇中的至少一种。
19.如权利要求13～18所述的方法，其中所述含烃地层是碎屑地层。
20.如权利要求13～19所述的方法，其中所述含烃地层是非碎屑地层。
21.如权利要求13～20所述的方法，其中所述含烃地层具有至少一条裂缝，所述方法进一步包括将所述裂缝与所述流体接触。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述裂缝中具有多种支撑剂。
23.如权利要求13～22所述的方法，其中所述流体不含有机硅化合物。
24.一种处理具有盐水、至少一种温度和至少一种第一气体渗透率的含烃地层的方法，所述盐水具有至少一种组成，所述方法包括：
获取处于至少一种模型温度下的至少一种模型盐水和至少一种模型流体的相容性信息，其中每种模型盐水独立地具有一种组成，所述组成是至少部分基于地层盐水组成而选择的，其中每种模型温度是独立地至少部分基于所述地层温度而选择的，并且其中每种模型流体独立地包括：
多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和
单羟基醇、醚或酮中的至少一种，其中所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子；
至少部分基于所述相容性信息，选择用于处理含烃地下地层的处理流体，其中所述处理流体不含具有全氟烷基亚磺酰氨基的非离子聚合物表面活性剂；和
将所述含烃地层与所述处理流体接触，其中，当所述流体与所述含烃地层接触时，所述地层具有至少一种第二气体渗透率，并且其中所述第二气体渗透率比所述第一气体渗透率至少高5％。
25.如权利要求24所述的方法，其中所述气体渗透率是气体相对渗透率。
26.如权利要求24～25所述的方法，其中所述处理流体与所述至少一种模型流体具有相同的组成。
27.如权利要求24～26述的方法，其中所述含烃地层是碎屑地层。
28.如权利要求24～27所述的方法，其中所述含烃地层是非碎屑地层。
29.一种处理含烃地层的方法，所述方法包括：将所述含烃地层与一种流体接触，其中，所述流体基本上由如下物质组成：
多元醇或多元醇醚中的至少一种，其中，所述多元醇或多元醇醚独立地具有2～25个碳原子；和
单羟基醇、醚或酮中的至少一种，其中所述单羟基醇、醚或酮独立地具有1～4个碳原子，并且
其中所述多元醇或多元醇醚中的至少一种以基于所述流体的总重的至少50重量％的量存在。
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