CN102643636A

CN102643636A - 一种热力采油辅助增效化学剂

Info

Publication number: CN102643636A
Application number: CN2012101037216A
Authority: CN
Inventors: 崔盈贤; 向问陶; 张健; 赵文森; 杨光
Original assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Institute Co Ltd
Current assignee: China National Offshore Oil Corp CNOOC; CNOOC Research Institute Co Ltd
Priority date: 2012-04-10
Filing date: 2012-04-10
Publication date: 2012-08-22
Anticipated expiration: 2032-04-10
Also published as: CN102643636B

Abstract

本发明公开了一种热力采油辅助增效化学剂。该化学剂由组分A、组分B和组分C组成；所述组分A为石油酸盐表面活性剂溶液；所述石油酸盐表面活性剂溶液是由原油与脱酸剂经反应得到的；所述组分B为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵和亚硝酸钠中至少三种物质组成；所述组分C为有机金属盐或离子液体。本发明具有以下效果：本发明提供的热力采油辅助增效化学剂中三种组分皆价廉易得、单一作用互为补充、协同增效，稠油注热、焖井和采油阶段，近井区域油层自生表面活性剂、气体和催化剂都发挥作用，达到稠油乳化降粘、气驱效果和催化改质降粘，远井区域自生表面活性剂和产生气体发挥主导作用，实现稠油溶气膨胀降粘或油层产气增强稠油低温乳化降粘等效果。

Description

一种热力采油辅助增效化学剂

技术领域

本发明涉及一种稠油增效开采化学剂，具体涉及一种热力采油辅助增效化学剂。

背景技术

稠油在世界油气资源中占有较大的比例，我国稠油主要分布在胜利、辽河、河南、新疆及渤海等油田。目前开采稠油主要方法为蒸汽驱和蒸汽吞吐。在常规蒸汽开采过程中，由于稠油与蒸汽密度和粘度的差异，一方面常常导致蒸汽重力超覆和指进，使注蒸汽开采体积波及系数降低。另一方面，即使在蒸汽所波及的区域，由于受岩石-原油-水体系界面特性的影响，有很大一部分稠油不能从岩石表面剥离下来，降低了原油的最终采收率。因此为解决上述问题，发展了热/化学驱油技术，按应用于油田不同开发时期可以分为两种：一种是改善原有技术，在稠油开采初始阶段直接应用；另一种是在其他技术应用之后为提高稠油采收率而进行的接替技术。热-化学采油是改善单一热采效果的复合技术，目前在陆地油田已现场应用。申请号为200810015696.X的专利申请公开了一种利用油溶性复合降粘剂和二氧化碳辅助水平井热采开发的热化学辅助强化蒸汽驱油方法，在稠油油藏油层下部钻水平井，周期性地将油溶性复合降粘剂、液态二氧化碳和蒸汽以段塞形式顺序注入水平井中，经过关井焖井、开井放喷后，在水平井内下泵连续采油。申请号为03137611.8的专利申请公开了一种用于开采稠油的化学热稠油开采方法，将由一定质量浓度的双氧水加入适量稠化剂制成的氧化体系药液和由一定质量浓度的联氨加入适量稠化剂制成的还原体系药液按一定比例以段塞的形式注入地层，利用它们在地层中化学反应产生的热量和气体利于稠油开采。申请号为93102899.X的专利申请公开了一种用于油田注水井的热化学助驱剂增注驱油方法，通过向注水井内同时注入亚硝酸钠水溶液和与之化学物质的量相同的铵盐水溶液，施工后关井待反应完成再恢复注水，在疏通地层、选择性调整注水井地层的吸水剖面和提高注水量、增强驱油增加油井产量等方面都具有较明显效果。申请号为200710003100.X和200610170673.7的专利申请公开了一种用于热力采油的高效降粘剂和降凝剂。申请号为200910306222.5的专利申请公开了一种稠油热采封窜剂，用于一些气窜井严重的热采井实施深部。文献(曹斌，周长城，卢凯.稠油注蒸汽化学辅助裂解降粘技术应用[J].中国高新技术企业，2009，(20)：64-65)结合曙光地区稠油物性，在催化作用下使注入油层的蒸汽与稠油在分子水平上发生化学变化，改变稠油重质组分含量，有效降低稠油粘度，经过现场应用取得了一定效果。文献(刘洋.稠油注蒸汽层内化学辅助裂解降粘矿场先导性试验[J].内蒙古石油化工，2009，(4)：74-76)采用了注蒸汽层内化学辅助裂解降粘工艺，在胜利孤东油田2口超稠油井进行了注蒸汽层内化学辅助裂解降粘工艺先导性试验，结果表明注蒸汽层内化学辅助裂解降粘技术可以取代传统的蒸汽吞吐热力采油技术维持正常生产，试验油井降粘率达80％以上，单井日产油增产60％以上，降粘增油效果明显。Mbba等人报道在MidwaySunset油田进行过热-化学复合采油技术试验，有80％的试验井提高了产量。Shedid对使用蒸汽和低浓度碱表面活性剂混合物开采更多原油的优化蒸汽驱工艺进行过探索。

纵观所有的稠油热-化学采油技术，加入化学剂后，皆表现出较好的改善单一热采效果的作用，但目前大多热采辅助化学剂多与温度、成本、安全性、可操作性及来源等因素相连，现场应用将会受到一定影响，尤其在运输便利性、空间或承重、现场安全性或化学剂用量等受限的海上油田或陆地偏远油田的应用将具有更大的局限性，另外，对温度有要求的化学剂在远井地带因油层热流体温度降低时如何确保更持久的发挥辅助热采增效作用更是需要着重考虑的，因此研究一种价格低廉、来源广泛、作用时效更持久的稠油热采辅助增效化学剂是很有必要的。

发明内容

本发明的目的是提供一种热力采油辅助增效化学剂。

本发明所提供的一种热力采油辅助增效化学剂，由组分A、组分B和组分C组成；

所述组分A为石油酸盐表面活性剂的溶液；所述石油酸盐表面活性剂的溶液是由稠油与脱酸剂经反应得到的；

所述组分B为碳酸氢铵、碳酸铵、碳酸氢钠、氯化铵和亚硝酸钠中至少三种物质组成；

所述组分C为有机金属盐或离子液体；

所述增效化学剂中所述组分A的质量百分含量以其中的石油酸盐表面活性剂计为0.65％～0.8％，所述组分B的质量百分含量为5％～10％，所述组分C的质量百分含量为0.5％～1.5％。

上述的热力采油增效化学剂中，所述组分A的质量百分含量以其中的石油酸盐表面活性剂计具体可为0.65％、0.7％或0.8％，所述组分B的质量百分含量具体可为5％、8％或10％；所述组分C的质量百分含量具体可为0.5％、1.0％或1.5％。

上述的热力采油增效化学剂中，所述脱酸剂与所述原油中酸的摩尔份数比可为(1.1～1.5)∶1，具体可为1.1∶1、1.3∶1或1.5∶1；所述组分A来源于油田现场，来源充足，且所需脱酸剂用量少，经济性高，原油脱酸过程体系内自生石油酸盐表面活性剂，比市售表面活性剂价格更低廉，其亲油基来源于稠油，与稠油结构相似，对稠油起到更好的乳化降粘效果；另外，富余脱酸剂在油层推进过程中可进一步生成表面活性剂来强化驱油效果；稠油在油层脱酸，还可缓解其在管道输送或加工过程中石油酸腐蚀设备问题，降低维护费用。

上述的热力采油增效化学剂中，所述脱酸剂可为有机胺和碱性盐类中至少一种的乙醇水溶液。

上述的热力采油增效化学剂中，所述有机胺具体可为聚乙烯胺或乙醇胺；所述碱性盐类具体可为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠或醋酸钠。

上述的热力采油增效化学剂中，所述脱酸剂中，乙醇与水的体积份数比可为(0.25～0.65)∶1，具体可为0.25∶1、0.5∶1或0.65∶1。

上述的热力采油增效化学剂中，所述组分B为产气类化学剂，温度80℃以上即可产生二氧化碳和氮气等，稠油溶解气体有助于其降粘，提高采油效率，同时伴随体系产气(有搅拌效果)增强油水乳化，可使所述组分A更好的发挥乳化降粘作用，进一步提高稠油采收率；更为重要的是，所述B组分产生气体并不是唯一的目的，其中含有的碱性铵盐、氯化铵及亚硝酸盐等还具有协同作用，NH₄Cl可防止油气层中粘土矿物水化膨胀和分散运移，亚硝酸盐可借助于水中溶解氧在金属表面生成氧化物，从而形成保护膜缓解热采设备腐蚀，碱性铵盐又可作为脱酸剂的一种成分，剩余部分辅助生成更多的石油酸盐表面活性剂；因此所述组分B具有气驱辅助热采增效、热采设备和储层保护及强化自生表面活性剂乳化降粘效果等多重作用。

上述的热力采油增效化学剂中，所述有机金属盐可为铁、钴、镍、锰、铜、钌和钯中至少一种金属离子的草酸盐、油酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐或邻苯二甲酸盐。

上述的热力采油增效化学剂中，所述离子液体可为铜、镍、锡、钌、钯、钼、铁和锌中至少一种金属离子的烷基咪唑类离子液体或季铵盐类离子液体；所述组分C的成本低廉，较水热裂解和其它辅助注蒸汽采油催化剂，其催化温度更低，较低温度(＜150℃)下即可激发其活性，实现稠油不可逆降粘，提高稠油采收率，同时降低了注热能耗，经济性提高，施工作业安全性增强(尤其对于空间受限的海上油田实施热采作业)。

上述的热力采油增效化学剂中，所述原油具体可为脱气稠油。

本发明具有以下有益效果：本发明提供的热力采油辅助增效化学剂中三种组分皆价廉易得、单一作用互为补充、协同增效，稠油注热、焖井和采油阶段，近井区域油层自生表面活性剂、气体和催化剂都发挥作用，达到稠油乳化降粘、气驱效果和催化改质降粘，远井区域自生表面活性剂和产生气体发挥主导作用，实现稠油溶气膨胀降粘或油层产气增强稠油低温乳化降粘等效果，另外改质后较低粘度稠油向前推进对深部稠油起到一定的稀油稀释作用，对稠油驱替和回吐都有利。因此，本发明所提供的热力采油辅助增效化学剂一定程度上缓解了热流体温度梯度带来的负面影响，使注热作用范围更广，时效性更久。

具体实施方式

下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。

下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。

实施例1、增效化学剂的制备

组分A：取某油田脱气稠油与碳酸钠-乙醇水溶液(其中，乙醇与水的体积份数比为0.25∶1)脱酸剂体系进行反应得到石油酸盐表面活性剂溶液，其中该脱酸剂与脱气稠油中酸的摩尔比为1.1∶1；

组分B为碳酸氢铵、碳酸铵和碳酸氢钠的混合物；组分C为草酸铁；

将上述组分A、组分B和组分C进行混合并搅拌均匀即得增效化学剂，其中，组分A的质量百分含量以其中的石油酸盐表面活性剂计为0.65％，组分B的质量百分含量为5％，组分C的质量百分含量为0.5％。

实施例2、增效化学剂的制备

组分A：取某油田脱气稠油与乙醇胺-乙醇水溶液(其中，乙醇与水的体积份数比为0.5∶1)脱酸剂体系进行反应得到石油酸盐表面活性剂溶液，其中该脱酸剂与脱气稠油中酸的摩尔比为1.5∶1；

组分B为碳酸氢铵、碳酸铵和碳酸氢钠的混合物；组分C为[Et₃NH]SnCl₃；

将上述组分A、组分B和组分C进行混合并搅拌均匀即得增效化学剂，其中，组分A的质量百分含量以其中的石油酸盐表面活性剂计为0.8％，组分B的质量百分含量为8％，组分C的质量百分含量为1.0％。

实施例3、增效化学剂的制备

组分A：取某油田脱气稠油与聚乙烯胺-乙醇水溶液(其中，乙醇与水的体积份数比为0.65∶1)脱酸剂体系进行反应得到石油酸盐表面活性剂溶液，其中该脱酸剂与脱气稠油中酸的摩尔比为1.3∶1；

组分B为碳酸氢铵、碳酸铵和碳酸氢钠的混合物；组分C为[Et₃NH]FeCl₃；

将上述组分A、组分B和组分C进行混合并搅拌均匀即得增效化学剂，其中，组分A的质量百分含量以其中的石油酸盐表面活性剂计为0.7％，组分B的质量百分含量为10％，组分C的质量百分含量为1.5％。

实施例4、实施例1-3制备的增效化学剂的应用

以海上某油田(油藏温度为55℃)脱气稠油为例，其粘度为540mPa.s，酸值为3.34mgKOH/g。

设计恒温热水驱油方案，以0.5mL/min的速率在室内进行非稳态恒速法驱油实验，驱替至产出液含水＞99.5％为止，一是开展55℃恒温水驱实验，二是开展55℃恒温水+实施例1-3制备的增效化学剂开展水驱实验，前后两种驱油效率分别为30.5％、36.6％、37.2％和37.5％。

实施例5、实施例1-3制备的增效化学剂的应用

设计恒温热水驱油方案，以0.5mL/min的速率在室内进行非稳态恒速法驱油实验，驱替至产出液含水＞99.5％为止，一是开展115℃恒温水驱实验，三是115℃恒温水+实施例1-3制备的增效化学剂开展水驱实验，前后两种驱油效率分别为53.4％、63.8％、65.0％和67.6％。

实施例6、实施例1-3制备的增效化学剂的应用

设计存在温度梯度的热水驱油方案，将实施例1-3制备的增效化学剂加入水中，水溶液先经95～150℃温度作用后，再降至55℃开展水驱实验(其中催化改质剂提前加入到稠油中，进行95～150℃改质)，驱油效率分别为43.9％、45.5％和47.2％。

Claims

1.一种热力采油辅助增效化学剂，其特征在于：所述增效化学剂由组分A、组分B和组分C组成；

所述组分A为石油酸盐表面活性剂的溶液；所述石油酸盐表面活性剂的溶液是由原油与脱酸剂经反应得到的；

所述组分C为有机金属盐或离子液体；

所述增效化学剂以所述组分A的质量百分含量以其中的石油酸盐表面活性剂计为0.65％～0.8％，所述组分B的质量百分含量为5％～10％，所述组分C的质量百分含量为0.5％～1.5％。

2.根据权利要求1所述的增效化学剂，其特征在于：所述脱酸剂与所述原油中酸的摩尔份数比为(1.1～1.5)∶1。

3.根据权利要求1或2所述的增效化学剂，其特征在于：所述脱酸剂为有机胺和碱性盐类中至少一种的乙醇水溶液。

4.根据权利要求3所述的增效化学剂，其特征在于：所述有机胺为聚乙烯胺或乙醇胺；所述碱性盐类为碳酸铵、碳酸氢钠、碳酸钠或醋酸钠。

5.根据权利要求3或4所述的增效化学剂，其特征在于：所述脱酸剂中，乙醇与水的体积份数比为(0.25～0.65)∶1。

6.根据权利要求1-5中任一所述的增效化学剂，其特征在于：所述有机金属盐为铁、钴、镍、锰、铜、钌和钯中至少一种金属离子的草酸盐、油酸盐、乙酸盐、苯甲酸盐或邻苯二甲酸盐。

7.根据权利要求1-6中任一所述的增效化学剂，其特征在于：所述离子液体为铜、镍、锡、钌、钯、钼、铁和锌中至少一种金属离子的烷基咪唑类离子液体或季铵盐类离子液体。

8.根据权利要求1-7中任一所述的增效化学剂，其特征在于：所述原油为脱气稠油。