CN103275687B - 一种稠油冷采剂、其制备方法及其应用 - Google Patents
一种稠油冷采剂、其制备方法及其应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明涉及一种稠油冷采剂、其制备方法及其应用,本发明所述冷采剂由如下质量百分比组分制成:10~15%氨基磺酸镍、6~10%软脂酸、10~15%螯合分散剂、6~10%磺酸盐分散剂,余量为水。本发明所述冷采剂在不注汽条件下,利用冷采剂技术特性,实现地层稠油冷采。
Description
技术领域
本发明是关于一种稠油冷采剂、其制备方法及其应用。
背景技术
辽河油田稠油产量占总产量的70%以上,目前辽河油田稠油开采的主要方式是蒸汽吞吐,随着勘探开发的不断发展,油田开采到中、后期,高含水、高采出程度,使得蒸汽吞吐效果越来越差,有近26%的油井(全油田稠油井6560口)失去继续采取蒸汽吞吐经济开采价值,又因稠油在油层温度下难流动,不易被采出,加上吞吐过程中油层造成的各种堵塞,开采效果很差。为了改善提高蒸汽吞吐效果,现场采用各种注汽添加剂,如分散剂、降粘剂、高温防破乳、薄膜扩展剂等,由于目前药剂性能的单一性,复合使用的不配伍性等原因,现场所用药剂远远满足不了稠油开采技术的实际需要。如,稠油稀释剂,虽可以溶解沥青、胶质,降低稠油粘度,然而对蒸汽吞吐过程中产生的伤害没有任何效果;稠油乳化降粘剂,虽可以降低稠油粘度,然而对蒸汽吞吐过程中产生的伤害没有任何效果,反而易对储层产生乳液堵塞、造成粘土膨胀伤害。为此需要研制开发出一剂多效的复合药剂,既能解除吞吐过程中造成的各种伤害,也能在油层条件下对稠油具有显著的降粘效果,实现稠油冷采,最大限度采出地层稠油。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种稠油冷采剂,其在油层条件下大幅度降低原油粘度的同时,还具有解除近井附近各种堵塞,抑制粘土膨胀,提高地层渗透率,最大限度提高吞吐后期单井产量。
本发明的另一目的在于提供所述冷采剂的制备方法。
本发明的再一目的在于提供所述冷采剂在油井开采中的应用。
为达上述目的,一方面,本发明提供了一种稠油冷采剂:所述冷采剂由如下质量百分比(m/v)组分制成:10~15%氨基磺酸镍、6~10%软脂酸、10~15%螯合分散剂、6~10%磺酸盐分散剂,余量为水。
其中以配制的冷采剂总体积为100%计。
根据本发明的具体实施方案,本发明优选所述螯合分散剂为C2H8O7P2;所述磺酸盐分散剂为甲基丙烯磺酸钠CH2C(CH3)CH2SO3Na。
所述氨基磺酸镍分子式为H4N2NiO6S2;所述软脂酸分子量为CH3(CH2)14.COOH。
根据本发明的具体实施方案,本发明优选所述冷采剂由如下组分制成:氨基磺酸镍10%、软脂酸6%、螯合分散剂10%、磺酸盐分散剂6%,余量为水。
本发明经过大量实验发现,现有技术的冷采剂采用乙二胺四乙酸二钠同时对溶液中钙、镁,特别是铁也具有强络合性。但是,当地层水矿化度大于3500mg/l时,乙二胺四乙酸二钠失去对原油中金属元素镍的络合,降粘效果失效。然而,氨基磺酸镍具有很强的选择性,只对金属元素镍具有强络合吸附性,而对溶液中钙、镁、铁等不具有络合性。
分析结果见表1。
表1溶液氨基磺酸镍、乙二胺四乙酸二钠处理前后离子含量测定结果
稠油冷采剂,是从分析原油分子结构链上部分过渡金属元素对原油粘度影响,利用物理化学方法控制改变“目标”元素含量变化,从而降低稠油粘度。室内研究结果表明:原油粘度除与原油中沥青质含量有关外,与原油中部分金属含量有关,借助目前最先进分析测试手段,对原油中34种元素进行分析,分析中得出有两种元素(Ni,V),简称“目标”元素,对原油粘度影响最大,室内测试结果见表2。
表2原油粘度、元素含量测定数据表
本发明主要研究内容是通过分析“目标”元素含量、价态、配位体数量,通过控制、改变原油中“目标”元素含量,定量得出造成原油粘度大的根源。
在室内模拟实验反复研究基础上,利用物理、化学反应机理,借助金属元素络合、絮凝反应等,并结合蒸汽吞吐过程中的各种伤害原因,根据化学药剂的“协同作用”及相似相溶原理,研制开发出本发明的稠油冷采剂。
本发明的冷采剂可以按照现有技术类似产品的制备方法进行制备,然而为了进一步提高产品的性能,本发明优选采用如下方法制备:
(1)称取氨基磺酸镍,搅拌下加入水中,搅拌均匀;
(2)称取软脂酸,搅拌下加入到步骤(1)的溶液中,搅拌均匀;
(3)称取螯合分散剂,搅拌下加入到步骤(2)的溶液中,搅拌均匀;
(4)称取磺酸盐分散剂,搅拌下加入到步骤(3)的溶液中,搅拌均匀,补充剩余的水,继续搅拌,即得所述冷采剂。
其中优选步骤(1)中加入氨基磺酸镍的操作在常温下进行,加入后将溶液升温至80℃,继续搅拌45min;步骤(2)中80℃加入软脂酸后搅拌30min;步骤(3)中80℃加入螯合分散剂后继续搅拌60min,并将溶液温度降至40℃;步骤(4)中40℃加入磺酸盐分散剂并搅拌15min,补充剩余的水后继续搅拌45min,降至室温,得所述冷采剂。
其中再优选所述冷采剂是按照以下方法制备的,该方法包括如下步骤:
(1)称取氨基磺酸镍,在60转/分钟搅拌条件下加入水中,升温至80℃,继续搅拌45min;
(2)称取软脂酸,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(1)的溶液中,维持80℃继续搅拌30min;
(3)称取螯合分散剂,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(2)的溶液中,维持80℃继续搅拌60min,并降温至40℃;
(4)称取磺酸盐分散剂,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(3)的溶液中,维持40℃搅拌15min,补充剩余的水,维持40℃继续搅拌60min,降温至室温,得所述冷采剂。
另一方面,本发明还提供了所述冷采剂的制备方法,所述制备方法包括如下步骤:
(1)称取氨基磺酸镍,搅拌下加入水中,搅拌均匀;
(2)称取软脂酸,搅拌下加入到步骤(1)的溶液中,搅拌均匀;
(3)称取螯合分散剂,搅拌下加入到步骤(2)的溶液中,搅拌均匀;
(4)称取磺酸盐分散剂,搅拌下加入到步骤(3)的溶液中,搅拌均匀,补充剩余的水,继续搅拌,即得所述冷采剂。
其中优选步骤(1)中加入氨基磺酸镍的操作在常温下进行,加入后将溶液升温至80℃,继续搅拌45min;步骤(2)中80℃加入软脂酸后搅拌30min;步骤(3)中80℃加入螯合分散剂后继续搅拌60min,并将溶液温度降至40℃;步骤(4)中40℃加入磺酸盐分散剂并搅拌15min,补充剩余的水后继续搅拌45min,降至室温,得所述冷采剂。
其中再优选所述冷采剂是按照以下方法制备的,该方法包括如下步骤:
(1)称取氨基磺酸镍,在60转/分钟搅拌条件下加入水中,升温至80℃,继续搅拌45min;
(2)称取软脂酸,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(1)的溶液中,维持80℃继续搅拌30min;
(3)称取螯合分散剂,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(2)的溶液中,维持80℃继续搅拌60min,并降温至40℃;
(4)称取磺酸盐分散剂,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(3)的溶液中,维持40℃搅拌15min,补充剩余的水,维持40℃继续搅拌45min,降温至室温,得所述冷采剂。
其中还可进一步优选步骤(1)~(4)所述加入的速度为10kg/min。
根据本发明的具体实施方案,其中优选步骤(1)水的用量为体积是氨基磺酸镍重量的85/3倍;
优选步骤(4)所述补充水为补充水至总溶液量为磺酸盐分散剂的50倍;
本发明中所提到的倍数均为本领域常用技术术语,本领域技术人员可以清楚的知晓其表达的含义,通常来说,这种倍数的概念为相同单位级之间的倍数关系。在本领域中,可以理解为当固体质量单位为g,则液体单位为ml;当固体质量为kg,则液体单位为L。本领域技术人员通常习惯使用这种表述形式,其在阅读本发明说明书后,自然会得到如上的理解,而不会认为固体质量用g表示时,通过倍数计算得到的液体单位为L或除了ml以外的其他单位。
再一方面,本发明还提供了所述冷采剂在稠油开采中的应用。
当原油粘度低于50000mPa·s,可在不注汽条件下,利用冷采剂直接开采地层稠油;原油粘度大于50000mPa·s时,需要借助注汽,需要在注汽前加入,目的是改善吞吐效果,提高油井产量。
其中注入量可由本领域技术人员依据原油粘度、地层温度、处理井段长度等参数进行调整。
其中,再优选地层水矿化度低于15000mg/l。
综上所述,本发明提供了一种稠油冷采剂、其制备方法及其应用。所述冷采剂可以在油层条件下大幅度降低原油粘度,还可以解除近井附近各种堵塞,抑制粘土膨胀,提高地层渗透率(评价结果见表3),最大限度提高吞吐后期单井产量。尤其适合用于稠油吞吐后期解除吞吐过程中造成的堵塞提高单井产量,特别是应用冷采剂降低稠油粘度,改善原油流动性,降低流动阻力,转换稠油开发方式。
表3冷采剂降粘、防膨及改善渗透性评价结果
稠油冷采剂,主要针对辽河油田稠油吞吐后期油井伤害严重、产能大幅度下降、不具备蒸汽吞吐开采价值等技术难点,在不注汽条件下,利用冷采剂技术特性,实现地层稠油冷采。该发明药剂自2009年应用现场以来,先后辽河油田的锦州采油厂、曙光采油厂、欢喜岭采油厂、特油公司共计26个稠油区块现场应用,截止2012年3月累计实施122井次,措施有效率83.6%,平均单井增油305吨,阶段累计增油31100余吨,投入产出比达到1:12.8。
具体实施方式
以下通过具体实施例详细说明本发明的实施过程和产生的有益效果,旨在帮助阅读者更好地理解本发明的实质和特点,不作为对本案可实施范围的限定。
实施例1(原油粘度2000-10000mPa·s,地层水矿化度1500-15000mg/l)
合成10m3稠油冷采剂溶液实施例。
药剂间质量配比:氨基磺酸镍:软脂酸:螯合分散剂:磺酸盐分散剂=3:2:3:2;
1.依据药剂配比定量准备各试剂;
2.向10m3动力混配罐中加入6.0m3自来水;
3.准确称取的1200kg氨基磺酸镍,在不断搅拌(60转/分)下均匀加入混配罐中(加入速度10kg/分),将混配罐升温至80℃,继续搅拌45分钟;
4.准确称取的800kg软脂酸,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤3的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌30分钟;
5.准确称取的1200kg螯合分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤4的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌60分钟并将混配罐温度降至40℃;
6.准确称取的800kg磺酸盐分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤5的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌15分钟,用自来水补充总液量至10m3,继续搅拌45分钟并将混配罐温度降至室温,则制备成10m3稠油冷采剂。
室内效果评价实例:
利用该实施例制备的冷采剂借助络合作用控制原油中“目标元素Ni、V”含量变化,实现对稠油冷采降粘效果,评价效果见表4。
表4控制元素含量降低粘度实验
表中井号后未带“*”为原始油样,对应第4列粘度即为该温度下原始油样粘度;没有特殊说明一般说原油粘度均指原油在50℃时的粘度,为使实验结果更加接近油层实际,表中测试数据是在80℃测定的,原油粘度随温度升高下降非常明显,如杜32-17-40井油样50℃时粘度78430mPa.s,而80℃时测定结果为8750mPa.s。
实施例2(原油粘度10000-35000mPa·s,地层水矿化度1500-15000mg/l)
合成10m3稠油冷采剂溶液实施例。
药剂配比:氨基磺酸镍:软脂酸:螯合分散剂:磺酸盐分散剂=3.25:1.75:3.25:1.75;
1.依据药剂配比定量准备各试剂;
2.向10m3动力混配罐中加入5m3自来水;
3.准确称取的1300kg氨基磺酸镍,在不断搅拌(60转/分)下均匀加入混配罐中(加入速度10kg/分),将混配罐升温至80℃,继续搅拌45分钟;
4.准确称取的700kg软脂酸,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤3的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌30分钟;
5.准确称取的1300kg螯合分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤4的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌60分钟并将混配罐温度降至40℃;
6.准确称取的700kg磺酸盐分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤5的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌15分钟,用自来水补充总液量至10m3,继续搅拌45分钟并将混配罐温度降至室温,则制备成10m3稠油冷采剂。
现场应用效果分析实例:
2009年7月,利用该实施例制备的稠油冷采剂,在辽河油田冷家油田开发公司现场应用12井次稠油降粘冷采解堵试验,取得显著增产效果,代表井措施增产效果见表5。
表5稠油冷采技术在冷家现场(粘度18000-25000mPa·s)应用效果统计
实施例3(原油粘度35000-100000mPa·s,地层水矿化度1500-15000mg/l)
合成10m3稠油冷采剂溶液实施例。
药剂配比:氨基磺酸镍:软脂酸:螯合分散剂:磺酸盐分散剂=3.5:1.5:3.5:1.5;
1.依据药剂配比定量准备各试剂;
2.向10m3动力混配罐中加入4.5m3自来水;
3.准确称取的1400kg氨基磺酸镍,在不断搅拌(60转/分)下均匀加入混配罐中(加入速度10kg/分),将混配罐升温至80℃,继续搅拌45分钟;
4.准确称取的600kg软脂酸,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤3的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌30分钟;
5.准确称取的1400kg螯合分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤4的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌60分钟并将混配罐温度降至40℃;
6.准确称取的600kg磺酸盐分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤5的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌15分钟,用自来水补充总液量至10m3,继续搅拌45分钟并将混配罐温度降至室温,则制备成10m3稠油冷采剂。
现场应用效果分析实例:
2010年5月,利用该实施例制备的稠油冷采剂,在辽河油田特油开发公司现场应用17井次稠油降粘冷采措施,取得显著增产效果,代表井措施增产效果见表6。
表6稠油冷采技术在特油公司现场(粘度75000-100000mPa·s)应用效果统计
实施例4(原油粘度100000-125000mPa·s,地层水矿化度1500-15000mg/l)
合成10m3稠油冷采剂溶液实施例。
药剂质量配比:氨基磺酸镍:软脂酸:螯合分散剂:磺酸盐分散剂=2.5:1.5:2.5:1.5;
1.依据药剂配比定量准备各试剂;
2.向10m3动力混配罐中加入6.0m3自来水;
3.准确称取的1000kg氨基磺酸镍,在不断搅拌(60转/分)下均匀加入混配罐中(加入速度10kg/分),将混配罐升温至80℃,继续搅拌45分钟;
4.准确称取的600kg软脂酸,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤3的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌30分钟;
5.准确称取的1000kg螯合分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤4的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌60分钟并将混配罐温度降至40℃;
6.准确称取的600kg磺酸盐分散剂,在不断搅拌(45转/分)下均匀加入步骤5的混配罐中(加入速度10kg/分),继续搅拌15分钟,用自来水补充总液量至10m3,继续搅拌45分钟并将混配罐温度降至室温,则制备成10m3稠油冷采剂。
室内效果评价实例:
利用该实施例制备的冷采剂借助络合作用控制原油中“目标元素Ni、V”含量变化,实现对稠油冷采降粘效果,评价效果见表7。
表7控制元素含量降低粘度实验
表中井号后未带“*”为原始油样,对应第4列粘度即为该温度下原始油样粘度;没有特殊说明一般说原油粘度均指原油在50℃时的粘度,为使实验结果更加接近油层实际,表中测试数据是在80℃测定的,原油粘度随温度升高下降非常明显,如杜32-18-39井油样50℃时粘度9130mPa.s,而80℃时测定结果为415mPa.s。
现场应用效果分析实例:
2010年9月,利用该实施例制备的稠油冷采剂,在辽河油田小洼油田现场应用21井次稠油降粘冷采措施,取得显著增产效果,代表井措施增产效果见表8。
表8稠油冷采技术在特油公司现场(粘度100000-135000mPa·s)应用效果统计
Claims (9)
1.一种稠油冷采剂,其特征在于,所述冷采剂由如下质量百分比组分制成:10~15%氨基磺酸镍、6~10%软脂酸、10~15%螯合分散剂、6~10%磺酸盐分散剂,余量为水;所述螯合分散剂为C2H8O7P2;所述磺酸盐分散剂为甲基丙烯磺酸钠CH2C(CH3)CH2SO3Na。
2.根据权利要求1所述的冷采剂,其特征在于,所述冷采剂由如下组分制成:氨基磺酸镍10%、软脂酸6%、螯合分散剂10%、磺酸盐分散剂6%,余量为水。
3.根据权利要求1或2所述的冷采剂,其特征在于,所述冷采剂是按照以下方法制备的,该方法包括如下步骤:
(1)称取氨基磺酸镍,搅拌下加入水中,搅拌均匀;
(2)称取软脂酸,搅拌下加入到步骤(1)的溶液中,搅拌均匀;
(3)称取螯合分散剂,搅拌下加入到步骤(2)的溶液中,搅拌均匀;
(4)称取磺酸盐分散剂,搅拌下加入到步骤(3)的溶液中,搅拌均匀,补充剩余的水,继续搅拌,即得所述冷采剂。
4.根据权利要求3所述的冷采剂,其特征在于,步骤(1)中加入氨基磺酸镍的操作在常温下进行,加入后将溶液升温至80℃,继续搅拌45min;步骤(2)中80℃加入软脂酸后搅拌30min;步骤(3)中80℃加入螯合分散剂后继续搅拌60min,并将溶液温度降至40℃;步骤(4)中40℃加入磺酸盐分散剂并搅拌15min,补充剩余的水后继续搅拌45min,降至室温,得所述冷采剂。
5.根据权利要求3所述的冷采剂,其特征在于,所述冷采剂是按照以下方法制备的,该方法包括如下步骤:
(1)称取氨基磺酸镍,在60转/分钟搅拌条件下加入水中,升温至80℃,继续搅拌45min;
(2)称取软脂酸,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(1)的溶液中,维持80℃继续搅拌30min;
(3)称取螯合分散剂,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(2)的溶液中,维持80℃继续搅拌60min,并降温至40℃;
(4)称取磺酸盐分散剂,在45转/分钟搅拌条件下加入到步骤(3)的溶液中,维持40℃搅拌15min,补充剩余的水,维持40℃继续搅拌60min,降温至室温,得所述冷采剂。
6.权利要求1~5任意一项所述冷采剂的制备方法,其特征在于,所述制备方法包括如下步骤:
(1)称取氨基磺酸镍,搅拌下加入水中,搅拌均匀;
(2)称取高级脂肪酸,搅拌下加入到步骤(1)的溶液中,搅拌均匀;
(3)称取螯合分散剂,搅拌下加入到步骤(2)的溶液中,搅拌均匀;
(4)称取磺酸盐分散剂,搅拌下加入到步骤(3)的溶液中,搅拌均匀,补充水,继续搅拌,即得所述冷采剂。
7.权利要求1~5任意一项所述冷采剂在稠油开采中的应用。
8.根据权利要求7所述的应用,其中所述开采是在不注汽的条件下利用稠油冷采剂直接进行地层稠油冷采。
9.根据权利要求7或8所述的应用,其中,地层水矿化度低于15000mg/l。
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