CN105315981A - 一种稠油热采化学增效剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明是一种稠油热采化学增效剂及其制备方法，增效剂由小阳离子季铵盐、表面活性剂和碱复合而成，其各组分含量的重量％比为：小阳离子季铵盐10－40、表面活性剂5－25、碱1－5、其余为水。其制备步骤是先溶解氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钠与碳酸钠混合物；在20℃～40℃下加入表面活性剂混合搅拌1～2小时，然后加入小阳离子季铵盐搅拌1～2小时。本发明的小阳离子季铵盐可以将粘土晶格间的吸附水析出，使已膨胀的粘土失水收缩，恢复地层渗透率，部分可以分解气体在蒸汽温度下能够产生较高的压力和驱动能量；表面活性剂中的氢键可以和胶质、沥青质有氢键结合，在蒸汽的作用下可将沉积在岩石表面的胶质、沥青质及其它重质成分稀释剥离下来；具有提高驱油效率和扩大蒸汽波及体积的双重功效，应用效果显著，适用于蒸气开采稠油油藏。

Description

一种稠油热采化学增效剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及稠油开采化学领域，是一种稠油热采化学增效剂及其制备方法。

背景技术

由于SAGD工艺独特的采油机理及采油过程，自问世以来，加拿大、美国和委内瑞拉等国先后进行了大量的试验研究和矿场应用，获得了较好的经济效益。但是单一的SAGD工艺需要消耗大量的蒸汽，油汽比平均在0.3左右，对此，国内外专家学者做了大量的研究改进工作。其中的一个方向是在SAGD工艺的蒸汽中加入非凝析气体以提高蒸汽的热效率，即“SAGP(SteamandGasPush)”工艺；另一个方向则是ES-SAGD（ExpandingSolvent-SAGD），即在蒸汽中加入溶剂的SAGD过程。

SAGP的概念和理论由Butler教授1997年在加拿大石油工程会议上首次提出。该工艺的主要机理是在SAGD的注入蒸汽中加入少量的非凝析气体，如氮气、天然气、二氧化碳、烟道气等。虽然只添加了少量的非凝析气体，但是与传统的SAGD相比，SAGP过程中蒸汽腔的温度、压力以及形态和泄油过程都有了很大的变化。其作用机理主要有4个方面：(1)综合效应，“三降三提”——降低了蒸汽腔的总体温度、盖层热损失、蒸汽用量和油汽比，提高了热效率、能量利用率和经济效益；（2）保持压力——注入的非凝析气体不会像蒸汽一样凝结，起到了很好的保持压力的作用；（3）重力分异作用——非凝析气体与密度大的流体产生重力分异作用，原油下落、非凝析气体上升，增加了驱替和泄油作用；（4)气体指进，提高蒸汽腔的外延及冷油区的原油流动能力。

ES-SAGD是SAGD技术的另一种改进形式，主要方式就是在SAGD工艺中添加一些助剂以提高采油效果，现场报到中应用较多的是添加一种名叫薄膜扩散剂的化学物质以改善稠油的开采效果。其机理是在注蒸汽时加入适量的薄膜扩散剂在油-水界面和油-岩石界面扩展形成极薄（厚度<2nm）、易流动的膜，以取代原来吸附在岩石上的非流动性厚膜，促使水滴凝聚而破乳，同时改变岩石润湿性，改变原油流动状态。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用SAGD开采稠油油藏化学辅助增效的化学增效剂，提高油汽比和采注比、驱油效率的一种稠油热采化学增效剂及其制备方法。

本发明采用如下技术方案：一种稠油热采化学增效剂，由小阳离子季铵盐、表面活性剂和碱复合而成，其各组分含量的重量％比为：小阳离子季铵盐10-40、表面活性剂5-25、碱1-5、其余为水。

本发明还采用如下技术方案：小阳离子季铵盐可以是氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵。最常用的是氯化铵，工业级纯度在95％以上。

小阳离子季铵盐为氯化铵时浓度为10-20％；为三甲基丙烯基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵时浓度为10-30％。

碱可以是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾，也可以是氢氧化钠、氢氧化钾与碳酸钠的混合物。最常用的是氢氧化钠和碳酸钠的混合物，混合比例1:1，工业级纯度在95％以上。

表面活性剂可以是石油磺酸盐类、碱木素磺酸盐类、碳氟类、环烷酸类，最好是石油磺酸盐类。可以使用OP-4或OP-10与其石油磺酸盐类复配。

本发明提供一种稠油热采化学增效剂的制备方法，其制备步骤是：(1)溶解氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钠与碳酸钠混合物；(2)在20℃～40℃下加入表面活性剂混合搅拌1～2小时；(3)在0℃～40℃下加入小阳离子季铵盐搅拌1～2小时。

本发明在增效剂中添加的氯化铵，其分解气体在蒸汽温度下能够产生较高的压力和驱动能量，能够快速扩大蒸汽加热半径，提高地层深部稠油的开采效果，适用于稠油油藏。

本发明施工工艺简单、配合稠油热采工艺可以扩大蒸汽加热半径和波及体积，减少地层积水，提高峰值产油量，蒸汽热效率，现场应用中平均单井油汽比提高121％，采注比提高118％。

本发明不仅利用氯化铵分解气增加蒸汽的驱动能量，还利用氯化铵分解产生气体来与表面活性剂协同作用扩大蒸汽波及体积，具有提高驱油效率和扩大蒸汽波及体积的双重功效，应用效果显著。

具体实施方式

本发明化学增效剂1-5各实施例组分其各组分含量的重量％比为如下表：

表1：化学增效剂组成表

组别	小阳离子季铵盐加量	表面活性剂	碱	水
					1#	10	5	1	84
2#	20	10	2	68
					3#	30	15	3	52
4#	35	20	4	41
					5#	40	25	5	30

本发明使用氯化铵、氢氧化钠、碳酸钠采用市售产品，其工业级纯度在95％以上。本发明使用的小阳离子季铵盐可以是氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵，最好是氯化铵。表面活性剂可以是石油磺酸盐类、碱木素磺酸盐类、碳氟类、环烷酸类，最好是石油磺酸盐类；可以使用OP-4或OP-10与其石油磺酸盐类复配。碱可以是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾，也可以是氢氧化钠、氢氧化钾与碳酸钠的混合物，最好是氢氧化钠和碳酸钠的混合物，混合比例1:1。

本发明按照碱、表面活性剂和小阳离子季铵盐这一顺序加入一定量水中搅拌溶解成均一溶液。先将碱溶于一定量水中，溶液温度升高，再将一定量的表面活性剂加入其中，搅拌均匀后，加入一定量的小阳离子季铵盐至完全溶解。

2、对表1中化学增效剂1-5进行防膨率评价（试管法）

表2防膨评价结果

1%化学增效剂	防膨1d体积，ml	防膨率，%
			1#	21	80.89
2#	20	81.91
			3#	17.5	83.43
4#	16.5	84.45
			5#	13	87.99

由表2可知，化学增效剂防膨率可以达到80%以上。

3、对表1中化学增效剂1-5进行静态洗油效果试验

取表1中的3#做静态洗油效果试验，结果见表3。从表3可以看出，在同一温度下，随着化学增效剂溶液浓度的增加，洗油率增加。在0.3%的浓度下，洗油率可达80.6%，

表3：化学增效剂静态洗油效果

化学增效剂浓度 %	洗油率 %
		0	38
0.1	65.2
		0.2	74.4
0.3	80.6
		0.4	89.9
0.5	95.1

本发明在使用时采用段塞式或滴注式注入工艺，将化学增效剂随蒸气注入稠油地层。针对稠油中酸值高，含有有机酸和非酸性含氧化物的特点，在配方中加入各种配比的碱量。针对稠油与水界面张力大的特点，在配方中加入各种配比的表面活性剂。

从事实例评价效果看，本发明化学增效剂抗温性能，防止粘土膨胀能力和洗油效果均较好，有利于稠油开采过程中的驱替效果，提高稠油热采效果。

Claims (9)

1.一种稠油热采化学增效剂，由小阳离子季铵盐、表面活性剂和碱复合而成，其各组分含量的重量％比为：小阳离子季铵盐10-40、表面活性剂5-25、碱1-5、其余为水。

2.根据权利要求1所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于小阳离子季铵盐可以是氯化铵、三甲基烯丙基氯化铵和二甲基二烯丙基氯化铵。

3.根据权利要求1或2所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于小阳离子季铵盐为氯化铵时浓度为10-20％；为三甲基丙烯基氯化铵或二甲基二烯丙基氯化铵时浓度为10-30％。

4.根据权利要求1所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于小阳离子季铵盐最常用的是氯化铵。

5.根据权利要求1所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于碱可以是氢氧化钠、碳酸钠、氢氧化钾，也可以是氢氧化钠、氢氧化钾与碳酸钠的混合物。

6.根据权利要求1或5所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于最常用的碱是氢氧化钠和碳酸钠的混合物，混合比例1:1。

7.根据权利要求1所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于制备中所用的表面活性剂可以是石油磺酸盐类、碱木素磺酸盐类、碳氟类、环烷酸类，最好是石油磺酸盐类。

8.根据权利要求1所述的一种稠油热采化学增效剂，其特征在于表面活性剂可以使用OP-4或OP-10与其石油磺酸盐类复配。

9.一种稠油热采化学增效剂的制备方法，其制备步骤是：(1)溶解氢氧化钠、碳酸钠或氢氧化钠与碳酸钠混合物；(2)在20℃～40℃下加入表面活性剂混合搅拌1～2小时；(3)在0℃～40℃下加入小阳离子季铵盐搅拌1～2小时。