CN111088007B - 二氧化碳驱油增效洗油剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种二氧化碳驱油增效洗油剂及其制备方法和应用，主要解决现有技术中二氧化碳驱油过程中，CO2对剩余原油中轻烃组分萃取能力较强，而对沉积在岩石上的重质组分洗油效率相对较差的问题，通过采用一种二氧化碳驱油增效洗油剂，以重量份数计，包括以下组分：A：烷醇酰胺类表面活性剂40‑55份；B：阴离子表面活性剂5‑15份；C：非离子表面活性剂5‑10份；其中，所述烷醇酰胺类表面活性剂选自式(I)所示分子通式中的至少一种，R1为C11～C17的脂肪基的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油田的CO2提高采收率吞吐和驱油生产中。
Figure DDA0001838002480000011

Description

二氧化碳驱油增效洗油剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及一种二氧化碳驱油增效洗油剂及其制备方法和应用。
背景技术
多年来，国内外许多学者对油藏使用CO2提高原油采收率进行了研究，室内实验和现场应用都证明，CO2是一种高效驱油剂。CO2驱是油田三次采油提高原油采收率的一项重要手段。注CO2技术的作用机理可分为CO2混相驱和CO2非混相驱。稀油油藏主要采用CO2混相驱，而稠油油藏主要采用CO2非混相驱。CO2提高采收率的作用主要有促使原油膨胀、改善油水流度比、溶解气驱等。CO2驱油是油田三次采油中提高原油采收率的一项重要手段，通过向地层注入CO2气体，降低原油粘度，达到提高原油采收率的目的。其主要途径是:溶解气驱；通过原油体积膨胀和粘度降低———降粘效应的非混相驱；通过混相效应在油藏中析取原油中的烃。
二氧化碳驱油机理主要有1、降粘机理，CO2溶于油，降低原油的粘度，提高油的流度，有利于提高驱油剂的波及系数，提高原油产量。40℃时，CO2溶于沥青可以大大降低沥青的粘度。温度较高(大于120℃)时，CO2溶解度降低，降粘作用反而变差。2原油膨胀机理，二氧化碳溶于原油中可使原油体积膨胀，原油体积膨胀的大小，不但取决于原油分子量的大小，而且也取决于二氧化碳的溶解量。一般，二氧化碳在原油中溶解可使其体积增加40～10％。这种膨胀作用对驱油非常重要:①水驱后留在油层中的残余油与膨胀系数成反比，即膨胀越大，油层中残留的油量就越少；②溶解二氧化碳的油滴将水挤出孔隙空间，使水湿系统形成一种排水而不是吸水过程，泄油的相对渗透率曲线高于它们的自动吸油相对渗透率曲线，形成一种在任何给定饱和度条件下都有利的油流动环境；③原油体积膨胀后一方面可显著增加弹性能量，另一方面膨胀后的剩余油脱离或部分脱离地层水的束缚，变成可动油。3溶解气驱机理，油层中的CO2溶解气，在井下随着温度的升高，部分游离汽化，以压能的形式储存部分能量。当油层压力降低时，大量的CO2从原油中游离，将原油驱入井筒，起到溶解气驱的作用。由于气体具有较高的运移速度，从而将油层堵塞物返吐出来。据统计，用CO2溶解气驱可以采出地下油量的18.6％。4酸化解堵作用，CO2溶解于水后略呈酸性，与地层基质发生反应，从而酸解一部分杂质，使油层渗透性提高。在一定的压差下，一部分游离气对油层的堵塞物具有较强的冲刷作用，可以有效地疏通因二次污染造成的地层堵塞。5分子的扩散作用，非混相CO2驱油机理主要建立在CO2溶于油引起油特性改变的基础上。为了最大限度地降低油的粘度和增加油的体积，以便获得最佳驱油效率，必须在油藏温度和压力条件下，要有足够的时间使CO2饱和原油。但是，地层基岩是复杂的，注入的CO2也很难与油藏中原油完全混合好。多数情况下，通过分子的缓慢扩散作用溶于原油的。
二氧化碳有着独特的性能，原油溶有二氧化碳时，流动性、流变性及油藏性质会得到改善。国内外已积累了许多成功的经验，可明显提高油田驱油效率，提高原油采收率。
二氧化碳驱油技术是石油公司发展碳封存的重要技术路径，是实现二氧化碳资源利用和封存的最佳结合点之一。大规模的二氧化碳曾一直用于增产石油和煤层气开发，二氧化碳驱油技术的推广和应用不仅能够变废为宝，而且具有大规模封存二氧化碳的潜力，该项技术被公认为近中期二氧化碳最重要的封存方式。国外已经在该领域开展了多年的示范，获得了良好的效果。例如，美国上世纪80年代就已示范并推广了该技术，使一些枯竭的油井获得了长期的稳定生产。二氧化碳驱油是一项成熟的采油技术。据不完全统计，目前全世界正在实施的二氧化碳驱油项目有近80个。美国是二氧化碳驱油项目开展最多的国家，每年注入油藏的二氧化碳量约为2000×104～3000×104t，其中300×104t来自煤气化厂和化肥厂的废气。据“中国陆上已开发油田提高采收率第二次潜力评价及发展战略研究”项目研究结果表明，二氧化碳在我国石油开采中有着巨大的应用潜力。我国现已探明的63.2×108t低渗透油藏原油储量，尤其是其中50％左右尚未动用的储量，运用二氧化碳驱比水驱具有更明显的技术优势。可以预测，随着技术的发展完善和应用范围的不断扩大，二氧化碳将成为我国改善油田开发效果、提高原油采收率的重要资源。
但目前二氧化碳提高采收率的实践过程中，也存在一些问题，比如气窜，混相压力要求较高、CO2对剩余原油中轻烃组分萃取能力较强，而对沉积在岩石上的重质组分洗油效率相对较差。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一是现有技术中二氧化碳驱油过程中，CO2对剩余原油中轻烃组分萃取能力较强，而对沉积在岩石上的重质组分洗油效率相对较差的问题，提供一种二氧化碳驱油增效洗油剂，该增效洗油剂可以与二氧化碳驱协同组合，达到提高原油采收率的目的。且该洗油剂克服了现有二氧化碳吞吐和驱油技术中，洗油剂制备和相关技术的缺乏，具有组分设计合理、制备工艺简单、现场施工成本较低、安全可靠的特点。
本发明解决的技术问题之二是提供一种与解决技术问题之一相对应的二氧化碳驱油增效洗油剂的制备方法。
本发明解决的技术问题之三是提供一种与解决技术问题之一相对应的二氧化碳驱油增效洗油剂的应用方法。
为解决上述技术，本发明采用的技术方案如下：一种二氧化碳驱油增效洗油剂，以重量份数计，包括以下组分：
A：烷醇酰胺类表面活性剂40-55份；
B：阴离子表面活性剂5-15份；
C：非离子表面活性剂5-10份；其中，所述烷醇酰胺类表面活性剂选自式(I)所示分子通式中的至少一种：
Figure BDA0001838002460000031
式(I)中，R1为C11～C17的脂肪基。
上述技术方案中，所述R1优选为C11～C17的脂肪烃基。
上述技术方案中，所述阴离子表面活性剂优选自式(II)所示分子通式中的至少一种：
Figure BDA0001838002460000032
式(II)中，R为C8～C22的烃基，M为阳离子或阳离子基团，n＝3-15。
上述技术方案中，所述R优选为C12～C18的烷基，M优选为碱金属阳离子，优选n＝6～10。
上述技术方案中，所述M优选为锂离子、钠离子或钾离子。
上述技术方案中，所述的非离子表面活性剂优选为脂肪醇聚氧乙烯醚。
上述技术方案中，所述的脂肪醇聚氧乙烯醚优选为C12H25O(C2H4O)m，m＝3-10。
上述技术方案中，所述二氧化碳驱油增效洗油剂优选还包括组分D：水20-50份。
为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种解决上述技术问题之一所述技术方案中任一所述的二氧化碳驱油增效洗油剂的制备方法，包含如下几个步骤：
(1)按照配比，将A和B加入到带加热的搅拌罐中，搅拌至组分A和组分B溶解；
(2)按照配比，向组分A和组分B的混合溶液中加入组分C，加热搅拌至组分C溶解；
(3)以占所述二氧化碳驱油增效洗油剂总的质量百分比计，使得组分A用量为40-55％、组分B用量为5-15％、组分C用量为5-10％、组分D用量为20-50％，制得所述二氧化碳驱油增效洗油剂。。
上述技术方案中，所述组分D水优选方案为油田注入清水或污水；所述组分A用量优选范围为45～50％，组分B用量优选范围为10～12％；组分C用量优选范围为6～8％。
为解决上述技术问题之三，本发明采用的技术方案如下：一种解决上述技术问题之一所述技术方案中任一所述的二氧化碳驱油增效洗油剂的应用。
上述技术方案中，所述应用并无特殊限制，可以用于二氧化碳驱工艺中，例如但不限定在二氧化碳驱后，注入所述的二氧化碳驱油增效洗油剂，进行驱油；然后交替注入二氧化碳和所述的二氧化碳驱油增效洗油剂，进行交替驱油。
上述技术方案中，所述的二氧化碳驱油增效洗油剂的使用浓度，以组分A、组分B、组分C三者的量计，为0.1-0.5％。
本发明一种二氧化碳驱油增效洗油剂具有以下优点：
(1)表面活性剂组合物在地层条件下，能与地下原油超低界面张力，同时洗油率大于90％，克服了二氧化碳吞吐和驱油过程中对重质组分洗油效率的不足，而且也符合环保的要求，对设备无伤害，能够达到最佳的驱油效果；
(2)温度60-80℃、矿化度大于10000-20000毫克/升、Ca2+、Mg2+浓度为0～1000毫克/升的条件下仍能与地下原油形成10-3～10-4毫牛/米的超低界面张力，与单纯CO2泡沫驱相比，在此基础上仍能继续提高采收率10％以上，取得了较好的技术效果。
采用本发明的技术方案，洗油效率可达96％以上，将所述的二氧化碳驱油增效洗油剂和二氧化碳协同驱油，在相同注入体积的条件下，与单纯CO2泡沫驱或单纯的洗油剂驱相比，在此基础上仍能继续提高采收率10％以上，取得了较好的技术效果。
附图说明
图1为实施例7～9驱油实验结果。
下面通过实施例对本发明作进一步阐述。
具体实施方式
【实施例1】
按照重量百分比选取原料
A：月桂酸二乙醇酰胺 50％
B:壬基酚聚氧乙烯(6)醚磺酸羧酸盐 10％
C:脂肪醇聚氧乙烯醚(8) 5％
D：水 35％
(1)按照配比，将月桂酸二乙醇酰胺和壬基酚聚氧乙烯醚磺酸羧酸盐加入到带加热的搅拌罐中，搅拌至二者完全溶解；
(2)按照配比，将月桂酸二乙醇酰胺和壬基酚聚氧乙烯醚磺酸羧酸盐混合溶液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚，温度控制在70±5℃搅拌至二者完全溶解；
(3)最后保温1小时，即制备得到本发明增效洗油剂的基液。
【实施例2】
按照重量百分比选取原料
A：椰油酸二乙醇酰胺 45％
B:辛基酚聚氧乙烯(9)醚磺酸羧酸盐 15％
C:脂肪醇聚氧乙烯醚(6) 10％
D:水 30％
(1)按照配比，将椰油酸二乙醇酰胺和辛基酚聚氧乙烯醚磺酸羧酸盐加入到带加热的搅拌罐中，搅拌至二者完全溶解；
(2)按照配比，将椰油酸二乙醇酰胺和辛基酚聚氧乙烯醚磺酸羧酸盐混合溶液中加入脂肪醇聚氧乙烯醚，温度控制在70±5℃搅拌至二者完全溶解；
(3)最后保温1小时，即制备得到本发明增效洗油剂的基液。
【实施例3】
取【实施例1】配制的增效洗油剂基液，与某油田现场水(表1)分别配置成0.1-0.5％(重量百分比)的水溶液，测定原油与水的界面张力，测试仪器：Texas500型旋转滴界面张力仪(美国德克萨斯大学生产)，结果见表2。
表1某油田原油和现场水性质
参数 值
相对密度(g/cm3) 0.9049
地面粘度(mPa·s) 162
地下粘度(mPa·s) 26.83
凝固点(℃) 30
矿化度(mg/L) 21210
水型 Na2SO4
pH 8.38
含蜡(％) 15.25
含硫(％) 0.56
表2
表面活性剂(重量％) 0.11 0.2 0.3 0.5
界面张力(毫牛/米) 0.0027 0.0012 0.00086 0.00053
【实施例4】
取【实施例2】配制的增效洗油剂基液，与某油田现场水(表3)分别配置成0.1-0.5％(重量百分比)的水溶液，测定原油与水的界面张力，测试仪器：Texas500型旋转滴界面张力仪(美国德克萨斯大学生产)，结果见表4。
表3某油田现场水
Figure BDA0001838002460000071
表4
表面活性剂(重量％) 0.05 0.1 0.2 0.5
界面张力(毫牛/米) 0.0035 0.0028 0.0015 0.00083
【实施例5】
取【实施例1】配制的增效洗油剂基液，某油田现场原油，采用石油天然气行业标准SY/T 5329-94中的方法－可见分光光度法，测试波长为430nm，测定洗油效率，结果见表5。
表5
洗油剂浓度％ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
性状 微浊 微浊 澄清 澄清 澄清
吸光度A 0.523 0.611 0.638 0.426 0.505
含油量(mg) 2.9 3.4 3.5 2.4 2.8
洗油效率(％) 95.9 95.2 95.0 96.6 96.0
【实施例6】
取【实施例2】配制的增效洗油剂基液，某油田现场原油，采用石油天然气行业标准SY/T 5329-94中的方法－可见分光光度法，测试波长为430nm，测定洗油效率，结果见表6。
表6
洗油剂浓度％ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5
性状 微浊 澄清 澄清 澄清 澄清
洗油效率(％) 90.3 92.2 91.8 95.5 94.9
【实施例7】
取长岩心：天然岩心夹持器长1m,，砂管6m。环压：60MPa，工作压力:50MPa；
直径为4.9厘米，渗透率为1.5微米2，工作温度：150℃；流量范围：0.01-25ml/min，进行油藏条件下驱替等物理实验，采用实施例2中的洗油剂，使用浓度为0.3％，结果见图1；水驱后采用洗油剂驱油可提高采收率7％。
【实施例8】
取长岩心：天然岩心夹持器长1m,，砂管6m。环压：60MPa，工作压力:50MPa；
直径为4.9厘米，渗透率为1.5微米2，工作温度：150℃；流量范围：0.01-25ml/min，进行油藏条件下驱替等物理实验，水驱后采用CO2驱油，结果见图1；水驱后采用CO2驱油可提高采收率13.65％。
【实施例9】
取长岩心：天然岩心夹持器长1m,，砂管6m。环压：60MPa，工作压力:50MPa；
直径为4.9厘米，渗透率为1.5微米2，工作温度：150℃；流量范围：0.01-25ml/min，进行油藏条件下驱替等物理实验，水驱后采用CO2和洗油剂交替驱，其中洗油剂采用实施例2中的洗油剂，使用浓度为0.3％，结果见图1；水驱后采用CO2和洗油剂交替驱可提高采收率大于22.91％，相同注入孔隙体积下(PV)，远大于单纯洗油剂驱或CO2驱。

Claims (7)

1.一种二氧化碳驱油增效洗油剂，以重量份数计，包括以下组分：
A：烷醇酰胺类表面活性剂40-55份；
B：阴离子表面活性剂 5-15份；
C：非离子表面活性剂 5-10份；其中，所述烷醇酰胺类表面活性剂选自式（I）所示分子通式中的至少一种：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，式（I）；
式（I）中，R1为C11~C17的脂肪基；
所述阴离子表面活性剂选自式（II）所示分子通式中的至少一种：
Figure DEST_PATH_IMAGE002
，式（II）；
式（II）中，R为C8~C22的烃基，M为阳离子或阳离子基团，n=3-15；
所述的非离子表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚；
所述的脂肪醇聚氧乙烯醚为C12H25O(C2H4O)m，m=3-10。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油增效洗油剂，其特征在于所述R1为C11~C17的脂肪烃基。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油增效洗油剂，其特征在于所述R为C12~C18的烷基，M为碱金属阳离子，n=6~10。
4.根据权利要求3所述的二氧化碳驱油增效洗油剂，其特征在于所述M为锂离子、钠离子或钾离子。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油增效洗油剂，其特征在于所述二氧化碳驱油增效洗油剂还包括组分D：水20-50份。
6.权利要求1-5任一所述的二氧化碳驱油增效洗油剂的制备方法，包含如下几个步骤：
（1）按照配比，将组分A和组分B加入到搅拌罐中，加热搅拌至组分A和组分B溶解；
（2）按照配比，向组分A和组分B的混合溶液中加入组分C，加热搅拌至组分C溶解；
（3）以占所述二氧化碳驱油增效洗油剂总的质量百分比计，使得组分A含量为40-55%、组分B含量为5-15%、组分C含量为5-10%、组分D含量为20-50%，制得所述二氧化碳驱油增效洗油剂。
7.权利要求1~5任一所述的二氧化碳驱油增效洗油剂在油田采油中的应用。
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