CN111334275A - 一种生物合成复合驱油剂及其应用 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种生物合成复合驱油剂及其应用，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：槐糖脂发酵液40～50％；鼠李糖脂发酵液10～20％；小核菌多糖0.5～2％；微米级甜菜废糖蜜1～10％；稳定剂0.5～2‰；剩余为水。本发明驱油剂可使粘附在岩石表面的油膜快速剥离及水动力滞留剩余油脱落，促使分散的油滴汇合，开始流动和运移，乳化后的乳液和多糖组分可起到调驱作用，扩大水驱波及体积，提升驱油效率和洗油效率，提高最终采收率。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物合成复合驱油剂及其应用，属于油田三次采油技术领域。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的一些理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
截止目前，全国石油地质储量中，低渗透油藏(<50×10-3μm2)储量占11％左右；在探明未动用的石油地质储量中，低渗透油藏储量占50％以上；而在近几年探明的石油地质储量中，低渗透油藏储量占60％以上。此外，我国多数油田都已进入高含水、高采出程度、高递减的“三高”阶段，高含水区块的产油量占其油田总产量的50％～60％。开发好低渗透、高含水油田对我国石油工业今后的持续稳定发展有着十分重要的意义。
在砂岩油藏的注水开发过程中，部分油层未水洗，水洗过的储层因地层的亲油性，大量的剩余油吸附在储层岩石孔隙中。要提高油藏的采收率，一要扩大波及体积，二要提高水驱的洗油效率。采用聚表二元复合驱后，由于聚合物体系改变了注入水的流度，注入水会进入水驱未波及区域，扩大了注水波及体积，表面活性剂体系通过改变储层润湿性，使亲油地层变为亲水，降低油水界面张力，从而快速有效地剥离亲油表面所附着的残余油膜，提高了驱油效率，达到提高油田采收率的目的。
目前常用的驱油剂主要成分为化学合成驱驱油剂，主要包括聚合物驱、碱驱、表面活性剂驱、三元复合驱、二元复合驱等。然而化学驱所使用的化学试剂普遍存在用量大、耐温性能差、乳液稳定性差、驱油效率低等问题，而且还存在不易降解、有毒、污染环境等问题。当前成熟的提高油田采收率的方法主要为化学聚表二元驱，其中表活剂多用石油磺酸盐类，聚合物为聚丙烯酰胺类，多用于高渗透油藏，化学聚表二元驱业界给出的渗透率下限为20毫达西，因此该方法不适用于低渗透油藏及特低渗透油藏。
发明内容
针对以上背景技术，本发明提供一种能较快有效地剥离亲油表面所附着的残余油膜的生物合成环保复合型驱油剂。
具体的，本发明采用以下技术方案：
第一个方面，本发明提供一种生物合成复合驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液40～50％；
鼠李糖脂发酵液10～20％；
小核菌多糖0.5～2％；
微米级甜菜废糖蜜1～10％；
稳定剂0.5～2‰；
剩余为水。
在本发明中，相比于单一的特定浓度的槐糖脂或者鼠李糖脂，本发明采用槐糖脂和鼠李糖脂协同复配来降低界面张力、降低原油粘度、改善地层润湿性，实现剩余油从地层孔隙中的剥离。槐糖脂和鼠李糖脂的复配能够降低小核菌多糖高分子的降解，在复杂地况下提高驱油剂体系的稳定性；小核菌多糖是由微生物发酵产生的一种水溶性高分子聚合物，有良好的的水溶性和热稳定性、耐受酸碱(pH值)、耐盐范围宽，良好的兼容性和配伍性，良好的悬浮性和乳化性，主要作用是增加驱油剂的粘度，提高波及体积，此外，相比于其他生物聚多糖，发明人在研究发现其与槐糖脂和鼠李糖脂配伍时，利用小核菌多糖的特殊结构，能够解决驱油剂多组分(尤其是生物聚多糖和表面活性剂)在驱油过程中分离程度较为严重的技术问题；经过试验验证，发明人本发明使用的微米级甜菜废糖蜜具有非常优异的复配效果，一是与槐糖脂和鼠李糖脂复配，改善地层润湿性，二是与小核菌多糖复配，增加驱油剂的粘度，与其他多糖复配效果不佳，三是可作为地层本源微生物的营养物质，激活地层本源微生物。
本发明对配方中的各原料用量进行了选择，试验研究中发现，不同含量的原料对驱油效果影响重大。例如，小核菌多糖的含量过高，延长油滴脱离岩石的时间，含量较低，水驱波及体积增加较小；槐糖脂、鼠李糖脂和蔗糖废糖蜜复配能使油水界面张力迅速下降至平衡值，含量过高或过低，并不利于较低界面张力的形成。
本发明所使用的稳定剂为苯甲酸钠或山梨酸钾，优选的苯甲酸钠，加入稳定剂能防止产品在储存期变质。
在本发明优选的实施例中，微米级甜菜废糖蜜的粒径为0.1～50μm，粒径越小，经过试验验证，复配驱油效果更加优异。
在本发明的优选实施例中，所述驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液40～50％；
鼠李糖脂发酵液10～20％；
小核菌多糖0.5～2％；
微米级甜菜废糖蜜1～10％；
苯甲酸钠0.5～2‰；
剩余为水。
在本发明较优选的实施例中，所述驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液45％；
鼠李糖脂发酵液15％；
小核菌多糖1％；
微米级甜菜废糖蜜4％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
本发明中的甜菜废糖蜜是甜菜制糖的主要副产品之一。在本发明优选的实施例中，为延长保质期，运输原料前进行脱水处理，使得甜菜废糖蜜固形物含量≥80％(wt)。
在本发明优选的实施方式中，槐糖脂发酵液中槐糖脂含量≥25％(wt)。
在本发明优选的实施方式中，鼠李糖脂发酵液鼠中李糖脂含量≥3％(wt)。
本发明研究了小核菌多糖的分子量与油藏的配伍性，在本发明优选的实施方式中，选择的小核菌多糖的分子量(Mn)为10～200万Da，纯度≥80％(wt)。经过试验验证，该分子量的小核菌多糖具有较高的粘度，而且还可以降低驱油压力。
第二个方面，提供所述生物合成复合驱油剂的制备方法，该方法包括：
将小核菌多糖与部分水混合，搅拌均匀，获得混合液一；
将槐糖脂、鼠李糖脂、微米级甜菜废糖蜜、稳定剂和剩余水混合，搅拌均匀，获得混合液二；
将混合液一和混合液二混合，搅拌均匀，得到所述生物合成驱油剂。
第三个方面，本发明提供所述生物合成驱油剂在低渗透高水饱油藏中的应用。
在本发明优选的实施方式中，所述驱油剂采油三次采油技术进行石油开采。
与已公开的相关技术相比，本发明其中的技术方案具有如下有益效果：
本发明的驱油剂具有极低的临界胶束浓度和很强的原油乳化能力，温度适应范围广，耐盐性能好，吸附量小等特征，通过乳化剩余油，改善润湿性，降低油水界面张力等多种作用，本发明驱油剂可使粘附在岩石表面的油膜快速剥离及水动力滞留剩余油脱落，促使分散的油滴汇合，开始流动和运移，乳化后的乳液和多糖组分可起到调驱作用，扩大水驱波及体积，提升驱油效率和洗油效率，提高最终采收率，经过试验验证，适合低渗透油藏。
附图说明
构成本发明一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1是实施例1分离试验结果。
图2是对比例2分离试验结果。
图3是岩样照片。
图4是驱油工艺流程示意图。
图5是化109长2试验区含水与地质储量采出程度关系曲线。
图6是化109长2试验区油水综合递减变化曲线。
图7是化109长2试验区含水及含水上升率曲线。
图8是化109长2试验区开采现状图现状(201910/201809)。
图9是化109长2试验区见效井生产曲线。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。
术语解释：
无量纲等浓距：两种试剂在模型管中驱替前缘达到同一相对浓度时注入孔隙体倍数之差定义为两种试剂的无量纲等浓距，其值越大，表明分离越明显，是表征两组分被分离的程度的一种方式。
为了使得本领域技术人员能够更加清楚地了解本发明的技术方案，以下将结合具体的实施例详细说明本发明的技术方案。
实施例1
一种生物合成复合驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液(槐糖脂含量26％)45％；
鼠李糖脂发酵液(鼠李糖脂含量3.5％)15％；
小核菌多糖(分子量Mn为100万Da左右，纯度≥85％(wt))1％；
微米级甜菜废糖蜜4％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
所述生物合成复合驱油剂的制备方法，该方法包括：
在室温下，将小核菌多糖与部分水混合，搅拌均匀，充分溶胀，获得混合液一；
在室温下，将槐糖脂、鼠李糖脂、微米级甜菜废糖蜜(粒径为0.1～50μm)、苯甲酸钠和剩余水混合，搅拌均匀，获得混合液二；
在室温下，将混合液一和混合液二混合，搅拌均匀，得到所述生物合成复合驱油剂。
实施例2
一种生物合成复合驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液(槐糖脂含量26％)50％；
鼠李糖脂发酵液(鼠李糖脂含量3.5％)20％；
小核菌多糖(分子量为100万左右，纯度≥85％(wt))0.8％；
微米级甜菜废糖蜜(粒径为0.1～50μm)2％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
制备方法同实施例1。
实施例3
一种生物合成复合驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液(槐糖脂含量26％)40％；
鼠李糖脂发酵液(鼠李糖脂含量3.5％)10％；
小核菌多糖(分子量为100万左右，纯度≥85％(wt))1.2％；
微米级甜菜废糖蜜(粒径为0.1～50μm)5％；
山梨酸钾2‰；
剩余为水。
制备方法同实施例1。
在试验研究过程中，发明人研究了包括不同原料和配比含量的多种配方的驱油剂，包括对比例1～3但不仅仅限于以下配方，但是其技术效果均远低于实施例1～3中的驱油剂所产生的技术效果。
对比例1
一种驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液(槐糖脂含量26％)45％；
鼠李糖脂发酵液(鼠李糖脂含量3.5％)15％；
小核菌多糖(分子量Mn为100万Da左右，纯度≥85％(wt))1％；
过200目的甜菜废糖蜜4％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
所述驱油剂的制备方法，该方法包括：
在室温下，将小核菌多糖与部分水混合，搅拌均匀，充分溶胀，获得混合液一；
在室温下，将槐糖脂、鼠李糖脂、过200目的甜菜废糖蜜、苯甲酸钠和剩余水混合，搅拌均匀，获得混合液二；
在室温下，将混合液一和混合液二混合，搅拌均匀，得到驱油剂。
对比例2
一种驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液(槐糖脂含量26％)45％；
鼠李糖脂发酵液(鼠李糖脂含量3.5％)15％；
黄原胶(分子量Mn为100万Da左右，纯度≥85％(wt))1％；
微米级甜菜废糖蜜(粒径为0.1～50μm)4％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
所述驱油剂的制备方法，该方法包括：
在室温下，将黄原胶与部分水混合，搅拌均匀，充分溶胀，获得混合液一；
在室温下，将槐糖脂、鼠李糖脂、甜菜废糖蜜、苯甲酸钠和剩余水混合，搅拌均匀，获得混合液二；
在室温下，将混合液一和混合液二混合，搅拌均匀，得到驱油剂。
对比例3
一种驱油剂，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液(槐糖脂含量26％)48％；
小核菌多糖(分子量Mn为100万Da左右，纯度≥85％(wt))1％；
蔗糖废糖蜜(粒径为0.1～50μm)4％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
所述驱油剂的制备方法，该方法包括：
在室温下，将小核菌多糖与部分水混合，搅拌均匀，充分溶胀，获得混合液一；
在室温下，将槐糖脂、蔗糖废糖蜜、苯甲酸钠和剩余水混合，搅拌均匀，获得混合液二；
在室温下，将混合液一和混合液二混合，搅拌均匀，得到驱油剂。
油滴脱离时间和油水界面张力的测定
1.材料与试剂
驱油剂：实施例1～3；对比例1～3；试验浓度：在驱油剂溶液的基础上稀释10倍；
矿片：选用纯度大于99％表面光滑的石英片用来模拟亲水润湿砂岩油藏，将亲水的石英片用DCMPS润湿处理剂处理至亲油用来模拟亲油润湿砂岩油藏；
原油样品：取自靖安油田；
水样：配制模拟水：总矿化度为5025mg/L。
2.试验方法
测定油滴脱离时间和油水界面张力。
3.试验结果
如表1所示，与对比例1～3相比，实施例1～3中的驱油剂使得油滴脱离时间较短，而且油水界面张力较低，实施例1～3中的驱油剂性能更为优越。
表1油滴脱离时间
| 体系 | 油滴脱离时间(s) | 油水界面张力(mN/m) |
| 实施例1 | 42 | 0.0151 |
| 实施例2 | 43 | 0.0143 |
| 实施例3 | 45 | 0.0158 |
| 对比例1 | 258 | 0.0297 |
| 对比例2 | 125 | 0.0249 |
| 对比例3 | 159 | 0.0173 |
无量纲等浓距的测定
1.材料与试剂
驱油剂：实施例1；对比例2；
吸附剂：靖安油田油砂，粉碎后采用苯清洗、烘干；
模型：选用填砂管模型，内径为2cm，长度为100cm；
水样：配制地层水：总矿化度为5025mg/L；注入水的矿化度为342.1mg/L。
2.试验方法
在模型管中填充油砂，抽真空，饱和地层水，制备填砂管模型，渗透率约为900mD，孔隙体积约为90mL，孔隙度约35％。在室温下注入驱油剂溶液(0.5PV，注入浓度：在驱油剂溶液的基础上稀释10倍)，用注入水(5PV)驱替，注入水流速为0.5PV/h。收集排除液，测定排除液中槐糖脂和鼠李糖脂的总浓度C以及生物聚多糖的浓度C，C0表示起始浓度。
3.试验结果
2支填砂管的复合体系的分离结果如图1和2所示，从图中可见，驱油剂体系在渗流过程中，生物聚多糖与槐糖脂和鼠李糖脂组成的表面活性剂发生了分离。
根据图1和图2的结果，测定C/C0＝0.5时的无量纲等浓距。
表2生物聚多糖与槐糖脂和鼠李糖脂组成的表面活性剂的无量纲等浓距
| 实施例1 | 0.22 |
| 对比例1 | 0.56 |
实施例1和对比例1中的生物聚多糖与表面活性剂的无量纲等浓距如表2可得，对比例1的无量纲等浓距显著大于实施例1，说明对比例1中的生物聚多糖与表面活性剂的分离程度大于实施例1。
室内评价
1.试验主要内容
(1)实验准备工作：岩心样编号、尺寸测量、配置模拟地层水(并测模拟地层水密度ρ、粘度μ)、干燥岩心。
(2)岩样物性参数测定：岩心干重(m0)、岩心湿重(m1)、孔隙度(Φ)、渗透率(K)、建立束缚水饱和度(Sws)等。
(3)配制溶液，进行实验：依据方案配制标准溶液，连接好实验装置并在恒温条件(50℃)下开始实验。
(4)记录数据并分析。
2.试验步骤
(1)制作特低渗透率20.3×10-3μm2的非均质岩心，如图3所示；
(2)在恒温条件下，油驱水，流量由小到大，每个流量驱至不出水为止，建立束缚水；
(3)以一定的速度用注入水驱油，记录不同驱替孔隙体积油的驱出量；
(4)驱至含水85％时，以0.4ml/min的速度注入1PV的驱油剂溶液(注入浓度：在驱油剂溶液的基础上稀释10倍)，然后驱至不出油为止；
岩样号25-2-43、25-2-44、25-2-47、25-2-48、50-2-91、50-2-72分别注入实施例1、实施例2、实施例3、对比例1、对比例2、对比例3的驱油剂的稀释溶液；
(5)计算水驱驱油效率和驱油剂溶液的驱油效率。
3.试验结果
如表3所示。
4.试验结论
(1)针对模拟低渗透率高水饱岩心，相比于对比例1～3，实施例1～3的驱油剂对提高驱油率具有显著的效果，驱油效率增幅14.7％-15％。
(2)实施例1～3的驱油剂不仅可以提高驱油效率，而且可以降低驱油压力，降压幅度在7.4％-9.8％。
表3不同驱油剂的驱油效果
现场应用
2018年9月开始，选择低渗透高水饱油藏2口注水井开展生物合成复合驱油剂先导试验，目前该油藏类型为构造-岩性油藏，平均埋深950m，平均油水层厚度11.0m，平均渗透率9.46md，注水开发后目前处于高含水高采出开发阶段，储层非均质性中等-强。
注入工艺：
①选择在试验井对应的配水(阀组)间外适宜的位置，按工艺流程示意图4安装调试注入设备。
②将实施例1产品用柱塞泵、配套设备与配水(阀组)间注水管线连接，按设计要求投加驱油剂溶液，溶液随注入水经注水井原井管柱注入目标地层；
注入浓度：0.1wt％，实施例1驱油剂的浓度按100％计，日配注：30m3/d。
③取全取准措施前后对应油井的动态资料，及时跟踪分析措施效果。
阶段效果：
2018年实施2井组，9月14日化119-25、塞440开注，形成2注11采的规模。注驱油剂后，开发形势向好。
开发指标：试验区，递减、含水及含水上升率得到一定的控制。同期对比，递减由13.7％↓-10.2％，含水上升率由6.9↓-2.4，如图5～7。
见效井：统计6口见效井，含水由注入前的90.1％↓目前85.6％，日产油由4.35t↑目前6.57t，日增油2.22t，平均单井日增油0.37t，注入2个月开始见效，见效特征为含水下降，日产油增加，如图8和图9。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种生物合成复合驱油剂，其特征是，该驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液40～50％；
鼠李糖脂发酵液10～20％；
小核菌多糖0.5～2％；
微米级甜菜废糖蜜1～10％；
稳定剂0.5～2‰；
剩余为水。
2.如权利要求1所述的驱油剂，其特征是，所述驱油剂是由以下重量百分比的原料制成：
槐糖脂发酵液45％；
鼠李糖脂发酵液15％；
小核菌多糖1％；
微米级甜菜废糖蜜4％；
苯甲酸钠2‰；
剩余为水。
3.如权利要求1或2所述的驱油剂，其特征是，微米级甜菜废糖蜜的粒径为0.1～50μm。
4.如权利要求1或2所述的驱油剂，其特征是，甜菜废糖蜜固形物含量≥80％。
5.如权利要求1或2所述的驱油剂，其特征是，槐糖脂发酵液中槐糖脂含量≥25％(wt)。
6.如权利要求1或2所述的驱油剂，其特征是，鼠李糖脂发酵液鼠中李糖脂含量≥3％(wt)。
7.如权利要求1或2所述的驱油剂，其特征是，小核菌多糖的分子量(Mn)为10～200万Da，纯度≥80％(wt)。
8.权利要求1～7中任一项所述的驱油剂的制备方法，其特征是，该方法包括以下步骤：
将小核菌多糖与部分水混合，搅拌均匀，获得混合液一；
将槐糖脂、鼠李糖脂、微米级甜菜废糖蜜、稳定剂和剩余水混合，搅拌均匀，获得混合液二；
将混合液一和混合液二混合，搅拌均匀，得到生物合成驱油剂。
9.权利要求1～7中任一项所述的驱油剂在低渗透高水饱油藏中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征是，所述驱油剂采油三次采油技术进行石油开采。
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