CN113652219A - 一种二氧化碳驱油方法 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种二氧化碳驱油方法，属于二氧化碳驱油技术领域。一种二氧化碳驱油方法，包括如下步骤：（1）将超临界CO2微乳液注入油藏中对原油进行驱替，获得产出气和原油；（2）将产出气增压后冷却，冷却后的流体进入气液分离器，分离出水蒸气和C6以上重烃；（3）将步骤（2）中未分离的液体加热后引入吸附塔，塔内充满吸附剂，用于吸附CO2，剩余气体进入燃烧锅炉；（4）步骤（3）中吸附剂解吸后释放出CO2，用于制备超临界CO2微乳液；其中，所述超临界CO2微乳液由改性烷基苯磺酸钠、正丁醇、水和CO2组成。该方法通过向油藏中注入超临界CO2微乳液，增大了CO2在原油中的溶解度，提高了原油采收率。
Description
技术领域
本申请涉及一种二氧化碳驱油方法，属于二氧化碳驱油技术领域。
背景技术
随着石油、天然气等传统能源的不断开采，部分老油气田进入开发中后期，特别是一些低渗透油藏，传统的开采方式回收率一般不高于25％，于是提高采收率成为国内外大部分油企的选择。目前国内外提高采收率方法包括热力方法、化学方法、注气方法及微生物法等，其驱油机制主要为降低驱替液与原油流度比和界面张力，从而提高驱替波及范围和洗油效率。其中，注气驱有利于提高流体的波及系数，进而提升原油采收率。
CO2有易溶于原油并使其膨胀、降低原油黏度、减少驱替相与被驱替相间界面张力等优点，采用CO2驱油技术在国内外广泛应用。通过CO2驱可以进一步提高石油采收率10%∼15%，因此，具有广阔的应用前景。然而，常规CO2驱过程中，存在着油层内的高渗条带易发生气窜等缺陷，采收率并不理想。因此，开发新的驱油体系，以提高原油采收率，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种二氧化碳驱油方法，该方法通过向油藏中注入超临界CO2微乳液，增大了CO2在原油中的溶解度，提高了原油采收率。
本发明提出的技术方案是：
一种二氧化碳驱油方法，包括如下步骤：
（1）将超临界CO2微乳液注入油藏中对原油进行驱替，获得产出气和原油；
（2）将产出气增压后冷却，冷却后的流体进入气液分离器，分离出水蒸气和C6以上重烃；
（3）将步骤（2）中未分离的液体加热后引入吸附塔，塔内充满吸附剂，用于吸附CO2，剩余气体进入燃烧锅炉；
（4）步骤（3）中吸附剂解吸后释放出CO2，用于制备超临界CO2微乳液；
其中，所述超临界CO2微乳液由改性烷基苯磺酸钠、正丁醇、水和CO2组成。
优选地，所述超临界CO2微乳液通过如下方法制备得到：
将正丁醇和水在室温下混合均匀，将改性烷基苯磺酸钠溶解在正丁醇和水中，所述改性烷基苯磺酸钠、正丁醇和水的质量比为1：（2～8）：（40～70），更优选为1：4：60，将混合液置于高压容器中，通入CO2，搅拌混相，形成超临界CO2微乳液。
优选地，所述改性烷基苯磺酸钠的结构式如下所示：
其中，R1为C10～C20的烷基，R2为C2～C10直链烃基或羟基，n=1～20，且n为整数；
优选地，R1为C12～C20的烷基，R2为C3～C10直链烃基或羟基，n=2～20，且n为整数；更优选地，R1为C12～C18的烷基，R2为C3～C8直链烃基或羟基，n=5～20，且n为整数；最优选地，R1为C16的烷基，R2为C6直链烃基或羟基，n=12，且n为整数。
优选地，烷基苯和端氯基聚六氟氧丙烯醚通过催化反应生成改性烷基苯，改性烷基苯和氯磺酸经过磺化、中和后得到所述改性烷基苯磺酸钠。
优选地，所述催化反应使用的催化剂为三氯化铝、三氟化硼或五氯化锑，更优选三氯化铝；所述催化反应温度为50～100℃，更优选60℃。
优选地，所述高压容器内的压力为3～12MPa，更优选为7MPa。
优选地，所述步骤（1）中超临界CO2微乳液的注入量为0.6～1.8PV，更优选为1.2PV。
优选地，所述步骤（1）中超临界CO2微乳液的注入压力为11～16MPa，更优选为14MPa；温度为50～60℃，更优选为55℃。
优选地，所述步骤（2）中将产出气增压至1～5 MPa，更优选为2MPa。
优选地，所述步骤（3）中CO2吸附压力为200～700kPa，更优选为500kPa，时间为60～300s，更优选为200s；
所述步骤（4）通过抽真空将CO2从吸附剂中解吸，解吸时间为90～120s，更优选为100s；
所述沸石分子筛吸附剂为X型沸石分子筛吸附剂或Y型沸石分子筛吸附剂，更优选为Y型沸石分子筛吸附剂，具体为用氢氟酸溶液刻蚀的Y型沸石分子筛吸附剂。
本申请的有益效果包括但不限于：
1．本申请的二氧化碳驱油方法中，超临界CO2对原油有很好的溶解能力，其最小混相压力较低，油水界面张力较小，利于驱油；此外，超临界CO2微乳液驱油过程中不易发生气窜现象，具有较好的驱油效果，该方法特别适合于低渗透油藏。
2．本申请的超临界CO2微乳液中，改性烷基苯磺酸钠上的聚六氟氧丙烯醚与CO2亲和性强，使得改性烷基苯磺酸钠有效地增溶在超临界CO2中，加入的正丁醇不仅作为共溶剂增加改性烷基苯磺酸钠在超临界CO2中的溶解度，同时还作为助表面活性剂促进超临界CO2微乳液的形成；R2为C1～C10直链烃基或羟基，利于水和CO2界面形成分散的空间结构；超临界CO2微乳液中存在的极性微区域对原油中胶质和沥青质等大分子增溶能力增强，从而促进两者实现混相，进而提高原油采收率。
3．本申请的二氧化碳驱油方法，能够对产出气中的CO2分离回收，再次用于制备超临界CO2微乳液；CO2的吸附和解吸均为物理过程，不引入其他杂质，吸附剂便于回收处理，降低了生产成本。
4．本申请采用的吸附剂能够选择性吸附CO2，用氢氟酸溶液刻蚀的Y型沸石分子筛吸附剂中存在大量介孔，有效提高CO2的吸附量。
具体实施方式
下面结合实施例详述本申请，但本申请并不局限于这些实施例。
1、制备超临界CO2微乳液
将端氯基聚六氟氧丙烯醚加入到含催化剂的烷基苯溶液中，反应温度为50～100℃，冷却至室温后，将混合液缓慢倒入至冰水中，上层液经蒸馏水洗至中性后，减压蒸馏得到改性烷基苯；改性烷基苯用20%发烟硫酸磺化、分酸后，再用5%NaOH溶液中和至PH为7～8，得到改性烷基苯磺酸钠。
改性烷基苯磺酸钠的结构式如下所示：
其中，R1为C16的烷基，R2为C2～C10直链烃基或羟基，n=12，且n为整数。
将正丁醇和水在室温下混合均匀，将改性烷基苯磺酸钠溶解在正丁醇和水中，改性烷基苯磺酸钠、正丁醇和水的质量比为1：（2～8）：（40～70），将上述混合液置于压力为3～12MPa的容器中，通入CO2，搅拌混相，形成超临界CO2微乳液。
表1中列出了实施例1～5和对比例1～10的超临界CO2微乳液的具体制备条件。
表1超临界CO2微乳液的制备条件
通过驱替实验测试采用实施例1～5和对比例1～10的制备条件制得的超临界CO2微乳液的驱油效果。
2、驱替实验
选取长5×5×10cm的天然岩心，气测渗透率为0.166×10-3μm2，孔隙度8.8%。使用的油样品为煤油，25℃条件下的密度为0.783g/cm3，粘度为1.318mPa·s。
实施例6
一种二氧化碳驱油方法，包括如下步骤：将超临界CO2微乳液按照0.5mL/min的流速注入饱和煤油岩心，驱替其中的煤油，超临界CO2微乳液的注入压力为11MPa，温度为50℃，注入0.6PV超临界CO2微乳液后停止驱替，读取驱替出的煤油体积，计算采收率。
实施例7
一种二氧化碳驱油方法，包括如下步骤：将超临界CO2微乳液按照0.5mL/min的流速注入饱和煤油岩心，驱替其中的煤油，超临界CO2微乳液的注入压力为14MPa，温度为55℃，注入1.2PV超临界CO2微乳液后停止驱替，读取驱替出的煤油体积，计算采收率。
实施例8
一种二氧化碳驱油方法，包括如下步骤：将超临界CO2微乳液按照0.5mL/min的流速注入饱和煤油岩心，驱替其中的煤油，超临界CO2微乳液的注入压力为16MPa，温度为60℃，注入1.8PV超临界CO2微乳液后停止驱替，读取驱替出的煤油体积，计算采收率。
采用实施例7的二氧化碳驱油方法对实施例1～5和对比例1～10的制备条件制得的超临界CO2微乳液的驱油效果进行评价，结果如表2所示。
表2超临界CO2微乳液的驱油效果评价
| 超临界CO2微乳液 | 采收率% |
| 实施例1 | 88.3 |
| 实施例2 | 85.1 |
| 实施例3 | 87.4 |
| 实施例4 | 86.7 |
| 实施例5 | 85.2 |
| 对比例1 | 76.4 |
| 对比例2 | 75.8 |
| 对比例3 | 76.1 |
| 对比例4 | 60.4 |
| 对比例5 | 62.7 |
| 对比例6 | 72.4 |
| 对比例7 | 73.2 |
| 对比例8 | 70.5 |
| 对比例9 | 71.9 |
| 对比例10 | 65.3 |
注：采收率为采出煤油与注入煤油的比值。
从表2可以看出，实施例1～5的超临界CO2微乳液在岩心中具有更大的波及体积，采收率较高，均在85%以上。
实施例9
一种二氧化碳驱油方法，包括如下步骤：
（1）将实施例1的超临界CO2微乳液注入油藏中对原油进行驱替，超临界CO2微乳液的注入量为1.2PV，注入压力为14MPa，温度为55℃，获得产出气和原油；
（2）将产出气增压至2 MPa后冷却，冷却后的流体进入气液分离器，分离出水蒸气和C6以上重烃；
（3）将步骤（2）中未分离的液体加热后引入吸附塔，混合气为CO2、CH4、N2和C2～C5，混合气中CO2含量为87～95%，塔内充满用氢氟酸溶液刻蚀的Y型沸石分子筛吸附剂，用于吸附CO2，CO2吸附压力为500kPa，时间为200s，剩余气体进入燃烧锅炉，剩余气体中CO2含量为4～16%；
（4）通过抽真空将CO2从步骤（3）沸石分子筛吸附剂中解吸，解吸时间为100s，解吸出来的CO2用于制备超临界CO2微乳液。
对比例11
与实施例9的区别在于：将用氢氟酸溶液刻蚀的Y型沸石分子筛吸附剂替换为硅胶吸附剂，步骤（3）的剩余气体中CO2含量为30～42%。
以上所述，仅为本申请的实施例而已，本申请的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本申请的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种二氧化碳驱油方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将超临界CO2微乳液注入油藏中对原油进行驱替，获得产出气和原油；
（2）将产出气增压后冷却，冷却后的流体进入气液分离器，分离出水蒸气和C6以上重烃；
（3）将步骤（2）中未分离的液体加热后引入吸附塔，塔内充满沸石分子筛吸附剂，用于吸附CO2，剩余气体进入燃烧锅炉；
（4）步骤（3）中沸石分子筛吸附剂解吸后释放出CO2，用于制备超临界CO2微乳液；
其中，所述超临界CO2微乳液由改性烷基苯磺酸钠、正丁醇、水和CO2组成。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述超临界CO2微乳液通过如下方法制备得到：
将正丁醇和水在室温下混合均匀，将改性烷基苯磺酸钠溶解在正丁醇和水中，所述改性烷基苯磺酸钠、正丁醇和水的质量比为1：（2～8）：（40～70），将混合液置于高压容器中，通入CO2，搅拌混相，形成超临界CO2微乳液。
3.根据权利要求2所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述改性烷基苯磺酸钠的结构式如下所示：
其中，R1为C10～C20的烷基，R2为C2～C10直链烃基或羟基，n=1～20，且n为整数。
4.根据权利要求2所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，烷基苯和端氯基聚六氟氧丙烯醚通过催化反应生成改性烷基苯，改性烷基苯和氯磺酸经过磺化、中和后得到所述改性烷基苯磺酸钠。
5.根据权利要求4所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述催化反应使用的催化剂为三氯化铝、三氟化硼或五氯化锑；所述催化反应温度为50～100℃。
6.根据权利要求2所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述高压容器内的压力为3～12MPa。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述步骤（1）中超临界CO2微乳液的注入量为0.6～1.8PV。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述步骤（1）中超临界CO2微乳液的注入压力为11～16MPa，温度为50～60℃。
9.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述步骤（2）中将产出气增压至1～5 MPa。
10.根据权利要求1所述的二氧化碳驱油方法，其特征在于，所述步骤（3）中CO2吸附压力为200～700kPa，时间为60～300s；
所述步骤（4）通过抽真空将CO2从沸石分子筛吸附剂中解吸，解吸时间为90～120s；
所述沸石分子筛吸附剂为X型沸石分子筛吸附剂或Y型沸石分子筛吸附剂。
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