CN113956394A - 一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂及其制备方法和用途 - Google Patents
一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂及其制备方法和用途 Download PDFInfo
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Abstract
Description
技术领域
本发明属于稠油开采领域,特别涉及一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂及其制备方法和用途。
背景技术
稠油、超稠油和沥青大约占全球石油总资源量的70%,在油气工业中占有重要的地位。例如,截至2020年,胜利油田已累计动用探明稠油储量为6.23×108t,水平井的规模化应用实现了大批薄层稠油储量的动用,将稠油动用厚度下限降至2.5m;HDCS技术实现了原油黏度为40×104mPa·s深层超稠油和浅薄层超稠油储量的有效动用;虽然稠油开发技术不断取得进步,但仍有近3.20×108t稠油储量由于埋藏深(大于2400m)、厚度薄(小于2.0m)、渗透率低(小于200mD)、黏度高(大于50×104mPa·s)、具有边底水(水油体积比大于8)以及强敏感(黏土含量>10%)等原因,在现有技术条件下难以得到有效动用。
敏感稠油是指水敏或速敏指数大于0.7的稠油油藏,极强敏感稠油是指水敏或速敏指数大于0.9的稠油油藏。目前,利用“近热远防”技术实现了对某些区块强水敏油藏储量的有效动用。但是因地质特点及水敏机理的差异,导致了该技术适应性差,无法实现油藏的有效动用。室内实验和现场实践表明,强水敏导致注汽过程中压力高,井底干度无法保证;生产过程中黏土膨胀、颗粒运移等导致井底出现堵塞,井底压力下降快,开发后期供液不足,是该类油藏难以实现有效动用的根本原因。
目前针对低渗敏感类油藏,常规防膨剂难以有效提高原油在地层中的流动性能,如果将防膨剂与降粘剂复合使用,难以避免体系在油藏中运移吸附导致的色谱分离问题。
目前,仍需要开发一种同时具有防膨和降粘性能的化学剂,以有效提高低渗敏感类稠油油藏的采收率。
发明内容
本发明提供了一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂,其具有下式(1)的结构:
其中n为8-22的数值;
x为1000-20000,
y为500-30000,
z为500-20000,
R1为任选被一个或多个苯环取代的直链或支链C1-C20烷基;
R2为直链或支链C1-C16烷基;
其中所述驱油剂的数均分子量为800万-1500万;其测定采用凝胶渗透色谱(GPC)法。
本发明还提供了一种所述的驱油剂的方法,其中包含以下步骤:
(1)在引发剂存在下,通过水溶液聚合法将烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯聚合形成三元共聚物;
(2)在催化剂存在下,三元共聚物与氯乙酰脂肪胺反应,得到式(1)结构的化合物。
本发明进一步提供了一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂体系,其为包含具有下式(1)结构的驱油剂的水溶液,
其中n,x,y,z,R1和R2的定义如上;
其中所述水溶液浓度为300-5000mg/L。
本发明还进一步提供了所述的驱油剂体系用于低渗敏感类稠油油藏开采过程中的用途。
本发明还进一步提供了所述的驱油剂,用于制备用于低渗敏感类稠油油藏开采的驱油剂体系的用途。
本发明的用于提高低渗敏感稠油油藏采收率的驱油剂,其使用浓度为300-5000mg/L,具有以下优点:
(1)具有黏土稳定和降粘多重作用,在使用浓度为1000mg/L时,防膨率达到90%以上,对于普通稠油和特稠油,可使稠油粘度降低95%以上;
(2)该驱油剂具有水相增粘作用,在使用浓度为>3000mg/L条件下,增粘效果显著,50℃溶液粘度在>100mPa.s,实现了驱油剂的均衡驱替,满足了不同低渗敏感稠油油藏的需求。
附图说明
图1为胜利油田某区块P的生产动态曲线。
具体实施方式
本发明所公开的“范围”以下限和上限的形式来限定,给定范围是通过选定一个下限和一个上限进行限定的,选定的下限和上限限定了特别范围的边界。这种方式进行限定的范围可以是包括端值或不包括端值的,并且可以进行任意地组合,即任何下限可以与任何上限组合形成一个范围。例如,如果针对特定参数列出了10-50和20-40的范围,理解为10-40和20-50的范围也是预料到的。此外,如果列出的最小范围值1和2,和如果列出了最大范围值3,4和5,则下面的范围可全部预料到:1-3、1-4、1-5、2-3、2-4和2-5。在本申请中,除非有其他说明,数值的范围“a-b”表示a到b之间的任意实数组合的缩略表示,其中a和b都是实数。例如数值范围“0-5”表示本文中已经全部列出了“0-5”之间的全部实数,“0-5”只是这些数值组合的缩略表示。另外,当表述某个参数为≥2的整数,则相当于公开了该参数为例如整数2、3、4、5、6、7、8、9、10等。
如果没有特别的说明,本申请的所有实施方式以及可选实施方式可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明,本申请的所有技术特征以及可选技术特征可以相互组合形成新的技术方案。
如果没有特别的说明,本申请的所有步骤可以顺序进行,也可以随机进行,优选是顺序进行的。例如,所述方法包括步骤(a)和(b),表示所述方法可包括顺序进行的步骤(a)和(b),也可以包括顺序进行的步骤(b)和(a)。例如,所述提到所述方法还可包括步骤(c),表示步骤(c)可以任意顺序加入到所述方法,例如,所述方法可以包括步骤(a)、(b)和(c),也可包括步骤(a)、(c)和(b),也可以包括步骤(c)、(a)和(b)等。
如果没有特别的说明,本申请所提到的“包括”和“包含”表示开放式,也可以是封闭式。例如,所述“包括”和“包含”可以表示还可以包括或包含没有列出的其他组分,也可以仅包括或包含列出的组分。
如果没有特别的说明,则反应在常温、常压的条件进行。
如果没有特别的说明,则所有份数或百分数均为重量份或重量百分数。
在本发明中,所用物质均为已知物质,可以购得或通过已知的方法合成。
在本发明中,所用装置或设备均为所述领域已知的常规装置或设备,均可购得。
定义
本文中使用的术语“直链或支链C1-C20烷基”是指具有1、2、3、4……20个碳原子的支链或直链的饱和烃链。以C1-C8烷基为例,C1-C8烷基的实例包括但不限于甲基、乙基、丙基(正丙基)、1-甲基乙基(异丙基)、丁基(正丁基)、1-甲基丙基(仲丁基)、2-甲基丙基(异丁基)、1,1-二甲基乙基(叔丁基)、戊基、1-甲基丁基、2-甲基丁基、3-甲基丁基、2,2-二甲基丙基、1-乙基丙基、1,1-二甲基丙基、1,2-二甲基丙基、己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基、1,2-二甲基丁基、1,3-二甲基丁基、2,2-二甲基丁基、2,3-二甲基丁基、3,3-二甲基丁基、1-乙基丁基、2-乙基丁基、1,1,2-三甲基丙基、1,2,2-三甲基丙基、1-乙基-1-甲基丙基和1-乙基-2-甲基丙基。特别地,所述烃链具有1、2、3、4、5或6个碳原子(C1-C6烷基),如甲基、乙基、丙基、异丙基、丁基、仲丁基、异丁基或叔丁基、戊基、1-甲基丁基、己基、1-甲基戊基、2-甲基戊基、3-甲基戊基、4-甲基戊基、1,1-二甲基丁基。
本文所使用的术语“任选被苯取代的”指所述直链或支链C1-C20烷基未被取代或者可被一个或多个苯取代基所取代。如本文所使用的,表述“一个或多个取代基”是指基于可用结合位点的数量,从一个取代基到可能的最大取代基数量的取代基数量,条件是满足稳定性和化学可行性的条件。
本发明提供了一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂,其具有下式(1)的结构:
其中n为8-22的数值;
x为1000-20000,
y为500-30000,
z为500-20000,
R1为任选被一个或多个苯环取代的直链或支链C1-C20烷基;R2为直链或支链C1-C16烷基;
其中所述驱油剂的数均分子量为800万-1500万,优选900万-1200万。
所述的驱油剂的方法,其中包含以下步骤:
(1)在引发剂存在下,通过水溶液聚合法将烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯聚合形成三元共聚物;
(2)在催化剂存在下,三元共聚物与氯乙酰脂肪胺反应,得到式(1)结构的化合物。
在本发明的一个实施方案中,其中烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯具有式(2)的结构:
其中R1为任选被苯环取代的直链或支链C1-C20烷基;优选为直链或支链C6-C20烷基或被苯环取代的直链或支链C10-C20烷基。
在本发明的一个实施方案中,所述乙烯基苯磺酸具有式(3)的结构:
在本发明的一个实施方案中,所述烷基丙烯酸2-羟乙酯具有式(4)的结构:
其中,R2为直链或支链C1-C16烷基;优选R2为直链或支链C6-C16烷基。
在本发明的一个实施方案中,所述氯乙酰脂肪胺具有式(5)的结构:
其中n为8-22的数值;优选为12-18的数值,更优选14-16的数值。
上述步骤(1)中,烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯摩尔比为1:0.1-2:2-15;优选1:0.2-1.5:2-10。
所述的三元共聚物结构式如式(6)所示:
上述步骤(1)中,所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丙基咪唑啉,或其混合物;其用量为0.1-0.3wt%,基于烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯的用量计。
上述步骤(2)中,三元共聚物与氯乙酰脂肪胺摩尔比为1:1.2-1.6。
所述反应方程式如下:
第一步:
第二步:
在一个具体的实施方案中,所述降粘驱油剂的制备方法具体包括以下步骤:
(1)将烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯单体按照所需摩尔比加入到三口烧瓶中,然后在搅拌速率500-800rpm下加入溶剂1,随后升温至50-90℃,将引发剂溶解与溶剂1中,缓慢滴加,滴加时间为1-2h,直到滴加完毕。之后,在50-90℃条件下继续保温3-8h,然后用旋转蒸发仪除去溶剂1,在体系中加入水,在搅拌速率为200-600rpm条件下冷却至室温,得到半透明的粘稠液体,再经过溶剂1的洗涤和干燥,得到多元共聚物M。
(2)将多元共聚物M和氯乙酰脂肪胺依次加入至三口烧瓶中,然后加入溶剂2,随后开动搅拌器,搅拌速率调节至300500rpm,反应釜温度调节至6085℃,继续反应0.53h停止。用旋转蒸发仪除去溶剂2,冷却至室温,然后用溶剂3进行重结晶,得到白色粘稠液体,将该白色粘稠液体在80-100℃条件下干燥24-72h,然后经过造粒得到本发明的驱油剂,产率在85-95%。
在本发明的实施例中,所述的三元共聚物单体合成步骤中,所述烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯摩尔比为1:0.1-2:2-15;优选1:0.2-1.5:2-10,更优选1:0.2-0.8:2-5,摩尔比为1:0.5-0.6:3-4。
所述溶剂1为丙酮或丙酮与冰醋酸的混合液,其中丙酮与冰醋酸的混合质量比例为1:0-0.8,用量为烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯质量的2-6倍。
所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丙基咪唑啉的一种或两种混合物;用量为烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯质量的0.1-0.3%。
所述水用量为烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯质量的2-5倍;
所述-多元共聚物M和氯乙酰脂肪胺的摩尔比为1:1.2-1.6,优选摩尔比为1:1.3-1.5。
所述的溶剂2为乙腈或苯腈,用量为多元共聚物M质量的5-8倍。
所述的溶剂3为乙腈和乙酸乙酯混合溶液,混合质量比例为1:1-5。
本发明还提供了一种用于低渗敏感稠油油藏的驱油剂体系,其为包含具有下式(1)结构的驱油剂的水溶液,
其中n,x,y,z,R1和R2的定义如上;
其中所述水溶液浓度为300-5000mg/L。
在本发明的一个实施方案中,所述水溶液浓度为300-2400mg/L,优选1000-1600mg/L。
在本发明的一个实施方案中,所述水溶液浓度为3000-4500mg/L,优选3500-4200mg/L。
本发明还提供了所述的驱油剂体系用于低渗敏感类稠油油藏开采过程中的用途。
本发明还提供了所述的驱油剂用于制备用于低渗敏感类稠油油藏开采的驱油剂体系的用途。
本发明的一个实施方案中,所述低渗敏感类稠油油藏为水敏或速敏指数大于0.9的稠油油藏。
不囿于任何理论,发明人发现本发明的驱油剂,由于包含如式(1)特定结构的化合物,具有降粘和防膨的作用,在较高的使用浓度,例如2500mg/L以上,特别是3000mg/L以上,可兼具降粘和防膨的作用以及水相增粘作用,能够满足低渗敏感类稠油油藏开采的需求。
下面将结合实施例对本发明作进一步详细描述。
制备实施例
实施例1:制备本发明的驱油剂Q1
(1)将辛烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯(1mol)、乙烯基苯磺酸(0.2mol)和己烷基丙烯酸2-羟乙酯(2mol)加入到三口烧瓶中,然后在搅拌速率500rpm下加入丙酮与冰醋酸(质量比1:0.1)的混合液,随后升温至50℃,将偶氮二异丁腈溶解与丙酮与冰醋酸(质量比1:0.1)的混合液中,缓慢滴加,滴加时间为1h,直到滴加完毕,在50℃条件下继续保温3h,然后用旋转蒸发仪除去溶剂1,然后在体系中加入水,在搅拌速率为200rpm条件下冷却至室温,得到半透明的粘稠液体,再经过丙酮与冰醋酸(质量比1:0.1)的混合液的洗涤和干燥,得到纯净的多元共聚物M。
(2)将多元共聚物M(1mol)和氯乙酰辛基胺(1.2mol)加入至新的三口烧瓶中,然后加入乙腈,随后开动搅拌器,搅拌速率调节至300rpm,反应釜温度调节至60℃,继续反应0.5h停止。用旋转蒸发仪除去乙腈,冷却至室温,然后用乙腈和乙酸乙酯(质量比1:1)进行重结晶,得到白色粘稠液体,将该白色粘稠液体在80℃条件下干燥24h,然后经过造粒得到驱油剂Q1;经测试,该驱油剂数均分子量为920万。
实施例2:制备本发明的驱油剂Q 2
类似实施例1的制备方法,除了使用以下原料代替辛烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、己烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰辛基胺:甲基丙烯酸二甲基氨基乙酯、甲基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰二十二烷基胺;经测试,该驱油剂数均分子量为780万。
实施例3:制备本发明的驱油剂Q 3
类似实施例1的制备方法,除了使用以下原料代替辛烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、己烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰辛基胺:癸烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、十四烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰十六基胺;经测试,该驱油剂数均分子量为590万。
实施例4:制备本发明的驱油剂Q 4
类似实施例1的制备方法,除了使用以下原料代替辛烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯:对甲基苯基丙烯酸二甲基氨基乙酯;经测试,该驱油剂数均分子量为690万。
实施例5:制备本发明的驱油剂Q5
类似实施例1的制备方法,除了使用以下原料代替辛烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、己烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰辛基胺:邻乙基苯基丙烯酸二甲基氨基乙酯、十四烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰十六烷基胺;经测试,该驱油剂数均分子量为910万。
实施例6:制备本发明的驱油剂Q6
类似实施例1的制备方法,除了使用以下原料代替辛烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、己烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰辛基胺:二十烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、十六烷基丙烯酸2-羟乙酯和氯乙酰十八烷基胺;经测试,该驱油剂数均分子量为850万。
应用实施例
1.防膨率的测定
按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》评价了各各待测试样品在1000mg/L条件下的防膨率。测试样品为本发明实施例1-5中合成的驱油剂Q1-Q5,以及市售的粘土稳定剂N1(购自于山东艾克水处理有限公司)和N2(购自河南博友环保科技有限公司)。试验结果见表1。
表1防膨率的评价结果
产品 | 浓度,mg/L | 防膨率,% |
Q1 | 1000 | 90.5 |
Q2 | 1000 | 92.5 |
Q3 | 1000 | 92.2 |
Q4 | 1000 | 94.3 |
Q5 | 1000 | 93.7 |
Q6 | 1000 | 90.9 |
F1 | 1000 | 87.1 |
F2 | 1000 | 89.5 |
从表1可以看出,本发明的驱油剂Q1-Q5的防膨率均大于90.0%。说明本发明的用于提高低渗敏感稠油油藏采收率的驱油剂1000mg/L条件下具有良好的防止膨润土水化膨胀的能力。
有上表还可以看出,式(1)化合物的结构对防膨效果有较大的影响。其中Q4的防膨效果最好,达到94.3%。
2.室内降粘率及表观粘度评价实验
本实验针对胜利油田某区块稠油P,油藏温度65℃,原油粘度7826mPa.s,属于普通稠油,乳化含水率为23.8%,所用注入水矿化度24150mg/L,钙镁离子浓度为421mg/L。
分别采用本发明的实施例Q1-Q6和市售聚合物型表面活性剂产品C1(购置企业:山东宝莫生物化工股份有限公司)和C2(购置企业:山东省方圆化工有限公司)对该稠油的降粘效果和表观粘度进行评价。
降粘剂的降粘率测定方法参考Q/SH1020 1519-2016《稠油降粘剂通用技术条件》。表观粘度测定方法参考Q/SH1020 1572-2017《驱油用聚丙烯酰胺》。测试结果见表2。
表2驱油剂Q1-Q6以及C1-C2测试结果
测试结果表明,本发明的驱油剂的降粘效果和表观粘度均优于市售聚合物型表面活性剂,本发明的产品在3000mg/L浓度、65℃条件下表观粘度可达到100mPa.s以上;在1000mg/L浓度时,仍具有优异的降粘效果,降粘率为98%以上,且分散后的乳液颗粒分散均匀。从研究结果看,本发明的降粘驱油剂完全满足低渗敏感稠油油藏冷采需求。
有上表还可以看出,式(1)化合物有优异的降粘效果,Q4产品的表观粘度和降粘率均达到最高,3000mg/L浓度时表观粘度达到177mPa.s;1000mg/L时,降粘率达到99%以上。
3.现场应用试验
本实验针对胜利油田某区块稠油P,油藏温度65℃,原油粘度7826mPa·s,属于普通稠油,乳化含水率为23.8%,注入水矿化度24150mg/L,钙镁离子浓度为421mg/L。该区块油藏渗透率仅420um2,泥质含量16.8%,地层原油粘度900mPa·s,该区块前期因敏感性强,无法注蒸汽开发,只能以水驱开发为主,为改善开发效果,2019年开展2个井组的冷采防膨降粘驱开发试验,井组初期日液19.0t/d,日油7.2t/d,含水62.1%,峰值日油29.4t/d。目前井组日液52.8t/d,日油18.1t/d,含水65.7%,累增油8451.2t,月注采比2.51,累注采比1.35。生产动态曲线见图1,表明本发明的驱油剂明显提升了采油率。
Claims (16)
2.根据权利要求1所述的驱油剂,其中在式(1)结构中,n为12-18的数值,优选14-16;
R1为直链或支链C6-C20烷基或被一个或多个苯环取代的直链或支链C10-C20烷基;
R2为直链或支链C6-C16烷基。
3.制备根据权利要求1或2所述的驱油剂的方法,其中包含以下步骤:
(1)在引发剂存在下,通过水溶液聚合法将烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯聚合形成三元共聚物;
(2)在催化剂存在下,三元共聚物与氯乙酰脂肪胺反应,得到式(1)结构的化合物。
8.根据权利要求3所述的方法,其中步骤(1)中,烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯、乙烯基苯磺酸和烷基丙烯酸2-羟乙酯摩尔比为1:0.1-2:2-15;优选1:0.2-1.5:2-10。
9.根据权利要求3所述的方法,其中步骤(1)中,所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁基脒盐酸盐或偶氮二异丙基咪唑啉,或其混合物;其用量为0.1-0.3wt%,基于烷基丙烯酸二甲基氨基乙酯的用量计。
10.根据权利要求3所述的方法,其中步骤(2)中,三元共聚物与氯乙酰脂肪胺摩尔比为1:1.2-1.6。
12.根据权利要求11所述的驱油剂体系,其中所述水溶液浓度为300-2400mg/L,优选1000-1600mg/L。
13.根据权利要求11所述的驱油剂体系,其中所述水溶液浓度为3000-4500mg/L,优选3500-4200mg/L。
14.根据权利要求11-13任一项所述的驱油剂体系用于低渗敏感类稠油油藏开采过程中的用途。
15.根据权利要求1-3任一项所述的驱油剂,用于制备用于低渗敏感类稠油油藏开采的驱油剂体系的用途。
16.根据权利要求14或15所述的用途,其中所述低渗敏感类稠油油藏为水敏或速敏指数大于0.9的稠油油藏。
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