CN116496770B - 用于驱替原油的稠化超临界co2组合物以及驱替原油的方法 - Google Patents

用于驱替原油的稠化超临界co2组合物以及驱替原油的方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及石油开采领域，公开了一种用于驱替原油的稠化超临界CO2组合物以及驱替原油的方法。该组合物中含有以下组分：超临界流体、复合表面活性剂；所述复合表面活性剂为两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的组合；所述超临界流体为体积纯度大于75％的超临界CO2。本发明提供的组合物能够降低气体体系与原油的流度比，能够在CO2驱油过程中扩大气驱波及，增加CO2与原油的接触面积与接触时间，起到有效提高采收率的作用，在常规/非常规原油油气藏开发和CO2有效利用方面都有着广阔的应用前景。

Description

用于驱替原油的稠化超临界CO2组合物以及驱替原油的方法
技术领域
本发明涉及石油开采领域，具体地，涉及用于驱替原油的稠化超临界CO2组合物以及驱替原油的方法。
背景技术
我国陆相非常规油气藏储层发育广泛，尤其是非常规油气藏中的稠油油藏在现有的经济技术条件下，用传统常规的方法更是难以开发。
面对石油危机，稠油能否有效开采对中国原油稳产起到重要保障作用，所以需要设计有效的开采方式配合有效的驱油体系提高常规/非常规稠油采收率。
同时我国正致力于控制CO2的排放不再增长，石油化工行业在开采和炼化过程中会排放大量的CO2，这部分CO2能否合理有效利用，对石油行业能够自身抵消二氧化碳排放量，实现二氧化碳行业内“零排放”的目标起到关键作用。
CN108424760A公开了一种适用于致密油藏开发的CO2敏感的压裂-排驱体系，其特征在于，该体系包括由表面活性剂、助剂和水组成的基液；以及，富含在基液中的液态或/和超临界CO2。该现有技术虽然能发挥压裂-排驱体系在不同开发生产阶段的携砂、CO2增能驱油、表面活性剂渗吸排油的“一剂多用”功能，实现扩大致密油的动用程度和提高致密油的排驱效率的双重目标，可有效降低成本，实现油气田统一、高效、绿色开发的目标。但是，该现有技术焖井一段时间后进行破胶液排驱，逸出的CO2用于增能补压，此时CO2未稠化，粘度较低，排驱过程中CO2-原油流度比较大，易发生指进现象，弱化CO2的驱油作用。
CN111849449A公开了一种超临界CO2驱油体系，其特征在于，包括超临界CO2和溶解在超临界CO2中的基液，所述基液的组分包括聚合物、表面活性剂、碱和水。该现有技术提供的超临界CO2驱油体系，在油层中具有更大的波及体积，能够大幅提高采收率。但是，该现有技术高分子聚合物的制备会提高实施难度且在不同地层条件下高分子聚合物可能会失效形成沉淀堵塞底层孔隙，对底层造成不可逆伤害。
发明内容
本发明的目的是为了克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种能够提高原油采收率且开采成本低的原油采收体系，该体系能够降低气体与原油的流度比，扩大气体在储层中的波及体积，降低原油粘度，进而提高原油采收率。
发明人在研究中发现，应用同时含有两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的原油驱替组合物体系，并且应用选自甜菜碱型表面活性剂、丙烯酰胺共聚物表面活性剂中的至少一种作为两性表面活性剂，应用选自聚氧乙烯类表面活性剂、聚醚类表面活性剂中的至少一种作为非离子表面活性剂以及应用羧酸盐类表面活性剂中的至少一种作为阴离子表面活性剂，同时控制原油驱替组合物体系中的各组分均在特定的比例范围内，特别是要求两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的含量重量比为6.0-6.5：5.0-5.5：1时，获得的原油驱替组合物体系能够降低气体与原油的流度比，扩大气体在储层中的波及体积，降低原油粘度，进而提高原油采收率。有鉴于此，提供了本发明的方案。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种用于驱替原油的稠化超临界CO2组合物，该组合物中含有以下组分：
超临界流体、复合表面活性剂；
所述复合表面活性剂为含量重量比为6.0-6.5：5.0-5.5：1的两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的组合；且
相对于100mL的所述超临界流体，所述复合表面活性剂的含量为150-250g；
所述超临界流体为体积纯度大于75％的超临界CO2；
所述两性表面活性剂选自甜菜碱型表面活性剂、丙烯酰胺共聚物表面活性剂中的至少一种；
所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯类表面活性剂、聚醚类表面活性剂中的至少一种；
所述阴离子表面活性剂选自羧酸盐类表面活性剂中的至少一种。
本发明的第二方面提供一种驱替原油的方法，该方法应用前述第一方面中所述的组合物进行，包括：
(1)将含有复合表面活性剂的混合物I与超临界流体进行第一混合，得到混合物II；
(2)将所述混合物II进行稳定沉淀处理，得到产物I；并将所述产物I与原油接触。
本发明相对于现有技术至少具有以下优势：
(1)现有的CO2驱替体系中的CO2会萃取原油中的轻质组分，而导致原油粘度过高的重质组分被留在地层中，使剩余油更难以开采，而本发明提供的体系能够在CO2萃取过程中将携带的复合表面活性剂混入原油中，在地层水的参与下促进原油乳化，降低水油表面张力，进一步降低重质组分的粘度。
(2)本发明提供的体系能够不含水，在水敏性地层中应用时，体系进入地层不会对地层造成较大的伤害，为水敏性储层原油开采提出借鉴方法，同时复合表面活性剂中含有的阴离子表面活性剂能够预防粘土膨胀，起到保护地层的作用。
(3)本发明提供的体系中的CO2在每轮驱替结束后能够较为轻易地从原油中分离出来循环使用，很大程度上降低驱油成本。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
如前所述，本发明的第一方面提供了一种用于驱替原油的稠化超临界CO2组合物，该组合物中含有以下组分：
超临界流体、复合表面活性剂；
所述复合表面活性剂为含量重量比为6.0-6.5：5.0-5.5：1的两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的组合；且
相对于100mL的所述超临界流体，所述复合表面活性剂的含量为150-250g；
所述超临界流体为体积纯度大于75％的超临界CO2；
所述两性表面活性剂选自甜菜碱型表面活性剂、丙烯酰胺共聚物表面活性剂中的至少一种；
所述非离子表面活性剂选自聚氧乙烯类表面活性剂、聚醚类表面活性剂中的至少一种；
所述阴离子表面活性剂选自羧酸盐类表面活性剂中的至少一种。
根据一种优选的实施方式，该组合物中还含有水，且所述水与所述复合表面活性剂的含量重量比为1-5：100。
优选地，所述甜菜碱型表面活性剂选自甜菜碱、α-烷基甜菜碱、N-烷基甜菜碱、N-长链硫代羧酸型甜菜碱中的至少一种。
优选地，所述丙烯酰胺共聚物表面活性剂选自二甲基二烯丙基氯化铵、二甲基二烯丙基氯化铵-丙烯酰胺-丙烯酸共聚物、丙烯酸-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚物中的至少一种。
优选情况下，所述聚氧乙烯类表面活性剂选自聚氧乙烯二胺、聚氧乙烯酰胺、聚氧乙烯脂肪胺中的至少一种。
优选地，所述聚醚类表面活性剂选自聚丙二醇单丁醚、脂肪醇聚氧乙烯醚(AEO)、脂肪酸聚氧乙烯酯、烷基酚聚氧乙烯醚(APEO)中的至少一种。
优选地，所述羧酸盐类表面活性剂选自1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐、N-氨基羧酸盐中的至少一种。示例性地，所述N-氨基羧酸盐可以为(1S,2S)-2-氨基环己烷-1-羧酸盐酸盐。
根据一种特别优选的实施方式，本发明的所述复合表面活性剂中，所述两性表面活性剂为二甲基二烯丙基氯化铵，所述非离子表面活性剂为聚丙二醇单丁基醚，所述阴离子表面活性剂为1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐。本发明的发明人发现，该优选情况下获得的体系能够更好的提高原油的采收率。
如前所述，本发明的第二方面提供了一种驱替原油的方法，该方法应用前述第一方面中所述的组合物进行，包括：
(1)将含有复合表面活性剂的混合物I与超临界流体进行第一混合，得到混合物II；
(2)将所述混合物II进行稳定沉淀处理，得到产物I；并将所述产物I与原油接触。
优选地，在步骤(1)中，所述第一混合的条件包括：在搅拌的条件下进行，且搅拌的转速为100-1500rpm，温度大于31℃，压力大于7.2MPa，时间为5-15min。
优选情况下，在步骤(2)中，所述稳定沉淀处理的条件包括：温度大于30℃，时间为3-6h。
优选地，所述接触的条件包括：温度高于31.26℃，压力大于7.2MPa。更加优选地，所述接触的条件包括：温度为32-100℃，压力为7.5-50MPa。
优选情况下，所述产物I与所述原油的用量体积比为1.1-1.3。本发明的发明人发现，该优选情况下能够获得更高的原油采收率。
以下将通过实例对本发明进行详细描述。
以下实例中，在没有特别说明的情况下，所采用的原料均为商购。
原料：
两性表面活性剂：
丙烯酰胺共聚物：二甲基二烯丙基氯化铵，牌号SM104729B-2，购自北京华威锐科化工有限公司；
甜菜碱型表面活性剂：
甜菜碱，购自北京伊诺凯科技有限公司；
3-磺丙基十六烷基二甲甜菜碱，牌号A88948，购自北京伊诺凯科技有限公司；
非离子表面活性剂：
聚氧乙烯类表面活性剂：聚氧乙烯二胺，牌号P107102-1g，购自北京华威锐科化工有限公司；
聚醚类表面活性剂：聚丙二醇单丁醚，牌号SM46588D-2，购自北京华威锐科化工有限公司；
阴离子表面活性剂：
羧酸盐类表面活性剂：1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐，购自北京华威锐科化工有限公司；
N-氨基羧酸盐：(1S,2S)-2-氨基环己烷-1-羧酸盐酸盐，牌号HWRK000609，购自北京华威锐科化工有限公司；
超临界流体：
CO2，纯度99.9％，购自北京永圣气体科技有限公司。
实施例1
本实施例中应用的组合物中各组分及其含量如下：
50mL超临界CO2；
复合表面活性剂：50g二甲基二烯丙基氯化铵+42g聚氧乙烯二胺+8g的1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐；
其中，两性表面活性剂、非离子表面活性剂、阴离子表面活性剂的含量重量比为6.25：5.25：1；
相对于100mL的所述超临界流体，所述复合表面活性剂的含量为200g；
采用以下方法驱替原油：
(1)将含有复合表面活性剂的混合物I与超临界CO2进行第一混合，得到混合物II；
第一混合的条件为：搅拌的转速为300rpm，温度为32℃，压力为7.5MPa，时间为10min；
(2)将所述混合物II进行稳定沉淀处理，得到产物I；
稳定沉淀处理的条件为：温度为32℃，时间为4h；
将产物I与原油接触；
接触的条件为：温度为70℃，压力为35MPa；
产物I与原油的用量体积比为1.2。
实施例2
本实施例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
将二甲基二烯丙基氯化铵等重量替换为甜菜碱，其余条件均与实施例1相同。
实施例3
本实施例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
将聚氧乙烯二胺等重量替换为聚丙二醇单丁基醚，其余条件均与实施例1相同。
实施例4
本实施例采用与实施例2相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
将聚氧乙烯二胺等重量替换为聚丙二醇单丁基醚，其余条件均与实施例2相同。
实施例5
本实施例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
将二甲基二烯丙基氯化铵等重量替换为3-磺丙基十六烷基二甲甜菜碱，其余条件均与实施例1相同。
实施例6
本实施例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
将1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐等重量替换为(1S,2S)-2-氨基环己烷-1-羧酸盐酸盐，其余条件均与实施例1相同。
实施例7
本实施例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
组合物中还含有5g水，水与复合表面活性剂的含量重量比为5：100；
其余条件均与实施例1相同。
实施例8
本实施例采用与实施例1相同的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
调整产物I的用量，使得产物I与原油的用量体积比为1.5；
其余条件均与实施例1相同。
对比例1
本对比例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
不使用聚氧乙烯二胺，并将二甲基二烯丙基氯化铵的含量调整为86.5g，1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐的含量调整为13.5g，也即不含非离子表面活性剂；
其余条件均与实施例1相同。
对比例2
本对比例采用与实施例1相似的组合物和相同的方法进行，所不同的是：
不使用复合表面活性剂，其余条件均与实施例1相同。
本发明中，实施例和对比例中产物I与原油接触的具体操作如下：
将产物I注入含有原油的具有微裂缝的岩心样本(岩心直径为2.5cm，长度为10cm)中；计算产物I的采油效率，结果见表1。
驱油效率：采出原油总体积/饱和原油体积×100％。
粘度：数显粘度计测定。
测试例1
将实施例和对比例中的产物I进行PVT可视化实验，通过PVTSIM20软件计算得出70℃时，实施例和对比例中的产物I的粘度随体系压力的变化数据，结果见表2。
表1
产物I粘度(mPa·s) 驱油效率(％)
实施例1 2.20 97.7
实施例2 2.00 96.7
实施例3 2.10 96.9
实施例4 2.09 96.8
实施例5 2.02 96.8
实施例6 2.11 97.0
实施例7 2.22 97.2
实施例8 2.21 95.3
对比例1 1.94 94.0
对比例2 0.68 91.5
表2
通过表1的结果可以看出，采用本发明提供的驱替原油的组合物能够获得较高的采油效率；同时，本发明提供的组合物对原油具有显著的降粘效果。
通过表2的结果可以看出，本发明提供的组合物不但不会对地层的储层物性造成显著影响，并且还能增加体系的粘度，降低原油粘度，提高原油的渗吸采收率。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种用于驱替原油的稠化超临界CO2组合物，其特征在于，该组合物中含有以下组分：
超临界流体、复合表面活性剂；
所述复合表面活性剂为含量重量比为6.0-6.5：5.0-5.5：1的表面活性剂A、表面活性剂B、表面活性剂C的组合；且
相对于100mL的所述超临界流体，所述复合表面活性剂的含量为150-250g；
所述超临界流体为体积纯度大于75%的超临界CO2；
所述表面活性剂A选自甜菜碱、3-磺丙基十六烷基二甲甜菜碱、二甲基二烯丙基氯化铵/丙烯酰胺共聚物中的至少一种；
所述表面活性剂B选自聚氧乙烯二胺、聚丙二醇单丁醚中的至少一种；
所述表面活性剂C选自1,3-二异丙基咪唑鎓碳酸氢盐、(1S,2S)-2-氨基环己烷-1-羧酸盐酸盐中的至少一种。
2.一种驱替原油的方法，其特征在于，该方法应用权利要求1所述的组合物进行，包括：
（1）将含有复合表面活性剂的混合物I与超临界流体进行第一混合，得到混合物II；
（2）将所述混合物II进行稳定沉淀处理，得到产物I；并将所述产物I与原油接触。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，在步骤（1）中，所述第一混合的条件包括：在搅拌的条件下进行，且搅拌的转速为100-1500rpm，温度大于31℃，压力大于7.2MPa，时间为5-15min。
4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，在步骤（2）中，所述稳定沉淀处理的条件包括：温度大于30℃，时间为3-6h。
5.根据权利要求2或3所述的方法，其中，所述接触的条件包括：温度高于31.26℃，压力大于7.2MPa。
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