CN1225703A - 油和气田化学品的应用 - Google Patents

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Abstract

一种从地下地层中开采或提高油和/或气采收率的方法,它包括往地层中优选地以含水溶液形式注入至少一种聚乙二醇的单烷基醚,其中烷基有3—5个碳和聚乙二醇含3—6个乙烯氧单元,例如三乙二醇丁基醚。尤其优选地是含上述烷基醚和至少一种单或二乙二醇的单烷基醚的混合物,例如三乙二醇丁基醚、四乙二醇丁基醚、五乙二醇丁基醚和二乙二醇丁基醚的混合物。本发明的方法可应用于井增注处理如水堵、砂固结、砂岩酸化和提高油采收率的各种方法如三次油开采。

Description

油和气田化学品的应用
本发明涉及油田和气田化学品及其应用，尤其是在提高油或气采收率中的应用。
在使用中，从油田或气田中开采油的采收率往往随时间而下降。下降往往与地层的损坏有关，这种地层的损坏可表现为地层对油或气的渗透性降低。此外，人们常常要求在离生产井一定距离注入水基液体到地层中以驱赶油进入油井。
对于通过注入化学品到生产井中以克服例如水堵等地层损坏问题以增产采油，已介绍过很稀的非离子或阴离子表面活性剂的水溶液，尤其是烷氧基化的烷基硫酸盐和烷氧基化的烷芳基磺酸盐(参见USP5092405)。
现已发现烷基乙二醇醚能显著改善从地下地层中开采油或气，特别是能克服地层损坏的问题。
本发明提供一种从包含油或气的地下地层中开采至少一种油和气的方法，它包括往所述的地层中加入至少一种聚乙二醇的单烷基醚(此后称为化合物1)，其中烷基含3-5个碳，聚乙二醇含3-6个乙烯氧单元，和从所述的地层中开采油和/或气。
本发明也提供一种增加从包含油和气的地下地层中开采至少一种油和气的方法。它包括往所述的地层中加入至少一种化合物1，和从所述的地层中开采油和/或气。
该化合物是聚乙二醇的单烷基醚，其中烷基是含3-5个碳的直链或支链的烷基，例如正丙基或异丙基、正丁基、异丁基、仲丁基、叔丁基、正戊基、异戊基、仲戊基、叔戊基，尤其是正丁基。在化合物1中有3-6个，例如4或5个乙烯氧单元，而最优选的是3个乙烯氧单元。合适的化合物1的实例有三乙二醇的单正丁基醚，也称作正丁基三乙二醇醚，和四乙二醇单正丁基醚和五乙二醇单正丁基醚。化合物1可以是基本上纯的或者可是与至少一种相关的另外的聚乙二醇，尤其是有3-6个乙烯氧单元的烷基醚的混合物。尤其是该混合物可以包含至少60％，特别至少80％，例如60-99％，或80-98％的化合物1和包含达40％，特别达20％，例如1-40％，或2-20％的那些其它乙二醇醚。该混合物也可以包含聚乙二醇混合物的单烷基醚，所述的乙二醇具有2.6-6.4，例如2.9-4.5或4.0-5.8平均摩尔的乙烯氧单元。化合物1(乙二醇醚)通常是弱结构的两亲物。该混合物也可以含小量，例如达10％各种具有7-20，例如7-10乙烯氧单元的聚乙二醇的C3-5烷基单烷基醚，尤其是这些醚的总量达40％或30％。
化合物1可以单独使用或与其它乙二醇醚如单和二乙二醇的单烷基醚混合使用，其中烷基可以是直链或支链的含1-8个碳的烷基，例如甲基、乙基、丙基、丁基、己基或辛基。实例有乙二醇单乙基醚、乙二醇单正丙基醚、乙二醇单异丙基醚、乙二醇单正丁基醚、乙二醇单异丁基醚、乙二醇单2-丁基醚、乙二醇单叔丁基醚、二乙二醇单正丙基醚、二乙二醇单异丙基醚、二乙二醇单正丁基醚、二乙二醇单异丁基醚、二乙二醇单2-丁基醚、二乙二醇单叔丁基醚、二乙二醇单正戊基醚、二乙二醇单2-甲基丁基醚、二乙二醇单3-甲基丁基醚、二乙二醇单2-戊基醚、二乙二醇单3-戊基醚和二乙二醇单叔戊基醚。也可以使用三乙二醇的单甲基或单乙基醚。在这些混合物中化合物1的用量可至少为混合物总重量的60％，特别至少为70％，例如60-98％或70-98％，而其它乙二醇醚的用量可以达混合物总重量的40％，例如达20％如1-40％或2-30％。在本发明中可允许使用从乙二醇醚制造过程中得到的联产品物流，它含有高比例的乙二醇醚，尤其烷基三乙二醇醚例如正丁基三乙二醇醚。这种联产品物流可包含大多数的正丁基三乙二醇醚和小量其它烷基三乙二醇醚。一种这样的联产品物流包含70-80％，例如约75％(重量)的正丁基三乙二醇，1-5％，例如约2.5％(重量)的丁基二乙二醇醚，15-25％，例如约19％(重量)的丁基四乙二醇醚和1-5％，例如约2％(重量)的丁基五乙二醇醚。一种含约75％(重量)正丁基三乙二醇醚、约2.5％(重量)丁基二乙二醇醚、约19％(重量)丁基四乙二醇醚和约2％(重量)丁基五乙二醇醚的混合物是优选的，此混合物以后称作混合物2。
化合物1可有12-17，优选14-16.5，特别14.5-16的亲水亲油平衡值(HLB)。化合物1优选的是一种当在20-200℃范围，例如特别50-150℃或100-130℃的至少一个温度值下与蒸馏水和辛烷以至少一种比例混合时能形成3液相的化合物。得到3相的化合物1、蒸馏水和辛烷的相对重量比例可以为10-50∶60-20∶50。化合物1在与蒸馏水的混合物中或在特别与含至盐饱和，例如达40g/l氯化钠的水的混合物中也可以有0-250℃，特别50-150℃的浊点，尤其低于贮槽温度，但在达130℃可以与蒸馏水或地层水相互混。
化合物1可以不稀释被注入地层中，但也可以按含至少1％，尤其6％和特别至少15％(重量)化合物1的含水配制物与水混合，该配制物可以含1-99％，例如1-60％尤其6-50％和特别15-50％，和优选的25-45％的化合物1。含有化合物1的含水介质可以是淡水、自来水、江水、海水、开采得的水或地层水、有0-250g/l，例如5-50g/l如10-45g/l的总含盐量(特别有如50-3000ppm Ba的高钡含量)和0.5-10，例如3-8和4-6的pH。该配制物可含化合物1的重量大于(优选至少5％或10％大于)在50-150℃，例如100-130℃特定温度下在化合物1、水和辛烷3相混合物的最低“含水”相中的化合物1浓度。该配制物通常是一种液相，该液相优选地主要由水组成，和尤其是基本无极性有机溶剂，尤其醇，如异丙醇。
注入化合物1的地层可以是固结的或未固结的地层，和岩石或砂地层。岩石的实例是均质型和断裂型的砂岩和碳酸盐例如白垩或石灰石。砂地层可以是弄脏的或干净的，和可以是均质层状的或未被固结的。地层是可渗透水、油和气的并可以有1-5000mD例如5-500mD的海水渗透性。与化合物1相接触的地层表面可以是水润湿、油/水混合的润温和油润湿等3种可润湿性之一种表面。地层可以为20-250℃，例如60-200℃或80-180℃如110-140℃温度和与化合物1相接触的地层表面可以为低于30-50℃。原生的/地层水可以含5-200g/l盐类，尤其40-5000ppm钡和0.5-10特别3-6的pH。
地层可以因外部使用的含水液体进入之后，例如钻井完井修井或生产操作，例如钻井液渗入或修井、压井、压裂或完井液，或由于内部液体如原生水已被预先损坏。这种损坏可以因水堵塞孔(水捕集)，或岩石的油润湿，或因油堵塞孔(油捕集)而降低对油或气的渗透性。这种损坏也可以由于固体的侵入，不平衡压力、含水相捕集和润温性的改变而造成。
在本发明的方法中，可以将乙二醇醚或配制物引入到包含油或气的地层中，例如引入到环绕生产井如100m之内特别10m之内作为井的增注和挤注处理，但也可以引入到离所述的开采油/气的地层一定距离的地层中，如离它大于100m特别大于1Km或2Km，例如0.1-0.5Km如1-3Km。当在三次油开采中，其中将乙二醇醚或配制物引入到辅助或注入井中和向包含油/气的地层施压以驱赶它朝向生产井流动。
井的增注包括从井中提高油和/或气的生产量。增注方法的实例有减少水堵，或增加砂固结或引入酸化处理。水堵由于水浸占孔造成地层渗透性下降。砂固结是一种往井中注入树脂如环氧或酚醛树脂的处理方法，通过这种处理，生产地层中的疏松、未固结的颗粒被胶结以减少砂的迁移或流入井孔中和因而防止井开采出砂但使井开采出油和/或气。酸化是一种用酸例如盐酸，通常在压力下处理地层的方法，以提高地层的渗透性。
在井的增注处理中，为修复例如地层的润湿性改变或除去水堵等损坏以提高地层的渗透性，将乙二醇醚或配制物由生产井引入地层中。乙二醇醚或配制物通过底部井眼和加压以活塞式流入地层中例如在如泥浆或钻井液、酸溶液或完井液等其它相之前或之后按顺序地引入到生产井中，和封井0.5-4天左右，封井期之后再开始生产往往有很高产油率。本发明的方法能缩短封井频率和因而提高全年生产量。
在挤注处理中，采用类似于井增注方法，但在这种情况下乙二醇醚配制物也包含生产化学品如结垢抑制剂、缓蚀剂、气体水合形成抑制剂、蜡抑制剂或沥青质沉淀抑制剂，或硫化氢清除剂或乳化剂。在这种挤注处理中，化合物1优选地是一种其中有4-6个乙烯氧单元的化合物，乙二醇醚总含量至少有注入液体的30％。但是本发明优选的方法，尤其井增注处理要在基本上至少无一种水可溶混的油田或气田生产化学品例如上面列举的化学品的情况下实施。
在包括三次油开采的技术中，在离生产井一定距离注入乙二醇醚或配制物，然后借助其后注入的加压水例如本身地层水或含增稠的聚合物迫使以活塞式流通过地层流向生产井，以修复任何的地层损坏和在生产井中开采自由捕集的油。这些技术能改善采收液的引入，例如用阻塞水流动的可流动的残油，提高采收液流到生产井的容易程度。
在本发明的方法中使用的乙二醇醚能对改善效能有利，因提高了损坏地层的油或气的渗透性。
优选地，该方法不是一种挤注处理，它是一种通过减少必要的挤注和封井数以增强生产化学品的效能来提高油井生产率的方法，所述方法包含往含油岩石地层中注入一种水可互溶的配制物，它包含的组分：
a)一种水可互溶的表面活性剂，它是一种烷基三乙二醇醚尤其正丁基三乙二醇醚，如混合物2，和
b)至少一种水可互溶的油田或气田生产化学品，将所述的配制物的组分以预先形成的单一组合物或同时并行地或以两者按顺序加入到岩石地层中。
本发明以下列实施例进行说明。
实施例1
将取自北海井的有中等粒度、完好粘结的砂岩，孔度14.5-15％和198-428mD渗透性的保存的岩蕊切割成岩塞并用根据那口井合成的地层水，含总溶解盐79003mg/l,Na28100,K1630、Mg113、Ca615、Sr65、Ba770、Cl46050、H450、HCO3 1655使其饱和。
将每个岩塞放置在岩蕊溢流装置的内管中，该装置包含一对两端可密封的同轴加压管，液体可通过管向任一方向流。然后在室温下将管子加压到使管子之间环形处达1500psi(大致的过载压力)和使岩蕊达到500psi压力(孔压力)。
1．然后将岩蕊用90个孔体积的煤油以正方向流过24小时以上使其饱和，继之用煤油以10ml/min从两个方向冲洗减少水含量到Swi(饱和水水平)。
2．然后将岩蕊和管路加热到12l℃和在其后全部步骤中维持在这一温度。
3．用从特定井中得到的6个孔体积原油以2ml/min从逆向流过，和密封岩塞24小时。
4．然后用pH为4.5的23个孔体积地层水以0.07ml/min从正方向冲洗岩蕊72小时以减少油含量到Swo(org)(饱和油)水平，正方向对地层水的渗透性为28mD。
5．这样第一次水溢流后用总共63个孔体积的煤油以0.75ml/min溢流18小时之久以捕集孔中的水，继之用煤油以10ml/min的注入速率在两个流向冲洗使岩蕊的水含量降到Swi(饱和水)水平，渗透性分别为67mD和71mD。
6．7个孔体积从井中得到的原油从逆向以2ml/min流过岩蕊，继之密封24小时。
7．然后将pH为4.5的1个孔体积地层水从正方向以0.07ml/min通过岩蕊以模拟水溢流，渗透性为12mD左右。
8．然后将1个孔体积未稀释的含三乙二醇单正丁基醚(优选的化合物1)的混合物2从逆向以0.05ml/min通过岩塞，继之将岩蕊从流动管路中分离，再相继用甲苯、甲醇和地层水清洗，将岩蕊密封6小时。
9．第三次水溢流用pH为4.5的125个孔体积地层水从正方向以30ml/min流过来实施。然后用地层水冲洗岩蕊岩塞到Sw(org)，其后用2ml/min的地层水通过岩蕊测定两个方向的渗透性，两个方向的渗透性为255mD。
10．然后将岩蕊用36个孔体积的煤油从正流动方向以0.3ml/min流动26小时以上使其饱和，然后用煤油从两个方向以10ml/min冲洗到Swi，继之从两个方向用10ml/min的煤油测定渗透性。正向和逆向的渗透性分别为161mD和167mD。
用化合物1处理前后对煤油和水的渗透性对比表明处理后(对煤油，模拟油)的渗透性提高2倍以上和(对水)提高至少9倍。
这些结果表明化合物1在减少水堵中的价值(比较步骤9和7)(和挤注处理)和在三次油开采中的价值(比较步骤10和5)。
对照实施例1
将取自北海井的有中等粒度、完好粘结的砂岩和高钾长石，孔度20％的干岩蕊岩塞用模拟那口井的地层盐水、含总溶解盐443230mg/l，Na133644、K6690、Mg18800、Ca127197、Sr3520、Ba162、Cl153030、HCO3 184使其真空饱和。
然后将岩塞放置在岩蕊溢流装置的内管中，该装置包含一对两端可密闭的同轴加压管，液体可通过管向任一方向流动。然后在室温下将管子加压使管子之间环形处达到1500psi压力(大致过载压力)和使岩蕊达500psi压力(孔压力)。
1)然后用0.5ml/min速率流通煤油20小时以上使岩蕊饱和。然后用煤油从两个方向以10ml/min注入速率冲洗岩塞到Swi(饱和水水平)。当达到平衡态条件时，从两个流动方向测量在Swi(饱和水水平)下的keo(煤油对油的平衡渗透性)。
2)然后将岩蕊夹持器和流液管路加热到154℃。
3)将8个孔体积废弃的北海原油从逆向通过直至达到平衡态条件和在上述温度下密封岩塞24小时之久。
4)将pH为5.5的40个孔体积模拟北海油井的地层水从正方向以4ml/hr注入岩塞中，用地层水从正方向测量在Swo(饱和油水平)下的kew(煤油对水的平衡渗透性)。
5)然后将岩蕊夹持器和流液管路冷却到110℃。
6)然后将6个孔体积的含10％(重量)“Scaletreat837c”结垢抑制剂(市场上从TR Oil Services购到)的海水溶液从逆向以30ml/hr注入岩蕊岩塞中，继之从流液管路中分离出岩塞和用合成的地层水从装置中冲洗掉过剩的抑制剂和将岩蕊岩塞泄放到表面和在该温度密封12小时之久。
7)密封之后，将岩蕊夹持器和流液管路加热到154℃。
8)然后用地层水(调节到pH为5.5)从正流向以30ml/hr来除去岩蕊岩塞中的抑制剂和从两个流向用0.2ml/min测量岩塞对地层水的最后有效渗透性(kew)。
9)然后用煤油从正流向以0.2ml/min通25小时使岩塞饱和，再用煤油以10ml/min注入速率从每个方向冲洗岩塞直至达到平衡态条件和岩蕊的流出物不含游离盐水。然后从每个流向以10ml/min测量岩蕊的keo。
10)然后在600psig封闭压力和环境孔压力和温度下将岩蕊封闭在Hassler Cell中。再用10孔体积的甲苯然后用10孔体积甲醇以9.5ml/min进行可互溶溶剂的洗涤，重复两次这种溶剂循环。然后注入岩蕊岩塞中10个孔体积的50∶50甲醇和模拟地层盐水的混合物，继之注入20个孔体积的未稀释模拟的地层盐水和从正流向以9ml/min测量岩蕊岩塞的渗透性kew。渗透性数据列于表1中。
实施例2
用相同岩蕊得到的岩塞重复对照实施例1的过程，但步骤5之后和步骤6之前用2个孔体积的含15％(重量)混合物2的海水溶液以30ml/hr从逆向注入岩蕊岩塞中。然后将处理过的岩蕊在上述温度下密封6小时之久。渗透性数据列于表1中。表1
步骤 渗透性 对照实施例1(mD) 实施例2(mD)
1489 在Swi的kew在Swi的keo在Swo的kew在冲洗之后kew在冲洗之后keo     226133285778     18115810167233
这些结果表明在减少水堵(比较步骤8和4)中的混合物2的价值和在三次油开采中的价值(比较步骤9和1)。
实施例3
在步骤5和6之间用稀释的混合物2的海水溶液重复实施例2的过程，但在步骤6中用6个孔体积无结垢抑制剂的海水。从结果中可得到与实施例2相同的结论。

Claims (15)

1．一种从含油或气的地下地层中至少开采油和气之一种的方法，其特征在于将至少一种聚乙二醇的单烷基醚，其中烷基含3-5个碳和聚乙二醇含3-6个乙烯氧单元，引入到所述地层中和从中开采油和/或气。
2．按权利要求1的方法，其中，该方法不是一种挤注处理，其中将所述单烷基醚和至少一种水可互溶的油或气用生产化学品引入到所述地层中和从中开采油和/或气。
3．一种增加从含油或气的地下地层中至少开采油和气之一种的方法，其特征在于将至少一种聚乙二醇的单烷基醚，其中烷基含3-5个碳和聚乙二醇含3-6个乙烯氧单元，引入到所述地层中和从中开采油和/或气。
4．按权利要求1到3任一项的方法，它包括井增注措施。
5．按权利要求4的方法，其中井增注措施包括酸化或减少水堵。
6．按权利要求1到3任一项的方法，它包括三次油开采方法。
7．按前述权利要求的任一方法，其中聚乙二醇的单烷基醚是三乙二醇的单烷基醚。
8．按前述权利要求的任一方法，其中单烷基团是正、异、仲或叔丁基团。
9．按前述权利要求的任一方法，其中聚乙二醇的单烷基醚是三乙二醇的单正丁基醚。
10．按前述权利要求的任一方法，它包括将一种至少60％是三乙二醇丁基醚的所述烷基醚的混合物引入地层中。
11．按前述权利要求的任一方法，它包括将一种含所述烷基醚和至少一种乙二醇的单烷基醚和二乙二醇的单烷基醚的混合物引入地层中。
12．按权利要求11的方法，其中混合物含有70-80％的三乙二醇正丁基醚、15-25％的四乙二醇丁基醚、1-5％的五乙二醇丁基醚和1-5％的二乙二醇丁基醚。
13．按前述权利要求的任一方法，其中将聚乙二醇的单烷基醚从含水的配制物引入地层中。
14．按权利要求13的方法，其中含水的配制物包括15-50％(重量)的所述单烷基醚或醚类。
15．至少一种聚乙二醇单烷基醚的用途，其中烷基有3-5个碳和聚乙二醇含3-6个乙烯氧单元，用以增加从含油和/或气的地下地层中开采至少油和气之一种。
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