CN104388072A

CN104388072A - Sagd超稠油开采化学增效剂及其制备方法

Info

Publication number: CN104388072A
Application number: CN201410668693.1A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: XINJIANG BEIKEN PETROLEUM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Current assignee: XINJIANG BEIKEN PETROLEUM TECHNOLOGY DEVELOPMENT Co Ltd
Priority date: 2014-11-21
Filing date: 2014-11-21
Publication date: 2015-03-04

Abstract

本发明涉及油田化学中钻采助剂技术领域，是一种 SAGD 超稠油开采化学增效剂。其原料包括如下重量百分比的组成： 3% ～ 5% 复配碱； 15% ～ 25% 氯化铵； 20% ～ 25% 聚氧乙烯醚磺酸盐； 0.03% ～ 0.05%N,N- 二羟乙基全氟烷基酰胺； 5% ～ 25% 石油磺酸盐；其余为水。本发明耐温 250 ℃以上； 80 ℃时，油水界面张力达到 10^-1 ～ 10^-2mN/m 的数量级，试管静态洗油率超过 60% ；浓度 0.5% 的配方体系降粘率达到 80% 以上。是 SAGD 超稠油开采的辅助技术产品之一，具有降低能耗，提高采收率的效果。

Description

SAGD超稠油开采化学增效剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油田化学中钻采助剂技术领域，是一种SAGD超稠油开采化学增效剂及其制备方法。

背景技术

SAGD（水平井蒸汽辅助重力泄油技术）是国外80年代出现的新工艺，特别适合于原油粘度很高的特超稠油或天然沥青的开发，在超稠油开采现场取得了很大成功。与常规热采相比，SAGD井生产过程有很大的变化，其采油过程一般可分为三个阶段：①循环预热阶段：上部直井或水平井与下部水平井同时吞吐生产，各自形成独立的蒸汽腔；②降压生产阶段：随着被加热原油和冷凝水的采出以及吞吐轮次的增加，油层压力下降，整个油层范围内压力逐渐降至均匀分布，蒸汽腔不断扩大；③SAGD生产阶段：布置在油层上部的油井转为注汽井，下部的水平井转为生产井，蒸汽腔在垂向和横向两个方向扩展，最终在油层中形成完整的、连通的蒸汽腔。

在SAGD生产工艺中，注汽和生产是一个连续的作业过程，一般上水平井为注汽井，注汽温度通常在270℃左右，采出液温度高达180℃左右。循环预热阶段长达三个月，通常含水降到90%左右时转入正常的生产阶段；在这一阶段形成稳定的蒸汽腔后，含水会逐步下降至75%左右，含水下降的快慢与蒸汽腔及温度场的形成有直接的关系。缩短预热阶段的时间和快速稳定的温度场的形成，对于提高蒸汽效率，降低蒸汽能耗意义重大。从生产实践中观察到，SAGD采出液与常规吞吐井及汽驱井采出液物性差异较大，其采出液表现出微乳液特征，常温下保持十分稳定的水包油乳状液状态，破乳困难，显示出了SAGD工艺非常独特的驱油特征。如何利用化学方法提高SAGD生产过程中蒸汽的热传递效率，快速的形成稳定的温度场，以及做好对SAGD生产过程中驱油机理及原油运移方式的认知，是进一步提高SAGD工艺经济效益的关键。。

发明内容

本发明提供了一种SAGD超稠油开采化学增效剂及其制备方法，促进了“化学增效剂+SAGD”复合采油技术，可以增加采收率，实现节能效果。

本发明的技术方案之一是通过以下措施来实现的：一种SAGD超稠油开采化学增效剂，其原料包括如下重量百分比的组成，百分比基准为钻井液体系总重：

3%～5%复配碱；

15%～25%氯化铵；

20%～25%聚氧乙烯醚磺酸盐；

0.03%～0.05%N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺；

5%～25%石油磺酸盐；

其余为水。

下面是对上述发明技术方案之一的进一步优化或/和改进：

上述复配碱为烧碱与纯碱按3～4:1的比例复配。

上述SAGD超稠油开采化学增效剂按下述方法得到：第一步，在水中完全溶解复配碱；第二步，在第一步得到的碱溶液中，控制温度10℃～40℃下依次加入表面活性剂石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺，通入氮气混合搅拌1～2小时；第三步，在第二步得到的产物中通入氮气加入氯化铵搅拌1～2小时；第四步，将第三步得到的产物在压力为-0.1MPa至-0.3MPa、温度为90℃至95℃条件下负压蒸馏至溶液中固相含量为20g/mL至30g/mL后得到SAGD超稠油开采化学增效剂。制备过程中若出现发泡，可补充0.05%～0.1%OP-10。

本发明的技术方案之二是通过以下措施来实现的：一种SAGD超稠油开采化学增效剂的制备方法，按下述步骤进行：第一步，在水中完全溶解复配碱；第二步，在第一步得到的碱溶液中，控制温度10℃～40℃下依次加入表面活性剂石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺，通入氮气混合搅拌1～2小时；第三步，在第二步得到的产物中通入氮气加入氯化铵搅拌1～2小时；第四步，将第三步得到的产物在压力为-0.1MPa至-0.3MPa、温度为90℃至95℃条件下负压蒸馏至溶液中固相含量为20g/mL至30g/mL后得到SAGD超稠油开采化学增效剂。

下面是对上述发明技术方案之二的进一步优化或/和改进：

上述上述复配碱为烧碱与纯碱按3～4:1的比例复配。

上述SAGD超稠油开采化学增效剂，其原料包括如下重量百分比的组成，百分比基准为钻井液体系总重：3%～5%复配碱；15%～25%氯化铵； 20%～25%聚氧乙烯醚磺酸盐；0.03%～0.05%N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺；5%～25%石油磺酸盐；其余为水。

上述制备方法在制备过程中若出现发泡，可补充0.05%～0.1%OP-10。

本发明具有辅助蒸汽传热，剥离、分散岩石表面油品功效的化学增效剂分子结构设计及其合成工艺，性能要求：耐温250℃以上；80℃时，油水界面张力达到10 ^-1 ～10 ^-2 mN/m的数量级，试管静态洗油率超过60%；浓度0.5% 的配方体系降粘率达到80%以上；增效剂的加入不影响后续原油脱水集输工作。

具体实施方式

本发明不受下述实施例的限制，可根据本发明的技术方案与实际情况来确定具体的实施方式。本发明中所使用的水和清水均为自来水。

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1，该SAGD超稠油开采化学增效剂，其原料包括如下重量百分比的组成，百分比基准为钻井液体系总重：3%～5%复配碱；15%-25%氯化铵； 20%～25%聚氧乙烯醚磺酸盐；0.03%～0.05%N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺；5%～25%石油磺酸盐；其余为水。

实施例2，作为实施例1的优选，复配碱为烧碱与纯碱按3～4:1的比例复配。

实施例3，作为实施例1和实施例2的优选，该SAGD超稠油开采化学增效剂按下述制备方法得到：第一步，在水中完全溶解复配碱；第二步，在第一步得到的碱溶液中，控制温度10℃～40℃下依次加入表面活性剂石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺，通入氮气混合搅拌1～2小时；第三步，在第二步得到的产物中通入氮气加入氯化铵搅拌1～2小时；第四步，将第三步得到的产物在压力为-0.1MPa至-0.3MPa、温度为90℃至95℃条件下负压蒸馏至溶液中固相含量为20g/mL至30g/mL后得到SAGD超稠油开采化学增效剂。

实施例4，作为实施例1、实施例2和实施例3的优选，制备方法在制备过程中若出现发泡，可补充0.05%～0.1%OP-10。

本发明产物通过以下3个方面辅助提高采收率，降低能耗：（1）在SAGD稠油开采过程中的通过薄膜扩展降界面张力，增加多孔介质中流体的流动性，提高水相渗透率，以缩短蒸气对稠油的接触时间，在乳化、降粘、剥离等过程中加快热量与稠油的传热速度，从而达到在同等蒸汽过热度、注汽速度、注气时间的条件下，提高了传热效率。（2）产物中强的氢键可以和胶质、沥青质有氢键结合，在蒸汽的作用下可将沉积在岩石表面的胶质、沥青质及其它重质成分稀释剥离下来，因此可将岩石表面的润湿性由油湿转变为水湿，从而可减小油与岩石界面的粘附力；有利于蒸汽在油与岩石之间渗流，提高了热的利用率和蒸气的返排率，具有增油作用。（3）产物中阳离子季铵盐可以将粘土晶格间的吸附水析出，使已膨胀的粘土失水收缩，恢复地层渗透率，可以长期防止粘土膨胀，阻止粘土运移，达到预防油层损伤和改善油层渗透性的目的，延长SAGD稠油开采有效生命周期。

根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂具有抗温性好，至少抗温270℃，应具有降低表面张力的能力或者一定的亲油效果。适用于辅助SAGD开采。

对根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂进行检测：

一、对根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂进行抗温性能测量：

将一定浓度的本发明实施例放在反应釜中，在高温（300℃）、高压下放置一段时间(120h),然后检测老化前后的粘度和表面张力，结果见表1：

表1：SAGD超稠油开采化学增效剂热稳定性测试结果

由表1可知，本发明实施例热稳定性试验后其粘度及表而张力变化很小，说明本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂，耐高温性能较好。

二、对根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂对原油表面张力降低能力评价

表面张力釆用悬滴法测量,其原理是在预定的温度条件下,至于注射器中的物质在重力和界面张力的作用下形成液滴。界面张力力图把液滴往上拉,而重力则使液滴脱落, 界面张力的大小和脱落时的液滴形状成一定的比例关系,通过光学***摄影记录下液滴形状,作图测量出液滴的最大直径d及距离液滴顶端为d处的直径di,按公式可计算出两种物质间的表面张力。公式如下:

σ=（Δρgd ² ）/H

式中：σ—表面张力,mN/m；

g—重力加速度, 980cm/s ² ；

△ρ—两相待测物质的密度差,g/cm ³ ；

H —液滴形态的修正值,可查表得出。

通过TRACKER扩张／压缩界面张力仪来进行了SAGD超稠油开采化学增效剂的界面性研究。试验结果如下：

表2：不同SAGD超稠油开采化学增效剂浓度下稠油界面张力的变化情况（80℃）

浓度%	界面张力mN/m
		0	45.8
0.3	12.2
		0.4	6.88
0.5	1.82
		1	0.366

从表2可以看出，SAGD超稠油开采化学增效剂与稠油有着较低的界而张力，易与稠油发生互溶和乳化。

三、对根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂静态洗油效果评价

静态洗油效果结果见表3：

表3：SAGD超稠油开采化学增效剂静态洗油效果

SHZ浓度 %	洗油率 %
		0	38
0.1	65.2
		0.2	74.4
0.3	80.6
		0.4	89.9
0.5	95.1

从表3可以看出，在同一温度下，随着SHZ化学增效剂溶液浓度的增加，洗油率增加。在0.3%的浓度下，洗油率可达89.8%。

四、对根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂原油降粘能力评价

测试结果见表4：

表4：SAGD超稠油开采化学增效剂降粘效果测试数据表

注：测试温度20℃，油水比8:2

由表4可以看出SAGD超稠油开采化学增效剂浓度0.3-0.5%时，形成的水外相乳状液粘度较原油粘度降低了95%以上。

五、对根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂缩膨能力评价

SAGD超稠油开采化学增效剂缩膨率评价（试管法）数据见表5：

表5：SAGD超稠油开采化学增效剂缩膨效果评价

序号	配方	4h缩膨率，%	24h缩膨率，%	36h缩膨率，%
					1	0.1%	1	18	34
2	0.2%	1	25	36
					3	0.3%	3	29	43
4	0.4%	3	32	45
					5	0.5%	5	35	48

根据表5结果可以看出，0.5%SAGD超稠油开采化学增效剂在24h内具缩彭率可以达到35%。

综上所述，说明根据本发明实施例得到的SAGD超稠油开采化学增效剂具有较好的抗温性、较好的表面张力降低率，良好的静态洗油效果和化学降粘能力，具有一定的缩膨效果，表现出优异的工作性能，适宜于SAGD超稠油开采工艺辅助技术的需求，可以提高超稠油采收率，降低热量损耗。

以上技术特征构成了本发明的实施例，其具有较强的适应性和实施效果，可根据实际需要增减非必要的技术特征，来满足不同情况的需求。

Claims

1.一种SAGD超稠油开采化学增效剂，其特征在于原料包括如下重量百分比的组成，百分比基准为钻井液体系总重：

3%～5%复配碱；

15%～25%氯化铵；

20%～25%聚氧乙烯醚磺酸盐；

0.03%～0.05%N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺；

5%～25%石油磺酸盐；

根据权利要求1所述的SAGD超稠油开采化学增效剂，其特征在于复配碱为烧碱与纯碱按3～4:1的比例复配。

2.根据权利要求1所述的SAGD超稠油开采化学增效剂，其特征在于按下述方法得到：第一步，在水中完全溶解复配碱；第二步，在第一步得到的碱溶液中，控制温度10℃～40℃下依次加入表面活性剂石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺，通入氮气混合搅拌1～2小时；第三步，在第二步得到的产物中通入氮气加入氯化铵搅拌1～2小时；第四步，将第三步得到的产物在压力为-0.1MPa至-0.3MPa、温度为90℃至95℃条件下负压蒸馏至溶液中固相含量为20g/mL至30g/mL后得到SAGD超稠油开采化学增效剂。

3.根据权利要求1所述的SAGD超稠油开采化学增效剂的制备方法，其特征在于按下述步骤进行：第一步，在水中完全溶解复配碱；第二步，在第一步得到的碱溶液中，控制温度10℃～40℃下依次加入表面活性剂石油磺酸盐、聚氧乙烯醚磺酸盐、N,N-二羟乙基全氟烷基酰胺，通入氮气混合搅拌1～2小时；第三步，在第二步得到的产物中通入氮气加入氯化铵搅拌1～2小时；第四步，将第三步得到的产物在压力为-0.1MPa至-0.3MPa、温度为90℃至95℃条件下负压蒸馏至溶液中固相含量为20g/mL至30g/mL后得到SAGD超稠油开采化学增效剂。

4.根据权利要求2或3所述的SAGD超稠油开采化学增效剂及其制备方法，其特征在于制备过程中若出现发泡，可补充0.05%～0.1%OP-10。