CN110317595B - 高钙镁油藏co2泡沫起泡液组合物及其制备方法和应用方法 - Google Patents

高钙镁油藏co2泡沫起泡液组合物及其制备方法和应用方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物及其制备方法和应用方法，以高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂0.01‑0.3wt％，稳泡剂0.002‑0.1wt％，起泡剂0.1‑0.6wt％，余量为水。本发明的技术方案通过将由包括钙镁离子抑制剂、稳泡剂和起泡剂等组成的起泡液组合物与CO2交替注入油藏，从而在油藏形成泡沫，利用所形成泡沫在多孔介质中产生的贾敏效应，使后续注入CO2的波及范围扩大，从而提高原油采收率。

Description

高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物及其制备方法和应用方法
技术领域
本发明属于油田开发技术领域，更具体地，涉及一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物及其制备方法和应用方法。
背景技术
所谓高钙镁油藏是指油藏水中所含的Ca2+、Mg2+等二价离子较高的油藏，具体指Ca2 +、Mg2+等二价离子含量大于400mg/L的油藏。目前此类油藏主要以水驱开发为主，现有化学驱技术无法在该类油藏应用。
目前用于常规油藏CO2驱的泡沫起泡剂研究较多：尤其是美国和加拿大，如USP4086964介绍的木质素磺酸盐、USP4393937介绍的α-烯烃磺酸盐、USP4113011介绍的脂肪醇聚氧乙烯硫酸盐、Stepan Chemical Co.的 Lathanol LAL70、Chevrn的CD1045等。
程杰成等人在专利CN101089117中公开了一种由十二烷基苯磺酸钠、改性胍胶和水组成的起泡剂，用于调整注二氧化碳气井的吸气剖面。 CN103721625A介绍了一种水基水溶性大分子表面活性剂作为泡沫稳定剂。 CN105238380A公布了一种油气田用新型无机微细颗粒强化泡沫体系，包括 0.2～0.8wt％的起泡剂，0.5-2.0wt％的新型无机微细颗粒，余量为水；所述的新型无机微细颗粒为大气中捕集筛选到的粒径≤2.5μm的细颗粒物。CN104140802A介绍了一种气井排水采气用泡排剂，由双子表面活性剂(季铵盐类双子表面活性剂)、两性离子表面活性剂(椰油酰基胺丙基甜菜碱或月桂酰基胺丙基甜菜碱)、高键能表面活性剂(氟碳表面活性剂)和高分子聚合物(聚丙烯酰胺)混合而成。
CN85102151介绍了一种用于压裂的二氧化碳基液体压裂液，其中的起泡剂为甜菜碱、硫酸化烷氧化合物、乙氧基化线性醇、烷基季铵、烷基二乙醇胺、氧化烷基胺中的至少一种。CN103980873公布了一种三相泡沫复合驱油体系，所用起泡剂为十四烷基羟磺基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱之一或组合，稳泡体系为聚合物和冻胶分散体的复合体系。CN105038756 公布了一种驱油用添加亲水型纳米颗粒的二氧化碳泡沫体系，主要由月桂醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚、亲水型二氧化硅纳米颗粒、氯化钠组成。CN1890346 公布了用于酸化、酸压裂、砂砾填充、导流和清洗的二氧化碳泡沫流体，其起泡剂为甜菜碱两性表面活性剂，十二烷基二甲基苄基氯化铵等。 CN101619210公开了一种适用于低渗透油藏二氧化碳泡沫稳定剂，由改性胍胶、羟乙基纤维素、十二醇组成。CN103275693公开了一种酸性CO2泡沫压裂体系高效起泡剂，碳链为16-18的烷基二甲基甜菜碱、烷基磺基甜菜碱、十六烷基羟丙基磺基甜菜碱和十二醇醚糖苷组成。CN103881683公布了一种用于CO2驱油中封堵气窜的起泡剂，由羧酸型咪唑啉两性表面活性剂、α-烯烃磺酸盐、十二烷基二甲基甜菜碱和烷基醇酰胺组成。 CN104293334X公开了一种可溶于CO2的泡沫剂及其制备方法，其组成为烷基酚聚氧乙烯醚，并用乙醇、戊醇、氟戊醇作为增溶剂。CN104498016A 公布了一种二氧化碳驱油用泡沫剂及其制备方法，泡沫剂组成为N-十二炕基氨基羧酸钠与双子十二烷基羧酸钠，稳泡剂为聚乙二醇分子量200-6000、聚乙烯醇、改性聚乙烯醇的一种或两种混合。CN102746841B公布了一种基于纳米颗粒与Gemini表面活性剂的稳定泡沫体系。
从所公布的专利中可知，尽管国内外研究了很多的有关CO2泡沫用起泡剂，但是常规用于起泡的表面活性剂，尤其是阴离子型表面活性剂，在钙、镁离子含量较高的油藏的地层水中溶解性差、性能下降。两性离子表面活性剂，虽然具有很好的起泡性能及稳定性，在高钙镁离子水中的溶解性不受影响，但由于其分子中含有阴、阳两种离子基团，易于在储层中吸附而损耗掉，因此作为近井地带的压裂是合适的，用于驱油或储层深部处理就存在一定的不足。
发明内容
本发明的目的是提供一种适合高钙镁油藏使用的CO2泡沫起泡液组合物，可在高钙镁盐水中形成稳定的CO2泡沫，从而改善CO2驱效果。
为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂0.01-0.3wt％，稳泡剂0.002-0.1wt％，起泡剂0.1-0.6 wt％，余量为水。
优选地，以高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂0.02-0.1wt％，稳泡剂0.01-0.03wt％，起泡剂0.1-0.6 wt％，余量为水。
优选地，所述钙镁离子抑制剂为有机膦酸和/或有机膦酸盐；所述有机膦酸盐为有机膦酸钠盐、有机膦酸钾盐和有机膦酸铵盐中的至少一种。
优选地，所述有机膦酸包括：氨基三亚甲基膦酸，乙二胺四甲叉膦酸，羟基乙叉二膦酸，二乙烯三胺五甲叉膦酸，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸，2-羟基膦酸基乙酸，己二胺四甲叉膦酸，多氨基多醚基甲叉膦酸和二亚已基三胺五亚甲基膦酸中的至少一种；
所述有机膦酸盐包括：氨基三亚甲基膦酸盐，乙二胺四甲叉膦酸盐，羟基乙叉二膦酸盐，二乙烯三胺五甲叉膦酸盐，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸盐，2-羟基膦酸基乙酸盐，己二胺四甲叉膦酸盐，多氨基多醚基甲叉膦酸盐和二亚已基三胺五亚甲基膦酸盐中的至少一种。
优选地，所述稳泡剂为烷醇酰胺类非离子表面活性剂；优选为椰油酸二乙醇酰胺。
优选地，所述起泡剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和/或α-烯烃磺酸盐；所述起泡剂优选包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和α-烯烃磺酸盐。
优选地，所述α-烯烃磺酸盐为α-烯烃磺酸钠，碳数分布为12-18，优选碳数分布为14-16；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钾中的至少一种；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的分子结构优选为： RO(CH2CH2O)n-SO3-X，其中，R为C12-C15的烷基，n＝2-4，X为Na、K或 NH4。
优选地，所述水为地层水、自来水、地面水或油藏回注水；所述高钙镁油藏为二价离子含量高于400mg/L的油藏。
本发明的第二方面提供一种上述高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的制备方法，该制备方法包括：将水、钙镁离子抑制剂、稳泡剂和起泡剂混合均匀，得到所述起泡液组合物。
本发明的第三方面提供一种上述高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的应用方法，该应用方法包括：(1)将所述起泡液组合物与CO2气体交替注入油藏，然后注入大段塞CO2；(2)重复步骤(1)。
本发明的技术方案通过将由包括钙镁离子抑制剂、稳泡剂和起泡剂等组成的起泡液组合物与CO2交替注入油藏，从而在油藏形成泡沫，利用所形成泡沫在多孔介质中产生的贾敏效应，使后续注入CO2的波及范围扩大，从而提高原油采收率。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的第一方面提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂0.01-0.3wt％，稳泡剂0.002-0.1wt％，起泡剂0.1-0.6wt％，余量为水。
优选地，以高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂0.02-0.1wt％，稳泡剂0.01-0.03wt％，起泡剂0.1-0.6 wt％，余量为水。
优选地，所述钙镁离子抑制剂为有机膦酸和/或有机膦酸盐；所述有机膦酸盐为有机膦酸钠盐、有机膦酸钾盐和有机膦酸铵盐中的至少一种。
优选地，所述有机膦酸包括：氨基三亚甲基膦酸，乙二胺四甲叉膦酸，羟基乙叉二膦酸，二乙烯三胺五甲叉膦酸，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸，2-羟基膦酸基乙酸，己二胺四甲叉膦酸，多氨基多醚基甲叉膦酸和二亚已基三胺五亚甲基膦酸中的至少一种；
所述有机膦酸盐包括：氨基三亚甲基膦酸盐，乙二胺四甲叉膦酸盐，羟基乙叉二膦酸盐，二乙烯三胺五甲叉膦酸盐，2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸盐， 2-羟基膦酸基乙酸盐，己二胺四甲叉膦酸盐，多氨基多醚基甲叉膦酸盐和二亚已基三胺五亚甲基膦酸盐中的至少一种。
优选地，所述稳泡剂为烷醇酰胺类非离子表面活性剂；优选为椰油酸二乙醇酰胺
优选地，所述起泡剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和/或α-烯烃磺酸盐；所述起泡剂优选包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和α-烯烃磺酸盐。
优选地，所述α-烯烃磺酸盐为α-烯烃磺酸钠，碳数分布为12-18，优选碳数分布为14-16；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钾中的至少一种；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的分子结构优选为： RO(CH2CH2O)n-SO3-X，其中，R为C12-C15的烷基，n＝2-4，X为Na、K或 NH4。
优选地，所述水为地层水、自来水、地面水或油藏回注水；所述高钙镁油藏为二价离子含量高于400mg/L的油藏。
作为优选方案，水优选为油藏回注水。
本发明主要是针对高钙镁油藏，即油藏水中Ca2+、Mg2+等二价离子含量较高的油藏，具体指油藏水中Ca2+、Mg2+等二价离子含量高于400mg/L 的油藏。
本发明的第二方面提供一种上述高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的制备方法，该制备方法包括：将水、钙镁离子抑制剂、稳泡剂和起泡剂混合均匀，得到所述起泡液组合物。
作为优选方案，依次加入水、钙镁离子抑制剂、稳泡剂和起泡剂，每加入一种化学剂后充分搅拌，待所加化学剂完全溶解后再加入下一种化学剂，直至所有组分加完最终形成均匀、透明的水溶液，即为高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物。
作为优选方案，制备本发明的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的各组分均可以通过商购获得。
本发明的第三方面提供一种上述高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的应用方法，该应用方法包括：(1)将所述起泡液组合物与CO2气体交替注入油藏，然后注入大段塞CO2；(2)重复步骤(1)。
通过注入本发明所述的起泡剂组合物水溶液，可在油藏中形成CO2泡沫，从而提高CO2驱效果。
以下通过实施例进一步说明本发明：
实施例1
本实施例提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏 CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂0.02wt％，稳泡剂0.01wt％，起泡剂0.2wt％，余量为水；其中，所述钙镁离子抑制剂由2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸及羟基乙叉二磷酸组成，二者的质量比为1:1；所述起泡剂由十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠(聚合度n为2-3)与碳数为14的α-烯烃磺酸钠组成，二者的质量比为1:1；所述稳泡剂为椰油酸二乙醇酰胺；所述水为油藏回注水，其总矿化度为23000mg/L，Ca2+、Mg2+二价离子含量为560mg/L，其余为氯离子和钠离子。
配制过程为，要配制1000g的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，首先称取油藏回注水997.7g，放入搅拌容器中；依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4- 三羧酸0.1g、羟基乙叉二磷酸0.1g、椰油酸二乙醇酰胺0.1g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1g、α-烯烃磺酸钠1g，每加入一种化学剂后充分搅拌，待所加化学剂完全溶解后再加入下一种化学剂，直至所有组分加完最终形成均匀、透明的水溶液，即为高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物。
实施例2
本实施例提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏 CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂 0.05wt％，稳泡剂0.02wt％，起泡剂0.2wt％，余量为水；其中，所述钙镁离子抑制剂由2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸及氨基三亚甲基膦酸钠组成，二者的质量比为1:1；所述起泡剂由十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠(聚合度n为2-3)与碳数为14的α-烯烃磺酸钠组成，二者的质量比为3:1；所述稳泡剂为椰油酸二乙醇酰胺；所述水为油藏回注水，其总矿化度为32000mg/L，Ca2+、 Mg2+二价离子含量为2550mg/L，其余为氯离子和钠离子。
配制过程为，要配制1000g的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，首先称取油藏回注水997.3g，放入搅拌容器中；依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4- 三羧酸0.25g、氨基三亚甲基膦酸钠0.25g、椰油酸二乙醇酰胺0.2g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1.5g、α-烯烃磺酸钠0.5g，每加入一种化学剂后充分搅拌，待所加化学剂完全溶解后再加入下一种化学剂，直至所有组分加完最终形成均匀、透明的水溶液，即为高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物。
实施例3
本实施例提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏 CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂 0.1wt％，稳泡剂0.03wt％，起泡剂0.25wt％，余量为水；其中，所述钙镁离子抑制剂为2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸，所述起泡剂由十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠(聚合度n为2-3)与碳数为14的α-烯烃磺酸钠组成，二者的质量比为 4:1；所述稳泡剂为椰油酸二乙醇酰胺；所述水为油藏回注水，总矿化度为 32000mg/L，Ca2+、Mg2+二价离子含量为2550mg/L，其余为氯离子和钠离子。
配制过程为，要配制1000g的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，首先称取油藏回注水996.2g，放入搅拌容器中；依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4- 三羧酸1g、椰油酸二乙醇酰胺0.3g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵2g、α-烯烃磺酸钠0.5g，每加入一种化学剂后充分搅拌，待所加化学剂完全溶解后再加入下一种化学剂，直至所有组分加完最终形成均匀、透明的水溶液，即为高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物。
实施例4
本实施例提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏 CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂 0.012wt％，稳泡剂0.005wt％，起泡剂0.2wt％，余量为水；其中，所述钙镁离子抑制剂由2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸及羟基乙叉二磷酸组成，二者的质量比为2:1；所述起泡剂由十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠(聚合度n为2-3)与碳数为14的α-烯烃磺酸钠组成，二者的质量比为1:1；所述稳泡剂为椰油酸二乙醇酰胺；所述水为油藏回注水，其总矿化度为23000mg/L，Ca2+、Mg2+二价离子含量为560mg/L，其余为氯离子和钠离子。
配制过程为，要配制1000g的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，首先称取油藏回注水997.83g，放入搅拌容器中；依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4- 三羧酸0.08g、羟基乙叉二磷酸0.04g、椰油酸二乙醇酰胺0.05g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1g、α-烯烃磺酸钠1g，每加入一种化学剂后充分搅拌，待所加化学剂完全溶解后再加入下一种化学剂，直至所有组分加完最终形成均匀、透明的水溶液，即为高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物。
实施例5
本实施例提供一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，以高钙镁油藏 CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物包括：钙镁离子抑制剂 0.027wt％，稳泡剂0.09wt％，起泡剂0.25wt％，余量为水；其中，所述钙镁离子抑制剂由2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸及羟基乙叉二磷酸组成，二者的质量比为2:1；所述起泡剂由十四醇聚氧乙烯醚硫酸钠(聚合度n为2-3)与碳数为14的α-烯烃磺酸钠组成，二者的质量比为1:1；所述稳泡剂为椰油酸二乙醇酰胺；所述水为油藏回注水，其总矿化度为23000mg/L，Ca2+、Mg2+二价离子含量为560mg/L，其余为氯离子和钠离子。
配制过程为，要配制1000g的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，首先称取油藏回注水996.33g，放入搅拌容器中；依次加入2-膦酸丁烷-1,2,4- 三羧酸0.18g、羟基乙叉二磷酸0.09g、椰油酸二乙醇酰胺0.9g、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠1.25g、α-烯烃磺酸钠1.25g，每加入一种化学剂后充分搅拌，待所加化学剂完全溶解后再加入下一种化学剂，直至所有组分加完最终形成均匀、透明的水溶液，即为高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物。
测试例
对实施例1-3制得的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物进行发泡性能测试，具体测试方法和所用仪器参照专利CN201310141634.4《一种测定发泡剂在CO2中发泡性能的装置及其测定方法》进行测试，具体测试结果见表1。
表1
试验温度 起泡体积，mL 半衰期，s
实施例1 70℃ 420 835
实施例2 70℃ 360 640
实施例3 70℃ 370 750
实施例4 70℃ 340 570
实施例5 70℃ 350 520
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (3)

1.一种高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物，其特征在于，以高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的总重量计，该组合物由如下组分组成：钙镁离子抑制剂0.02-0.1wt％，稳泡剂0.01-0.03wt％，起泡剂0.1-0.6wt％，余量为水；
所述稳泡剂为椰油酸二乙醇酰胺；
所述起泡剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐和α-烯烃磺酸盐；
所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐的分子结构为：RO(CH2CH2O)n-SO3-X，其中，R为C14-C15的烷基，n＝2-4，X为Na、K或NH4；
所述α-烯烃磺酸盐为α-烯烃磺酸钠，碳数分布为14-16；
所述高钙镁油藏为二价离子含量高于400mg/L的油藏；
所述水为油藏回注水；
所述钙镁离子抑制剂为有机膦羧酸2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸或氨基三亚甲基膦酸和羟基乙叉二膦酸中的一种与有机膦羧酸2-膦酸丁烷-1,2,4-三羧酸的混合物。
2.权利要求1所述的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的制备方法，其特征在于，该制备方法包括：将水、钙镁离子抑制剂、稳泡剂和起泡剂混合均匀，得到所述起泡液组合物。
3.权利要求1所述的高钙镁油藏CO2泡沫起泡液组合物的应用方法，其特征在于，该应用方法包括：(1)将所述起泡液组合物与CO2气体交替注入油藏，然后注入大段塞CO2；(2)重复步骤(1)。
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