CN114641553B - 提高油采收率的方法和组合物 - Google Patents
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Abstract
本公开的实施例涉及从地下储层提高油采收率的方法，所述方法包含将气体和泡沫调配物共注入到所述地下储层中，其中所述气体包括蒸汽，并且所述泡沫调配物包括磺酸盐组合物、二醇化合物和水。
Description
技术领域
本公开的实施例涉及提高油采收率，更具体地，实施例涉及提高油采收率的方法和组合物，所述组合物包含蒸汽和泡沫调配物，即磺酸盐组合物、二醇化合物和水。
背景技术
来自油储层的油生产可以被视为具有多个相，例如一级相、二级相和可以被称为提高油采收率(EOR)的三级相。所述一级相可以利用油储层的自然压力和/或重力将油驱动到生产井筒，在生产井筒中可以利用如泵送等提升技术将油带到地面。所述二级相可以利用水和/或气体注入来驱替油并将油驱动到生产井筒。所述三级相可以利用一种或多种方法，如向油储层引入热，注入气体以将额外的油推动到生产井筒和/或使额外的油溶解在油中以降低其粘度，注入化学品以帮助降低油的表面张力。这些相中的任何相可以在油储层的生产期期间的任何时间开始。行业持续关注开发可以用于油生产的新型且改进的材料和/或方法。
发明内容
本公开提供了从地下储层提高油采收率的方法，所述方法包含将气体和泡沫调配物共注入到所述地下储层中，其中所述气体包括蒸汽，并且所述泡沫调配物包括磺酸盐组合物、二醇化合物和水。
本公开提供了提高油采收率的组合物，所述组合物包含蒸汽和泡沫调配物，所述泡沫调配物包含磺酸盐组合物、二醇化合物和水。
本公开的以上发明内容不旨在描述每个公开的实施例或本公开的每一个实施方式。以下描述更具体地示范了说明性实施例。在本申请整篇的若干处，通过实例列表提供指导，这些实例可以各种组合形式使用。在每种情况下，所列举的列表仅充当代表性群组并且不应解释为排它性列表。
具体实施方式
本文公开了提高油采收率的组合物和方法。所述提高油采收率的组合物包含泡沫调配物和蒸汽。令人惊讶的是，包含在本文公开的泡沫调配物中的磺酸盐组合物和二醇化合物对由泡沫调配物制成的泡沫的性质显示出意想不到的协同作用。例如，与不包含磺酸盐组合物和乙二醇化合物两者的其它泡沫调配物相比，包含磺酸盐组合物和二醇化合物的泡沫调配物可以有利地改进泡沫重量，即，泡沫重量更大。另外，与不包含磺酸盐组合物和二醇化合物两者的其它泡沫调配物相比，包含磺酸盐组合物和二醇化合物的泡沫调配物可以有利地改进泡沫高度降低速率，即，泡沫高度降低速率更低。相比于其它组合物和方法，本文公开的提高油采收率的组合物和方法可以提供如下益处：注入的泡沫调配物可以持续更长的时间段发泡并阻塞储层中的高可渗透区。此泡沫可以帮助将蒸汽再引导到富油储层区，增加表观粘度和/或减少蒸汽窜槽；所有这些例如可以使油采收率提高。
本文公开的泡沫调配物可以理想地在升高的温度，例如高于150℃的温度下形成稳定的泡沫。在升高的温度下形成稳定的泡沫对于许多提高油采收率的应用，例如蒸汽驱油来说是有利的。
本文所公开的泡沫调配物包含磺酸盐组合物。所述磺酸盐组合物包含：以下式I的第一磺酸盐：
以及以下中的一种或多种：
以下式II的第二磺酸盐：
以下式III的第三磺酸盐：
以及
以下式IV的第四磺酸盐：
其中每个R为C3到C24烷基，并且每个X为H、碱金属、碱土金属、二价金属或铵。一个或多个实施例规定每个R为C6到C16烷基。一个或多个实施例规定每个R为C12到C18烷基。一个或多个实施例规定每个R为C16烷基。一个或多个实施例规定每个X为一价或二价阳离子，如钙或镁等。一个或多个实施例规定每个X为钠离子、钾离子、锂离子或铵离子。铵离子的实例包含但不限于铵、甲基铵、乙基铵、二甲基铵、甲基乙基铵、三甲基铵、二甲基丁基铵、羟乙基铵和甲基羟乙基铵。
所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐为阴离子化合物。因此，所述磺酸盐组合物可以被称为阴离子组合物。阴离子化合物和/或阴离子组合物是许多提高油采收率的应用所期望的。
磺酸盐组合物可以通过已知方法制成，例如，通过使用已知组分、已知设备和已知反应条件。磺酸盐组合物可以商购获得。
按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第一磺酸盐占磺酸盐组合物的50重量％到99重量％。包含50重量％到99重量％的所有个别值和子范围；例如，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的所述总重量计，第一磺酸盐的下限可以为50重量％、65重量％或70重量％并且其上限可以为99重量％、85重量％或80重量％。一个或多个实施例规定，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第一磺酸盐占磺酸盐组合物的74重量％到84重量％，或按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第一磺酸盐占磺酸盐组合物的76重量％到82重量％。
按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第二磺酸盐可以占磺酸盐组合物的0重量％到50重量％。包含0重量％到50重量％的所有个别值和子范围；例如，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第二磺酸盐的下限可以为0重量％、5重量％或10重量％并且其上限可以为50重量％、35重量％、25重量％或15重量％。一个或多个实施例规定，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第二磺酸盐占磺酸盐组合物的8重量％到16重量％，或按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第二磺酸盐占磺酸盐组合物的10重量％到14重量％。
按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第三磺酸盐可以占磺酸盐组合物的0重量％到50重量％。包含0重量％到50重量％的所有个别值和子范围；例如，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的所述总重量计，第三磺酸盐的下限可以为0重量％、3重量％或5重量％并且其上限可以为50重量％、35重量％、25重量％或10重量％。一个或多个实施例规定，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第三磺酸盐占磺酸盐组合物的3重量％到11重量％，或按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第三磺酸盐占磺酸盐组合物的5重量％到9重量％。
按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第四磺酸盐可以占磺酸盐组合物的0重量％到50重量％。0重量％到50重量％的所有个别值和子范围；例如，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第四磺酸盐的下限可以为0重量％、1重量％或2重量％并且其上限可以为50重量％、35重量％、25重量％、15重量％或5重量％。一个或多个实施例规定，按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的总重量计，第四磺酸盐占磺酸盐组合物的0.5重量％到6重量％，或按第一磺酸盐、第二磺酸盐、第三磺酸盐和第四磺酸盐的所述总重量计，第四磺酸盐占所述磺酸盐组合物的1重量％到4重量％。
本文所公开的泡沫调配物包含二醇化合物。如本文所用，“二醇化合物”是指二醇和其衍生物。所述二醇化合物可以由下式表示：
RO-[CH2-CH(R1)O]m-[CH2-CH(R2)O]n-R3
其中R、R1、R2和R3各自独立地为H、烷基、苯基或烷基苯基；m为0到3的整数；并且n为1到3的整数。
R、R1、R2和R3可以各自独立地包含4个到12个碳。如所提到的，R、R1、R2和R3可以各自独立地为烷基。R、R1、R2和R3可以为同一烷基或不同烷基。烷基可以是直链的、支链的或环状的。一个或多个实施例规定，n为1，并且R、R1、R2和R3各自独立地选自H、甲基、丁基、己基或2-乙基己基。
二醇化合物可以通过已知方法制成，例如，通过使用已知组分、已知设备和已知反应条件。二醇化合物可以商购获得。二醇化合物的实例包含但不限于乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、二乙二醇***、乙二醇单丁醚、乙二醇单丁醚、二乙二醇单丁醚、二乙二醇甲醚和其组合等。
本文所公开的泡沫调配物包含水。如本文所用，术语“水”可以包含例如，盐水、原生水、地表水、蒸馏水、碳酸水、海水和其组合。
本公开的实施例规定，按磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，磺酸盐组合物占泡沫调配物的0.01重量％到35重量％。包含0.01重量％到35重量％的所有个别值和子范围；例如，按磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，磺酸盐组合物的下限可以为0.01重量％、0.1重量％或0.3重量％并且其上限可以为35重量％、25重量％、15重量％、5重量％或2重量％。
本公开的实施例规定，按磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，二醇化合物占泡沫调配物的0.01重量％到35重量％。包含0.01重量％到35重量％的所有个别值和子范围；例如，按磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，二醇化合物的下限可以为0.01重量％、0.1重量％或0.5重量％并且其上限可以为35重量％、25重量％、15重量％、5重量％或2重量％。
本公开的实施例规定，按磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，水占泡沫调配物的30重量％到99.98重量％。包含85重量％到99.8重量％的所有个别值和子范围；例如，按磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，水的下限可以为30重量％、60重量％、90重量％或95重量％并且其上限可以为99.98重量％、99.90重量％、98.95重量％或98.75重量％。
本文公开的泡沫调配物可以制成可以通过已知方法制成，例如，通过使用已知设备和已知反应条件。例如，磺酸盐组合物、二醇化合物和水可以组合，例如混合，以制成泡沫调配物。磺酸盐组合物、二醇化合物和水可以以任何顺序组合。
本文公开的泡沫调配物可以与非凝结性气体一起使用。非凝结性气体可以帮助泡沫产生。非凝结性气体可以与泡沫调配物同时和/或依序注入到地下储层中。非凝结性气体的实例包含但不限于空气、氧气、氢气、氮气、氦气、甲烷、二氧化碳、一氧化碳、硫化氢、丙烷、丁烷、天然气、烟道气和其组合等。气体可以以气体/液体混合物的形式出现；包含含有丙烷、丁烷、戊烷和己烷的天然气液。本公开的一个或多个实施例规定非凝结性气体为氮气。不同量的非凝结性气体可以用于不同应用。
本文公开的泡沫调配物可以与添加剂一起使用。添加剂的实例包含但不限于非离子表面活性剂、离子表面活性剂、阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂、腐蚀抑制剂、水垢抑制剂、抗氧化剂、醇、起泡剂和其组合。不同量的添加剂可以用于各种应用。例如，一个或多个实施例规定，按添加剂、磺酸盐组合物、二醇化合物和水的总重量计，添加剂占5重量％或更低。
本文公开了包含泡沫调配物和蒸汽的提高油采收率的组合物。蒸汽在注入到地下储层时，可以形成使得蒸汽不期望地绕过地下储层的部分的指状物或通道。然而，所述提高油采收率的组合物可以用于形成泡沫，所述泡沫可有利地减少蒸汽绕过地下储层的部分。不同量的蒸汽可以用于不同应用，例如，不同的地下储层。
本公开的实施例提供了从地下储层提高油采收率的方法。提高油采收率的方法包含将气体和泡沫调配物注入到地下储层中，其中所述气体包括蒸汽。将气体，即蒸汽，注入到地下储层中可以被称为蒸汽注入。蒸汽可以与泡沫调配物同时和/或依序注入到地下储层中。不同量的蒸汽可以用于不同应用，例如，不同的地下储层。
本公开的一个或多个实施例规定，注入气体，即蒸汽和泡沫调配物发生在等于或高于150℃的温度下。例如，注入气体和泡沫调配物可以发生在150℃到300℃、175℃到275℃或185℃到250℃的温度范围内。此温度可以是原位和/或异位。例如，气体和泡沫调配物可以在注入到地下储层之前加热到等于或高于150℃的温度；气体和泡沫调配物可以在注入到地下储层时加热到等于或高于150℃的温度；和/或气体和泡沫调配物可以在地下储层内加热到等于或高于150℃的温度。如所提到的，本文公开的泡沫调配物可以理想地在升高的温度，例如等于或高于150℃的温度下形成稳定的泡沫。在升高的温度下形成稳定的泡沫对于许多提高油采收率的应用，例如蒸汽驱油来说是有利的。
本公开的一个或多个实施例规定一种或多种额外组分可以与本文公开的方法和/或组合物一起使用。额外组分是提高油采收率领域中已知的。各种量的额外组分可以用于各种应用。
实例
在实例中，使用了材料的各种术语和名称，所述术语和名称包含例如以下：
乙二醇(二醇化合物，从飞世尔科学公司(Fisher Scientific)获得)；
二乙二醇单丁醚(二醇化合物；从陶氏化学公司(The Dow Chemical Company)获得)；
通过将二苯基氧(DPO)烷基化以提供烷基化产物，之后将烷基化产物磺酸化，随后利用苛性溶液进行中和来制备磺酸盐组合物1。在50℃与100℃之间在氯化铝催化剂存在的情况下执行具有指定烯烃长度的DPO的烷基化。在过量DPO存在的情况下执行傅列德尔-克拉夫茨烷基化反应(Friedel-Crafts alkylation reaction)以控制相对量的单烷基化物、二烷基化物和更高的多烷基化物在芳香族环周围发生竞争性反应。通过添加氢氧化钠溶液中和氯化铝催化剂，并且通过蒸馏来分离烷基化产物。然后将三氧化硫添加到经蒸馏的烷基化产物中以产生磺酸化产物。将放热磺酸化反应维持在处于或低于室温的等温条件下。磺酸化之后，通过添加水去除未经反应的SO3。然后添加苛性钠以中和水性酸溶液以产生pH等于或大于7的磺酸盐组合物1。
磺酸盐组合物1是包括以下的磺酸盐组合物：式I的磺酸盐(79重量％)、式II的磺酸盐(12重量％)、式III的磺酸盐(7重量％)和式IV的磺酸盐(2重量％)，其中R为C16烷基，并且X为钠)；
类似于磺酸盐组合物1制成磺酸盐组合物2。磺酸盐组合物2是包括以下的磺酸盐组合物：式I的磺酸盐(79重量％)、式II的磺酸盐(12重量％)、式III的磺酸盐(7重量％)和式IV的磺酸盐(2重量％)，其中R为C12烷基，并且X为钠)；
如下制备实例1泡沫调配物。通过混合将磺酸盐组合物1、乙二醇和水组合。用于实例1的量在表1中报告。
如实例1所述用表1中报告的组分和量制备实例2-4泡沫调配物。
表1
实例1用于制备如下泡沫。已用分布器(Mott-1/4”X1”，#10介质等级)和硼硅酸盐玻璃管(14mm OD、1mm壁厚度、305mm长)对JERGUNSON(19-T-32系列)液位计进行了修改。然后，用空气将液位计加压到950psig，加热到150℃，并平衡3小时。然后以10毫升/分钟单位的速率将实例1泵送到液位计中达到10cm的高度，并且随后在150℃下加热1小时。然后，将氮气(每分钟180标准立方厘米)泵送到液位计中以制成泡沫；氮气流持续直至泡沫达到稳态高度或达到液位计的最大高度，以先发生者为准。通过背压调节器持续排出过量的氮气压力，并且以0.2毫升/分钟的速率将去离子水泵送到液位计中，以弥补氮气流期间的损失。在泡沫达到稳态高度或液位计最大时，氮气和去离子水流停止并且允许泡沫破裂。随着时间推移记录泡沫高度。结果在表2中报告。
实例2-4用于制备泡沫，如实例1所述，改变之处在于分别利用了实例2-4而非实例1。随着时间推移记录泡沫高度。结果在表2中报告。
如实例1所述，用分别用于表2中报告的比较实例A-C的量制备比较实例A-C。随着时间记录泡沫高度。结果在表3中报告。
表2
表3
表3的数据表明，对于在100分钟、200分钟、300分钟和400分钟时的所测量值，与比较实例A-C中的每个比较实例相比，实例1-4中的每个实例的泡沫高度有所改进，即泡沫高度更大。
实例1-4和比较实例A-B的泡沫高度降低速率，即泡沫破裂速率在表4中报告。
表4
表4的数据表明，对于在100分钟、200分钟、300分钟和400分钟时确定的所测量值，相比于存在泡沫的比较实例A-C中的每个实例，实例1-4中的每个实例的泡沫高度降低速率有所改进，即泡沫高度降低速率较低。
Claims (4)
1.一种从地下储层提高油采收率的方法，所述方法包括：
将气体和泡沫调配物共注入到所述地下储层中，其中所述气体包括蒸汽，并且所述泡沫调配物包括：
磺酸盐组合物，所述磺酸盐组合物包括：
式I的第一磺酸盐：
以及以下中的一种或多种：
式II的第二磺酸盐：
式III的第三磺酸盐：
以及
式IV的第四磺酸盐：
其中R为C12到C24烷基，并且X为H、碱金属、碱土金属或铵；以及
二醇化合物，所述二醇化合物具有下式：
R4O-[CH2-CH(R1)O]m-[CH2-CH(R2)O]n-R3
其中R1、R2、R3和R4均为H；m为0；并且n为1到3的整数；以及
水，
其中，按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的总重量计，所述第一磺酸盐占所述磺酸盐组合物的50重量％到99重量％；按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的所述总重量计，所述第二磺酸盐占所述磺酸盐组合物的0重量％到50重量％；按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的所述总重量计，所述第三磺酸盐占所述磺酸盐组合物的0重量％到50重量％；并且
按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的所述总重量计，所述第四磺酸盐占所述磺酸盐组合物的0重量％到50重量％，
其中按所述磺酸盐组合物、所述二醇化合物和所述水的总重量计，所述磺酸盐组合物占所述泡沫调配物的0.01重量％到35重量％，
其中按所述磺酸盐组合物、所述二醇化合物和所述水的所述总重量计，所述二醇化合物占所述泡沫调配物的0.01重量％到35重量％。
2.根据权利要求1所述的方法，其中按所述磺酸盐组合物、所述二醇化合物和所述水的所述总重量计，所述水占所述泡沫调配物的30重量％到99.98重量％。
3.根据权利要求1所述的方法，其中将所述气体和所述泡沫调配物共注入到所述地下储层中发生在150℃到300℃的温度下。
4.一种提高油采收率的组合物，其包括：
蒸汽；以及
泡沫调配物，所述泡沫调配物包括：
磺酸盐组合物，所述磺酸盐组合物包括：
式I的第一磺酸盐：
以及以下中的一种或多种：
式II的第二磺酸盐：
式III的第三磺酸盐：
以及
式IV的第四磺酸盐：
其中R为C12到C24烷基，并且X为H、碱金属、碱土金属或铵；以及
二醇化合物，所述二醇化合物具有下式：
R4O-[CH2-CH(R1)O]m-[CH2-CH(R2)O]n-R3
其中R1、R2、R3和R4均为H；m为0；并且n为1到3的整数；以及
水，
其中，按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的总重量计，所述第一磺酸盐占所述磺酸盐组合物的50重量％到99重量％；按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的所述总重量计，所述第二磺酸盐占所述磺酸盐组合物的0重量％到50重量％；按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的所述总重量计，所述第三磺酸盐占所述磺酸盐组合物的0重量％到50重量％；并且按所述第一磺酸盐、所述第二磺酸盐、所述第三磺酸盐和所述第四磺酸盐的所述总重量计，所述第四磺酸盐占所述磺酸盐组合物的0重量％到50重量％，
其中按所述磺酸盐组合物、所述二醇化合物和所述水的总重量计，所述磺酸盐组合物占所述泡沫调配物的0.01重量％到35重量％，
其中按所述磺酸盐组合物、所述二醇化合物和所述水的所述总重量计，所述二醇化合物占所述泡沫调配物的0.01重量％到35重量％。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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