CN117264615A - 一种低矿化度盐水及其制备方法和在提高油藏采收率上的应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种低矿化度盐水及其制备方法和在提高油藏采收率上的应用，低矿化度盐水的矿化度为5000‑6500mg/l，包括以下含量的组分：Na+和K+含量总和2750‑3575mg/l，CO3 2‑含量500‑650mg/l，PO4 3‑含量1750‑2275mg/l，pH调节剂0‑50 mg/l，互溶剂50‑100mg/l。本发明低矿化度盐水在注水开发油藏时通过改变原油‑水‑储层间的微观相互作用，增大油/水/岩石之间的界面斥力，使附着在岩石壁面的油膜易于剥离脱落，并不断聚集长大，被水驱产出，达到提高原油产量和提高原油采收率目的，形成适应低渗砂岩油藏的低矿化度水驱提高采收率技术。
Description
技术领域
本发明属于石油开采技术领域，具体涉及一种低矿化度盐水及其制备方法和在提高油藏采收率上的应用。
背景技术
低渗透砂岩油藏一般埋藏深，埋深大于2500米以上，在上亿年地质沉积环境下，油藏孔喉表面呈现偏油润湿相或油润湿相，采用注水驱油过程中，由于注入水与孔喉表面属非润湿相接触，很难形成油水均匀驱替，造成注水锥进，室内实验表明，孔喉中原油驱替效率不到30%，还有70%原油留在孔喉壁面，形成“死油”，油田最终采收率只能达到20~50%，如长庆油田三叠系油藏注水开发最终采收率只能达到19.9%。采用注水开发的低渗透砂岩油藏，因油藏润湿性和非均质微裂缝发育等原因，造成70%以上原油的在储层滞留，致使油田原油产量降低，经济效益下降。
注水开发仍是油田开发最有效、最经济的技术。水驱技术发展方向向精细化、功能化是发展的方向。1996年，低矿化度水驱技术首先由BP研究中心和Wyoming大学联合开发赋予水驱除补充能量以外的其他功能，成为各大石油公司攻关的热点。低矿化度水驱在叙利亚、阿拉斯加北坡等油田开展了现场试验。
国家知识产权局于2017年02月08日授权公告的公告号为CN104632151B，专利名称为一种离子匹配水驱提高采收率的方法的发明专利，该专利的离子匹配水是根据地层水的离子类型和强度，通过计算岩石/水和水/原油之间的微观作用力，选择离子类型和强度形成离子匹配水。离子匹配水选择，未充分考虑于地层水之间的离子交换、离子交换后的水质对岩石/水和水/原油界面张力的影响，以及原油对岩心附着力的影响等因素。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低矿化度盐水，克服现有注水开发低渗透油藏技术存在水驱效率低造成原油产量递减快、产量低的技术问题。
本发明的另一个目的在于提供一种低矿化度盐水的制备方法，原料易得，配制简便。
本发明的还有一个目的在于提供一种低矿化度盐水在提高油藏采收率上的应用，提高水驱油效果。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种低矿化度盐水，矿化度为5000-6500mg/l，包括水和以下含量的组分：Na+和K+含量总和2750-3575mg/l，CO3 2- 含量500-650mg/l，PO4 3- 含量1750-2275mg/l，pH调节剂0-50 mg/l，互溶剂50-100mg/l。
所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸氢钠。
所述互溶剂为异丙醇或其他非离子互溶剂。
所述pH调节剂用于调节低矿化度盐水pH值保持在11.5-12.0。
还包括含量小于50mg/l的二价及二价以上阳离子。
一种低矿化度盐水的制备方法，根据各离子含量，用KCl、NaCl、Na2CO3、Na3PO4和水进行配制，并通过预处理将配制水中的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+杂质二价离子及二价以上杂质离子总含量小于50mg/l。
所述预处理包括化学沉淀、物理膜过滤。
一种低矿化度盐水在提高油藏采收率上的应用。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种低矿化度盐水，利用原子力显微技术，建立了油/水/岩石微观作用力原位模拟及测定方法，Na+等低价阳离子通过对Ca2+、Mg2+等二价阳离子的交换，可以有效降低体系粘附力，从而实现油膜的有效剥离。
本发明低矿化度盐水在注水开发油藏时通过改变原油-水-储层间的微观相互作用，增大油/水/岩石之间的界面斥力，使附着在岩石壁面的油膜易于剥离脱落，并不断聚集长大，被水驱产出，达到提高原油产量和提高原油采收率目的，形成适应低渗砂岩油藏的低矿化度水驱提高采收率技术。
该低矿化度盐水在长庆油田两个区块开展低矿化度盐水驱油试验19口注水井，对应参与效果评价井54口，现场实施18个月，阶段累增油3776.8t，表现出较好的经济效益。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是不同浓度NaCl溶液在不同pH值情况下油水界面张力变化曲线；
图2是不同浓度CaCl2溶液在不同pH值情况下油水界面张力变化曲线；
图3是离子类型对界面粘附力的影响曲线；
图4是不同极性的特征官能团与基底表面间的粘附力-距离曲线；
图5是不同极性的特征官能团与基底表面间的粘附力分布；
图6是束缚水条件下，低矿化度盐水注入PV数对采收率的影响曲线；
图7是残余油条件下，低矿化度盐水注入PV数对采收率的影响曲线。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
本实施例提供了一种低矿化度盐水，矿化度为5000-6500mg/l，包括水和以下含量的组分：Na+和K+含量总和2750-3575mg/l，CO3 2- 含量500-650mg/l，PO4 3- 含量1750-2275mg/l，pH调节剂0-50 mg/l，互溶剂50-100mg/l。
其中，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸氢钠。pH调节剂用于调节低矿化度盐水pH值保持在11.5-12.0。互溶剂为异丙醇或其他非离子互溶剂。
本发明原理：
利用Na+等低价阳离子通过对Ca2+、Mg2+等二价阳离子的交换，可以有效降低体系粘附力，从而实现油膜的有效剥离；利用CO3 2-二价阴离子可以减弱表原油在岩石表面粘附力；互溶剂可以确保低矿化度盐水不产生沉淀或沉淀很少，提高水驱油效果；通过pH调节剂对低矿化度盐水的pH进行调节，pH值增加，接触角越大，铺展能力下降，界面作用力降低，原油更容易被剥离，洗油效率必然提高。
本发明研究不同流体间的原油/水/岩石离子交换机制，即注入流体与束缚流体发生离子交换；相同矿化度条件下，岩石矿物中的Ca2+离子可以被Na+交换；发生离子交换后，溶液pH值增大1-2，结果如表1所示。
在相同浓度情况下，Na+溶液的界面张力更低，因此，Na+在交换Ca2+后的溶液界面张力会出现下降，有利于矿物表面的润湿性改变，该结果为进一步揭示离子调整提高洗油效率提供了依据，结果如图1和图2所示。
表1.离子替换测试表
利用原子力显微技术，建立了油/水/岩石微观作用力原位模拟及测定方法，Na+等低价阳离子通过对Ca2+、Mg2+等二价阳离子的交换，可以有效降低体系粘附力，从而实现油膜的有效剥离。
本发明所要解决的技术问题是现有注水开发低渗透油藏技术存在水驱效率低造成原油产量递减快、产量低，通过注入低矿化度盐水降低岩石表面和油膜之间的吸附作用，将储层原油充分驱替出来，提高水驱原油效率，降低原油递减和提高油田最终采收率。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种低矿化度盐水，还包括含量小于50mg/l的二价及二价以上阳离子。
在相同矿化度下，二价及二价以上阳离子含量越高，界面张力越高，且置换出的高价阳离子越少，原油越不易脱附。因此Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+等二价以上离子含量尽可能最低。
本实施例评价了原油在岩石表面粘附力与离子浓度关系，体系中引入二价阳离子后，表面间的粘附力增强；引入二价阴离子后，表面间的粘附力减弱；随着浓度升高，粘附力有不同程度的增加。如图3所示。
原油特征官能团对粘附力的影响见图4和图5所示，对于疏水油藏，原油特征官能团对粘附力 F–NH2 < F–CH3 < F-OH。
本发明将原油中活性物质的吸附靠离子架桥或者形成高化合价，通过多组分离子架桥交换，把架桥的高价离子交换出来，从而使得原油脱附，提高微观驱油效率。
实施例3：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种低矿化度盐水，矿化度为5450mg/l，包括以下含量的组分：Na+和K+含量总和3150mg/l，CO3 2- 含量500mg/l，PO4 - 含量1750mg/l，互溶剂50mg/l。pH值为11.5。
制备过程：
根据各离子含量，用KCl、NaCl、Na2CO3、Na3PO4和水进行配制，并通过预处理将配制水中的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+杂质二价离子及二价以上杂质离子总含量小于50mg/l。预处理包括化学沉淀、物理膜过滤。
本实施例通过化学沉淀将配制水中的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+等二价以上离子含量降低到50mg/l以内。
实施例4：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种低矿化度盐水，矿化度为5400mg/l，包括以下含量的组分：Na+和K+含量总和2750mg/l，CO3 2- 含量600mg/l，PO4 - 含量2000mg/l，互溶剂75mg/l。pH值为12.0。
制备过程同实施例3。
实施例5：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种低矿化度盐水，矿化度为6500mg/l，包括以下含量的组分：Na+和K+含量总和3575mg/l，CO3 2- 含量650mg/l，PO4 - 含量2250mg/l，互溶剂100mg/l。pH值为11.7。
制备过程同实施例3。
实施例6：
在实施例2的基础上，本实施例提供了一种低矿化度盐水，矿化度为5000mg/l，包括以下含量的组分：Na+和K+含量总和2700mg/l，CO3 2- 含量500mg/l，PO4 - 含量1750mg/l，互溶剂100mg/l。pH值为11.5。
制备过程同实施例3。
实施例7：
本实施例提供了一种低矿化度盐水在提高油藏采收率上的应用。将低矿化度盐水作为注入水进行驱油。
为了对本发明的效果做进一步说明，本实施例对实施例3-6制备的低矿化度盐水进行评价。
1、实施例3制备的低矿化度盐水对西峰油田长*油藏提高采收率评价
参考SY/T 5345-1999，按照现场油层相近饱和模拟油岩芯，测试水驱最终采收率和低矿化度水驱最终采收率比较。
西峰油田长*油藏埋深1895-1650米，油藏岩心空气渗透率1.4mD，温度65℃，粘土含量25.3%，地层水Ca2+、Mg2+含量在2770mg/l，地层水矿化度在58.43g/l，原油粘度在9mPa·s，胶质、沥青质含量4.97mg/l。采收率评价：40#岩心（空气渗透率1.49mD、孔隙度11.5%）应用水驱评价，注入37.5PV时采收率30.00%；23#岩心（空气渗透率1.67mD、孔隙度11.9%）应用低矿化度水评价，注入37.5PV时采收率达到45.60%。相比水驱，应用低矿化度盐水水驱采收率提高了10.60%，如图6所示。
2、实施例4制备的低矿化度盐水对西峰油田长*油藏提高采收率评价
参考SY/T 5345-1999，按照现场油层相近饱和模拟油岩芯，测试水驱最终采收率和低矿化度水驱最终采收率比较。
对西峰油田长*层岩心进行采收率评价，46#岩心（空气渗透率1.48mD）应用水驱评价，注入10PV含水为99.5%采收率为23.30%，改用低矿化度盐水驱替，又有原油驱出，到注入23PV含水为99.5%采收率到37.70%，采收率提高了14.40%，如图7所示。
3、实施例5制备的低矿化度盐水在长庆油田杏河北区长*层应用
参考SY/T 5588-2012，评价一段时间后的增油量和产层年自然递减的降低量，评价低矿化度水的增油和提高产层开发（年自然递减得到减小）效果。
杏河北区长*层属岩性油藏，以粉砂岩为主，胶结物以绿泥石、浊沸石、方解石为主，平均孔隙度11.5%，渗透率0.71mD，属于低孔隙度、低渗透率储层，地层压力为9.79MPa，地层温度为48.96℃。地层原油粘度为2.24 mPa·s，沥青质含量2.91%，地层水矿化度为78.9g/l，氯离子含量为49071mg/l，pH值5.8，CaCl2水型。
2018年10月在杏河北区块实施11口注水井，实施18个月，增加原油产量2342.2吨，自然递减由13.2%下降到4.0%，投入产出比3.94。
4、实施例5制备的低矿化度盐水在长庆油田五里湾区长*层应用
参考SY/T 5588-2012，评价一段时间后的增油量和产层年自然递减的降低量，评价低矿化度水的增油和提高产层开发（年自然递减得到减小）效果。
五里湾区长*层，岩性油藏，岩矿主要为灰绿色粉—细粒岩屑质长石砂岩，填隙物以绿泥石、铁方解石为主，平均孔隙度12.69%，渗透率1.81mD，属于低孔隙度、特低渗透率储层。油层原始地层压力12.2MPa，温度为54.73℃，原油粘度为1.95 mPa·s。沥青质含量2.96%；地层水矿化度82g/l，氯离子含量为50481mg/l，pH值5.9-6，属CaCl2水型。
2018年10月在五里湾区开展低矿化度盐水注入8口井提高采收率应用，19个月累计增产原油1480.5t，自然递减由10.2%下降到6.4%，投入产出比1.88。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种低矿化度盐水，其特征在于：矿化度为5000-6500mg/l，包括水和以下含量的组分：Na+和K+含量总和2750-3575mg/l，CO3 2- 含量500-650mg/l，PO4 3- 含量1750-2275mg/l，pH调节剂0-50 mg/l，互溶剂50-100mg/l。
2.根据权利要求1所述的一种低矿化度盐水，其特征在于：所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾或碳酸氢钠。
3.根据权利要求1所述的一种低矿化度盐水，其特征在于：所述互溶剂为异丙醇或其他非离子互溶剂。
4.根据权利要求1所述的一种低矿化度盐水，其特征在于：所述pH调节剂用于调节低矿化度盐水pH值保持在11.5-12.0。
5.根据权利要求1所述的一种低矿化度盐水，其特征在于：还包括含量小于50mg/l的二价及二价以上阳离子。
6.根据权利要求1-5任一项所述的一种低矿化度盐水的制备方法，其特征在于：根据各离子含量，用KCl、NaCl、Na2CO3、Na3PO4和水进行配制，并通过预处理将配制水中的Ca2+、Mg2+、Ba2+、Fe2+杂质二价离子及二价以上杂质离子总含量小于50mg/l。
7.根据权利要求6所述的一种低矿化度盐水的制备方法，其特征在于：所述预处理包括化学沉淀、物理膜过滤。
8.根据权利要求1-5任一项所述的一种低矿化度盐水在提高油藏采收率上的应用。
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