本發(fā)明的實(shí)施方案大體涉及強(qiáng)化油采收井注入組合物、應(yīng)用這種組合物進(jìn)行油井的強(qiáng)化采收和制備所述組合物的方法。

背景技術(shù)：

強(qiáng)化油采收是其中油井由于井中資源枯竭和貯層壓力損失致使產(chǎn)量降低的方法。強(qiáng)化采收的對(duì)象通常是已生產(chǎn)一段時(shí)間因而已從中抽出大量資源的井。在一種類型的強(qiáng)化油采收中，將流體泵送入貯層以與貯層壓力下不流動(dòng)的油接觸。通常設(shè)計(jì)所述流體以使油分散，減小油對(duì)貯層結(jié)構(gòu)的粘附，或以其它方式使油容易移出貯層至地面。

用于強(qiáng)化采收許多流體包括表面活性劑和溶劑。這些物質(zhì)通常與從貯層結(jié)構(gòu)獲得的水摻混以形成井注入流體。所述水通常含鹽，使得其與溶劑和表面活性劑混合有難度。在具有高鹽度鹽水的井中，采收者們經(jīng)常不得不求助于昂貴耗時(shí)的水處理以降低水的鹽度和/或礦物質(zhì)硬度。因此，需要與高鹽度井鹽水混合時(shí)仍穩(wěn)定的井注入材料。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

這里公開了一種組合物，其包含具有通式結(jié)構(gòu)R¹JA的烷基聚醚陰離子表面活性劑，其中R¹為C₈-C₁₈伯或仲自由基，J為具有結(jié)構(gòu)[(PO)_x(EO)_y(BO)_z]的無規(guī)、嵌段、交替或交替嵌段聚醚片段，其中x為4-18，y為0-20，和z為0-5，和A為陰離子基團(tuán)。在本發(fā)明中，“PO”代表“環(huán)氧丙烷”，“EO”代表“環(huán)氧乙烷”，和“BO”代表“環(huán)氧丁烷”。R¹可以為C₆-C₂₀直鏈、支鏈、環(huán)狀或烷基-環(huán)狀自由基，如C₈-C₁₈伯或仲自由基、C₁₀-C₁₅伯或仲自由基，例如C₁₀自由基或C₁₃自由基。替代地，R¹可以為C₈-C₁₀烷基或二烷基酚基。所述烷基聚醚陰離子表面活性劑通常具有與用于不同貯層的多種化石流體相容的憎水部分。在一些情況下，z為0和A為SO₃Na。A也可以為CH₂CH₂SO₃Na、CH₂COONa或PO₃Na。所述表面活性劑可以是具有不同比例單體的分子的混合物。例如，如果應(yīng)用環(huán)氧烷的混合物來制備聚醚部分，局部的反應(yīng)條件可能會(huì)導(dǎo)致在單個(gè)分子中單體的不同組合。在這種情況下，表面活性劑可以按上式來描述，其中x、y和z可能具有代表摻混物“平均”分子的小數(shù)值。

所述表面活性劑通常通過如下過程制備：使醇與環(huán)氧烷反應(yīng)以形成烷基聚醚，然后使烷基聚醚與酸反應(yīng)以連接陰離子部分。所述醇可以為C₈-C₁₈如C₁₀-C₁₅，例如C₁₀或C₁₃伯或仲、直鏈或支鏈、脂族或芳族分子。在一些情況下，所述醇可以為C₈-C₁₀烷基或二烷基酚。可以應(yīng)用醇的混合物。

向所述醇中加入環(huán)氧烷或環(huán)氧烷的混合物以形成產(chǎn)生聚醚的反應(yīng)混合物。環(huán)氧烷通常包括PO，和可以包括EO和BO。在表面活性劑中環(huán)氧烷的摩爾比通常符合反應(yīng)混合物中環(huán)氧烷的摩爾比。烷基化反應(yīng)可以以間歇或連續(xù)流方式實(shí)施。表面活性劑的烷基聚醚部分可以為無規(guī)、嵌段、假-嵌段(即不同無規(guī)單體混合物的可辨識(shí)嵌段)或交替嵌段，和所述嵌段可以具有任何長度。嵌段可以通過如下過程形成：向反應(yīng)混合物順序加入不同的環(huán)氧烷或其混合物，使每種混合物完全反應(yīng)和脫除未反應(yīng)的單體，隨后加入下一種環(huán)氧烷或混合物。所述反應(yīng)可以在液相或氣相中實(shí)施。取決于待反應(yīng)的環(huán)氧烷類型，反應(yīng)溫度可以為但不限于120-160℃。在這些溫度下，可以應(yīng)用能夠處理高壓的反應(yīng)容器。催化劑的選擇將取決于所應(yīng)用的初始自由基和烷基氧化物。在一些情況下，應(yīng)用強(qiáng)堿如氫氧化鉀。催化劑的其它選擇包括強(qiáng)酸和配位催化劑。催化劑可以作為溶劑中的溶液引入，和在向反應(yīng)器中引入烷基氧化物之前可以將溶劑脫除。取決于用于開始烷基聚醚部分的醇的分子量，將醇增加230-2400道爾頓以形成烷基聚醚分子的分子量為約350-2700的烷基聚醚混合物。

在連接陰離子部分之前，例如通過蒸發(fā)和用惰性氣如氮?dú)鈿馓峥梢悦摮龤堄嗟沫h(huán)氧烷單體?？梢允刮捶磻?yīng)的單體和用于反應(yīng)或用于脫除未反應(yīng)單體的任何溶劑循環(huán)。向烷基聚醚中加入酸以連接陰離子部分。如果需要，可以在加入酸之前將烷基聚醚溶解于溶劑中，以促進(jìn)反應(yīng)物的混合，和溶劑也可以包含在酸中?？梢詰?yīng)用硫酸以加入硫酸根陰離子(SO₃^-)。也可以應(yīng)用羧酸根、磷酸根和醚磺酸根離子。

陰離子表面活性劑可以作為鹽而穩(wěn)定。在與酸反應(yīng)連接了陰離子部分之后，可以通過加入堿如氫氧化鈉或其它堿金屬氫氧化物如氫氧化鉀、氫氧化銨或有機(jī)胺使過量酸中和和使表面活性劑穩(wěn)定。主表面活性劑的一個(gè)例子是十三烷醇的鈉鹽，其中向平均分子上添加8個(gè)PO單元和2個(gè)EO單元且用硫酸根陰離子封端。

可以在所述組合物中包含輔助表面活性劑以拓寬其中所述組合物是有效的烴提取助劑的貯層范圍。所述輔助表面活性劑可能具有通式結(jié)構(gòu)(R²)_q(B)Ph-L-Ph(D)(R³)_r，其中R²和R³在每種情況下分別獨(dú)立地為C₈-C₂₄直鏈或支鏈的伯或仲烷基，B和D為陰離子基團(tuán)，q為1-3，r為1-3，和L為O或CH₂。在本發(fā)明中，“Ph”代表苯基自由基。所述輔助表面活性劑可以通過任意的醚形成反應(yīng)如酸催化的酚縮合、堿催化的鹵素/醇脫除(如Williamson反應(yīng))或環(huán)氧化物開環(huán)來構(gòu)造。在一些實(shí)施方案如，R²和R³可以為在烷基的第二個(gè)碳原子上連接到苯基的仲烷基。R²和R³在一些實(shí)施方案中可以相對(duì)于L處于間和/或?qū)ξ弧和D可以相對(duì)于L和R²、或L和R³分別處于任何位置。輔助表面活性劑可以為二烷基芳基磺酸酯醚的二鈉鹽。B和D均可以為SO₃。陰離子輔助表面活性劑可以被穩(wěn)定為鹽，例如鈉鹽或鉀鹽。

可以應(yīng)用的輔助表面活性劑的例子包括癸基苯氧基苯并二磺酸、二-癸基苯氧基苯并二磺酸、十二烷基苯氧基苯并二磺酸、二-十二烷基苯氧基苯并二磺酸和己基苯氧基苯并二磺酸的二鈉鹽。

可以在組合物中包含烷氧基醇以調(diào)節(jié)組合物的流動(dòng)和滲透特性。所述烷氧基醇可以具有通式結(jié)構(gòu)R⁴[(PO)_m(EO)_n(BO)_o]OH，其中R⁴為C₁-C₆直鏈、支鏈、環(huán)脂族或芳族烴基，m為0-3，n為1-10和o為0-3。例子包括烷氧基化的正-丁醇、異-丁醇和己醇。由添加有兩個(gè)EO基團(tuán)的正-丁醇制得的烷氧基醇可以由位于Woodlands,Texas的Performance Products Division of Huntsman,Corp.作為L4-2獲得?？蓱?yīng)用的其它產(chǎn)品包括L4-1、L4-3、IBA-3、IBA-5、L6-6、L6-8和L6-10。

在一些情況下，在組合物中可以包含水溶性聚合物，以提高組合物移動(dòng)通過貯層時(shí)的驅(qū)油效率。聚合物防止組合物在移動(dòng)通過貯層時(shí)的粘性指進(jìn)。部分氫化的聚丙烯酰胺聚合物如由SNF獲得的Flopaam系列可用于本申請(qǐng)中。所述聚合物也可包括特殊的共聚單體如AMPS以有助于賦予更多的耐鹽水和耐硬度性能。

可以將上述的組合物添加到具有超高鹽度的井鹽水中。如這里所描述的組合物可以與井鹽水混合形成注入鹽水。在所述注入鹽水中主表面活性劑的濃度可以為約0.5-5wt％，例如約1wt％。輔助表面活性劑通常以與主表面活性劑約0.3-0.5、例如約0.375-0.438的重量比應(yīng)用。輔助表面活性劑可以以與主表面活性劑約0.2-2.0的重量比應(yīng)用。主表面活性劑和輔助表面活性劑的量可取決于貯層的鹽度和溫度。

上文描述的各組分可以包括在水濃縮物中，其中包含75％或更多的上述活性組分和至多25％的水，例如25-50％的活性組分，剩余量為水。

當(dāng)以合適的量與從油井至地面的水混合時(shí)，上述組合物通?？梢詰?yīng)用。所述水可以源自貯層，或者可以應(yīng)用由水驅(qū)貯層形成的產(chǎn)出水。這種產(chǎn)出水通常為總?cè)芙夤腆w為100,000ppm或更多的鹽水溶液。在一些情況下，這里描述的組合物可以與總?cè)芙夤腆w至多200,000ppm的鹽水一起應(yīng)用。例如用于Permian Basin of Texas的水驅(qū)油貯層的典型注入水具有120,000-200,000ppm的溶解固體的鹽度。

還公開了形成強(qiáng)化油采收井注入組合物的方法，包括通過混合如下物質(zhì)形成濃縮物：如上定義的具有通式結(jié)構(gòu)R¹JA的表面活性劑的水溶液，如上定義的具有通式結(jié)構(gòu)(R²)_q(B)Ph-L-Ph(D)(R³)_r的輔助表面活性劑和如上定義的烷氧基醇；和通過混合所述濃縮物與總?cè)芙夤腆w大于或等于約100,000ppm和硬度大于或等于約4,000ppm的未處理的井鹽水形成強(qiáng)化油采收井注入組合物。

通過使具有通式R¹JOH的烷基聚醚醇與硫酸混合形成陰離子表面活性劑，和用氫氧化鈉或其它堿金屬氫氧化物如氫氧化鉀、氫氧化銨、有機(jī)胺中和，可以形成表面活性劑的水溶液。可以在混合容器或應(yīng)用混合設(shè)備如靜態(tài)混合器的連續(xù)流中添加如上所述的輔助表面活性劑和烷氧基醇。如上所述，可以應(yīng)用表面活性劑、輔助表面活性劑和烷氧基醇的混合物，和可以添加水溶性聚合物。通常將未處理的井鹽水泵送出井進(jìn)入混合容器，或者進(jìn)入待通過如上所述的在線混合器進(jìn)料的貯罐。最終的注入組合物可以貯存在井現(xiàn)場的貯罐中，和在注入井內(nèi)之前可以加熱或冷卻至所需的溫度。附加地，所述注入組合物或其任何組分可在在現(xiàn)場外摻混并輸送至井現(xiàn)場用于注入。例如，可以獲得由如上所述的表面活性劑的水溶液、如上所述的輔助表面活性劑和如上所述的烷氧基醇制備的濃縮物，和在井現(xiàn)場與未處理的井鹽水混合。

具體實(shí)施方式

一種示例性的組合物包含具有通式(1)結(jié)構(gòu)的表面活性劑：

其中x為4-18，例如8，和y為0-20，例如0.1。這里的小數(shù)值表明組合物包含y為零的上述結(jié)構(gòu)的分子和y為非零的上述結(jié)構(gòu)的分子。示例性的組合物也包含具有通式(2)結(jié)構(gòu)的輔助表面活性劑以及與輔助表面活性劑一起的具有通式(3)結(jié)構(gòu)的丁醇的乙氧基化物：

其中x為0-6，和平均值為約2。上述組分以如上所述的通用比例加入。

應(yīng)用這里描述的組合物與一些實(shí)際的貯層樣品混合的結(jié)果在下面給出。獲得來自三個(gè)不同油田的流體樣品。所有的樣品均具有超高鹽度的注入水，和所述貯層具有適中的溫度。在一些情況下，只應(yīng)用主和輔助表面活性劑。在其它情況下，也應(yīng)用輔助表面活性劑。對(duì)于每一種混合物，記錄Windsor相類型。Windsor相I類型的混合物特征在于在水相中的水包油微乳液。Windsor相II類型的混合物特征在于在油相中的油包水微乳液。這些類型表明界面張力對(duì)于良好的強(qiáng)化油采收結(jié)果來說太高。Windsor相III類型的特征在于在油和水相之間有第三相，其中含有溶解烴。這種類型表明對(duì)于強(qiáng)化油采收方法中的良好結(jié)果來說界面張力足夠低。

表1-油田1

貯層溫度30℃，總?cè)芙夤腆w170,000ppm

表2-油田1

貯層溫度30℃，總?cè)芙夤腆w170,000ppm

表3-油田2

貯層溫度38℃，總?cè)芙夤腆w120,000ppm

表4–油田3

貯層溫度38℃，總?cè)芙夤腆w120,000ppm

雖然前面描述了本發(fā)明的實(shí)施方案，但在不偏離其基本范圍的條件下可以設(shè)計(jì)本發(fā)明的其它和進(jìn)一步的實(shí)施方案，所述基本范圍由所附的權(quán)利要求決定。