專利名稱：使用高堿度硬鹽水用于提高采收率應用的方法
技術領域：
本發(fā)明總體上涉及提高采收率(EOR)的領域，更具體地是在硬鹽水(hard bine)中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)化學品的用途。相關申請的交叉引用本專利申請要求2009年9月10日提交的題為“Process of Using Hard BrineAt High Alkalinity For Enhanced Oil Recovery(EOR)Applications”的美國臨時專利申請序列No. 61/241，191的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該臨時專利申請共同轉(zhuǎn)讓于本發(fā)明的受讓人，認為其公開內(nèi)容是本申請的一部分并且通過引用將其以其全文并入本申請的公開內(nèi)容中。
本專利申請還要求2009年9月16日提交的題為“Compositions And Methods ForControlling The Stability Of Ethersulfate Surfactants At Elevated Temperatures，，的美國臨時專利申請序列No. 61/243，025的優(yōu)先權(quán)權(quán)益，該臨時專利申請共同轉(zhuǎn)讓于本發(fā)明的受讓人，認為其公開內(nèi)容是本發(fā)明的一部分并且通過引用將其以其全文并入本申請的公開內(nèi)容中。
背景技術：
在不限制本發(fā)明范圍的情況下，描述了其與用于油采收應用的組合物和化合物有關的背景技術。美國專利申請No. 20080312108 (Berger和Berger，2008)公開了用于從地下含油儲層采收油的組合物和方法，所述組合物由綠色無毒可生物降解的聚合弱酸的強堿金屬鹽、一種或多種表面活性劑、水性流體、以及任選一種或多種流度控制劑和任選一種或多種共溶劑組成。通過一個或多個注射井將這樣的組合物注入儲層中并且通過一個或多個生產(chǎn)井輔助采收圈閉的油。該發(fā)明中所述的組合物和方法提供了與未軟化的水、表面活性劑和各種流度控制劑的改善相容性的優(yōu)點。所述堿的綠色無毒、可生物降解的性能使其特別適合于環(huán)境敏感性應用例如海上和內(nèi)陸湖。Burdyn等出版的美國專利No. 4，004, 638(1977)教導了使用堿劑和磺酸鹽表面活性劑通過水驅(qū)從地下油藏采收油。通過合適的注入系統(tǒng)將含有選自堿金屬氫氧化物和銨氫氧化物(ammonium hydroxides)的堿劑的水性初始段塞注入儲層中。然后在初始段塞之后將水性表面活性劑段塞注入儲層中。所述表面活性劑段塞含有磺酸鹽表面活性劑和堿劑。在所述表面活性劑段塞注入后，接著注入水性驅(qū)替介質(zhì)以將儲層內(nèi)的油置換到生產(chǎn)系統(tǒng)，將所述油從該生產(chǎn)系統(tǒng)采出。驅(qū)替介質(zhì)的一部分可以含有流度控制目的的增稠劑。很多石油儲層在水中具有若干硬度(二價陽離子)，因此給所注入的化學品的水性穩(wěn)定性造成大的威脅。二價陽離子與堿、表面活性劑和聚合物發(fā)生沉淀并在注入期間導致堵塞。此外，硬度尤其在低濃度的表面活性劑下對相行為具有占主要的影響(Nelson，1984)并且這可由于表面活性劑、鹽水和粘土之間的離子交換而導致高的表面活性劑滯留(Hill等，1977 ；Hirasaki, 1981)。因此，采取額外措施來測試注入的化學品與鹽水的相容性。一種措施是將注入的水軟化，其是在一些情形中不可行的高成本方法。發(fā)明概述
本發(fā)明描述了 EDTA Na4(乙二胺四乙酸四鈉鹽)和類似物劑作為螯合劑以防止在高pH下二價陽離子例如Ca++和Mg++的沉淀、以及作為堿以將pH提高到通過ASP驅(qū)和類似EOR方法進行提升油采收所需的值的用途，所述類似EOR方法減小界面張力、改變地層可浸潤性、提高注入鹽水的粘度、降低表面活性劑對巖石的吸附、以及通過各種公知和既定的機理以另外方式使更多的油遷移和流動到產(chǎn)油井(producer)。在常規(guī)堿如碳酸鈉可用于ASP驅(qū)工藝之前必須首先將油田鹽水軟化，而EDTA可用于硬鹽水。此外，EDTA將pH提高到使醚硫酸鹽(ES)在高溫下穩(wěn)定且因此可用于EOR應用的足夠高的值，這是其用途的另一個新的益處。一般而言，在一方面，本發(fā)明的特征在于用于 處理含烴地層的組合物。該組合物包括在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液和為螯合劑和堿的物劑。所述水是硬水或硬鹽水。本發(fā)明的實施方式可包括一個或多個以下特征所述水可以是硬鹽水。所述組合物可通過將堿劑、表面活性劑、聚合物和所述物劑在硬鹽水中混合的方法進行制備?？稍诩尤氡砻婊钚詣┖途酆衔镏皩⑺鑫飫┡c硬鹽水混合。所述物劑可以是乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸四鈉鹽(EDTA Na4)、EDTA鹽、丙烯酸系聚合物、抗壞血酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、檸檬酸、二羧甲基谷氨酸、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、蘋果酸、氨三乙酸(NTA)、非極性氨基酸、甲硫氨酸、草酸、磷酸、極性氨基酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、賴氨酸、鳥氨酸、鐵載體(sideiOphore)、去鐵胺 B (desferrioxamine B)、水解羊毛(hydrolysed wool)或丁二酸。所述物劑可以是EDTA Na4。所述ASP溶液可包括陰離子表面活性劑。該陰離子表面活性劑可以是醚硫酸酯或其鹽。所述表面活性劑可以是醚硫酸酯。所述ASP溶液可包括選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的共聚物、部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物和它們的組合的高分子量水溶性聚合物。所述ASP溶液可包括⑴為醚硫酸鹽的表面活性劑和(ii)為高分子量水溶性聚合物的聚合物。EDTA Na4可在水中具有約0. Iwt % -約IOwt %的EDTA Na4的濃度。所述水可包括3. 5wt%的EDTA Na4。所述水可包括二價陽離子并且EDTA與二價陽離子的重量比為至少約9 I。所述組合物的pH可以為9-13。所述組合物的pH可以為10. 5_11。所述組合物可處于25_120°C的溫度下。所述組合物可以是提供堿度的非螯合性胺劑或無機堿劑。該非螯合性胺可以是二甲基氨基丙胺。該二甲基氨基丙胺可操作地(a)在去離子水中以I %含量提供約10. 2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。所述水可包括為Ca++和/或Mg++的二價陽離子。所述非螯合性胺在不存在Ca和Mg沉淀的條件下可操作地在所述水中產(chǎn)生堿度。所述非螯合性胺可包括乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、它們的烷氧化衍生物、或它們的組合。一般而言，在另一方面，本發(fā)明的特征在于制備用于處理含烴地層的組合物的方法。該方法包括將堿劑、表面活性劑和聚合物在水中合并以在水中形成堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液。所述水是硬水或硬鹽水。該方法還包括將物劑加入到所述水中。所述物劑是螯合劑和堿。該方法還包括由堿劑、表面活性劑、聚合物和所述物劑的合并形成所述組合物。本發(fā)明的實施方式可包括一個或多個以下特征所述水可以是硬鹽水?？稍趯⒈砻婊钚詣┖途酆衔锖喜⒅皩⑺鑫飫┘尤氲接阐}水中。所述物劑可以是EDTA Na4。 所述表面活性劑可以是陰離子表面活性劑，以及所述聚合物可以具有高分子量水溶性聚合物。一般而言，在另一方面，本發(fā)明的特征在于處理含烴地層以采收油的方法。該方法包括對包括在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液的組合物進行選擇。所述水是硬水或硬鹽水。所述組合物還包括為螯合劑和堿的物劑。該方法還包括在25-120°C的溫度下將所述組合物注入含烴地層中。本發(fā)明的實施方式可包括一個或多個以下特征所述水可以是硬鹽水。所述物劑可以是乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸四鈉鹽(EDTA Na4)、EDTA鹽、丙烯酸系聚合物、抗壞血酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、檸檬酸、二羧甲基谷氨酸、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、蘋果酸、氨三乙酸(NTA)、非極性氨基酸、甲硫氨酸、草酸、磷酸、極性氨基酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、賴氨酸、鳥氨酸、鐵載體、去鐵胺B、水解羊毛或丁二酸。所述ASP溶液可包括選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的共聚物或部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物的高分子量水溶性聚合物。所述ASP溶液可包括陰離子表面活性劑。所述表面活性劑可以是醚硫酸酯。所述水可包括至少3. 5wt%的螯合劑EDTA Na4。所述水可包括二價陽離子并且EDTA與二價陽離子的重量比為至少約9 I。所述物劑在水中的濃度為約O. Iwt% -約物劑。所述組合物的pH范圍可以是9-13。所述組合物的pH可以是10. 5。所述組合物還可包括以使所述組合物具有9_13pH的量加入的非螯合性胺。所述非螯合性胺可包括二甲基氨基丙胺或二甲基氨基丙胺。所述非螯合性胺還可操作地(a)在去離子水中以I %含量提供約10. 2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。所述非螯合性胺在沒有任何Ca和Mg沉淀的條件下可操作地提高所述水的堿度。所述非螯合性胺可以是乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)或它們的烷氧基化物。
一般而言，在另一方面，本發(fā)明的特征在于用于處理含烴地層的組合物。該組合物包括在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液和非螯合性胺。所述水是硬水或硬鹽水。所述非螯合性胺可按使所述組合物具有9-13pH的量加入。本發(fā)明的實施方式可包括一個或多個以下特征
所述非螯合性胺可包括二甲基氨基丙胺。二甲基氨基丙胺可用于(a)在去離子水中以I %含量提供約10. 2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。所述非螯合性胺在沒有任何Ca和Mg沉淀的條件下可用于提高所述水的堿度。所述非螯合性胺可以是乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)或它們的烷氧基化物。一般而言，在另一方面，本發(fā)明的特征在于處理含烴地層以采收油的方法，該方法包括對組合物進行選擇。所述組合物包括在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液。所述水是硬水或鹽水。所選擇的組合物還包括以使所述組合物具有9-13pH的量加入的非螯合性胺。該方法還包括在25-120°C的溫度下將所述組合物注入含烴地層中。本發(fā)明的實施方式可包括一個或多個以下特征二甲基氨基丙胺可用于(a)在去離子水中以1%含量提供約10. 2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。所述非螯合性胺在沒有任何Ca和Mg沉淀的條件下可用于提高所述水的堿度。所述非螯合性胺可選自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)和它們的烷氧基化物。附圖簡要描述為了更完整地理解本發(fā)明的特征和優(yōu)點，現(xiàn)在參照本發(fā)明的詳細描述以及附圖，其中圖I是根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，具有用于將化學溶液注入儲層中意圖驅(qū)替儲層以提升采油率的設備的海上石油平臺的示意性描述；和圖2是具有硫酸鹽表面活性劑與EDTA Na4的配制劑的相行為結(jié)果的坐標圖。圖3是顯示EDTA就聚合物的鈣容限(tolerance)的用途的坐標圖。圖4是顯示在存在和不存在氧的情況下EDTA就聚合物相對于(against) Fe的化學穩(wěn)定性的用途的坐標圖。發(fā)明詳述盡管下文對本發(fā)明的各種實施方案的制備和應用進行了詳細地討論，應當認為本發(fā)明提供了許多可應用的發(fā)明構(gòu)思，所述發(fā)明構(gòu)思體現(xiàn)在很寬范圍內(nèi)的特定背景中。本發(fā)明所討論的特定實施方案僅僅是對本發(fā)明的制備和應用的特定方式的示例性描述，不是對本發(fā)明的范圍的限制。為了更容易理解本發(fā)明，下文將對許多術語進行定義。此處所定義的術語具有與本發(fā)明相關的領域中的普通技術人員所通常理解的含義。術語“一”、“一個”和“所述”，不是僅僅指代單個的實體，而是包括總類，采用所述總類中的一個具體例子進行示意。本發(fā)明的術語是用于描述本發(fā)明的特定的實施方案，但是除了如權(quán)利要求書所述的之外，采用它們的目的不是為了限定本發(fā)明。本發(fā)明描述了 EDTA Na4(乙二胺四乙酸四鈉鹽)和類似物劑作為螯合劑以防止在高pH下二價陽離子例如Ca++和Mg++的沉淀、以及作為堿以將pH提高到通過ASP驅(qū)和類似EOR方法進行提升油采收所需的值的用途。在常規(guī)堿如碳酸鈉可用于ASP驅(qū)工藝之前必須首先將油田鹽水軟化，而EDTA可用于硬鹽水。此外，EDTA將pH提高到使醚硫酸鹽(ES)在高溫下穩(wěn)定且因此可用于EOR應用的足夠高的值，這是其用途的另一個新的益處。在高溫下于硬鹽水中使用水解的聚丙烯酰胺聚合物和類似的陰離子聚合物存在限制，這是因為除非陽離子例如Ca++和Mg++得到掩蔽，這些聚合物也將在高于水解和硬度的某些限制時發(fā)生沉淀。在大多數(shù)油田中可用于制備ASP溶液和類似EOR溶液例如堿表面活性劑溶液和堿-聚合物溶液的水是硬鹽水。其是對于油田使用通常能夠以足夠體積利用的最便宜的水，在軟化過程中從該水除去硬度離子例如鈣(Ca)和鎂(Mg)給田場操作增加了顯著的成本，而且因為海上平臺和偏遠地區(qū)的后勤約束而對其使用還存在阻礙，等等。本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可使用螯合劑例如EDTA Na4(乙二胺四乙酸四鈉鹽)克服在高pH下的沉淀問題。此外這 些螯合劑引入了高的PH，其對于醚硫酸鹽的溫度穩(wěn)定性而言會是理想的，這極大地拓寬了基于成本/成效(performance)的表面活性劑選擇范圍。在沒有該方法的情況下,表面活性劑的選擇將限于在高溫下不水解的較昂貴的磺酸鹽表面活性劑和類似表面活性劑。在高溫下于硬鹽水中使用水解的聚丙烯酰胺聚合物和類似的陰離子聚合物存在限制，這是因為這些聚合物也將在高于水解和硬度的某些限制時發(fā)生沉淀。此外，將失去由“活性(active)”油原位產(chǎn)生“皂(soap)”的能力。顯示出類似性能的其它螯合劑是NTA (氨三乙酸三鈉鹽)、谷氨酸和衍生物。在(用螯合劑)螯合之后，二價陽離子保留在溶液中但是不顯示出與表面活性劑反應產(chǎn)生沉淀的傾向。EDTA-Na4顯示了優(yōu)異的性能，然而，可使用其它掩蔽劑例如焦磷酸四鈉(TSPP)和氨三乙酸(NTA)等。典型地使用EDTA/硬鹽水中存在的二價陽離子為至少約9 I的重量比。然而，已測定該比率隨著溫度的提高而提高，這是因為升高的溫度加速了水中氫氧離子與二價陽離子產(chǎn)生沉淀的反應。例如,EDTA-Na4掩蔽 650ppm Ca++和 2110ppm Mg++的計算需要量為 24，350ppm。然而，在10. 5-11的經(jīng)調(diào)節(jié)pH下，測定在100°C下的計算值為35，000ppm。由于大部分儲層鹽水含有多于一種類型的二價陽離子(Ca++/Mg++)，可在各個溫度下測定典型的EDTA-Na4需要量。此外，來自EDTA-Na4的另外Na+離子對相行為的影響經(jīng)測定等同于Na2CO315 —旦存在恰當量的EDTA螯合劑，則可在沒有任何二價離子沉淀的情況下加入其它堿例如碳酸鈉。本發(fā)明的方法允許使用具有高堿度的硬水，從而使得在高溫下使用醚硫酸鹽(ES)是可行的。此外，如果油呈活性，則在高堿度下，發(fā)生皂的原位生成。因此，需要較低水平的表面活性劑來采油。EDTA-Na4由于其高的pH而用作堿劑。其使注入流體的pH提升至足夠高的水平，在該水平下可在反應性原油中由萘酸(naphthelenic acid)產(chǎn)生天然阜(Johnson, 1976)。此外，通過提高pH，極大地降低了表面活性劑吸附，以及可在高溫儲層條件下使硫酸鹽表面活性劑穩(wěn)定化。此外，可在碳酸根離子存在下使用EDTA-Na4而沒有使它們與二價離子以碳酸鹽沉淀。由于EDTA-Na4相對昂貴，用于絡合二價離子的EDTA-Na4的最低量和剩余堿度可由Na2CO3提供。EDTA-Na4(和也是堿的其它螯合劑)在E0R/ASP驅(qū)替中是有利的，并且這樣的多功能特性對于大部分儲層條件而言具有吸引力。這些有利之處包括硬鹽水中聚合物和表面活性劑的增強的穩(wěn)定性。下面的術語的定義適用于整個說明書和權(quán)利要求書。對于處理含烴地層和/或井眼的方法，術語“處理”包括使用本領域中已知的任何合適方式(例如將化學品泵吸、注射、灌注、釋放、置換、鉆定心孔(spotting)或者循環(huán)到井、井眼或含烴地層中)將化學品(例如陰離子表面活性劑或水溶性聚合物)置于含烴地層內(nèi)。
術語“聚合物”是指具有基本上包括多個重復結(jié)構(gòu)單元的分子，該重復單元實際上或概念上是由相對低分子量的分子衍生而來。術語“聚合物”包括“低聚物”。術語“鍵合”是指具有共價鍵、氫鍵、離子鍵、范德華相互作用、π相互作用、倫敦力 或靜電相互作用中的至少一種。應用于井的術語“產(chǎn)能”是指井生產(chǎn)烴的能力；即烴流量與壓降的比值，其中所述壓降是平均儲層壓力與井孔底流壓之差(即每單位驅(qū)動力下的流量)。該術語不涉及提升油采收。其適用于近井眼處理例如3Μ處理，但此處理想地是用化學溶液驅(qū)替整個儲層以使油移動和置換到生產(chǎn)井。除非另有規(guī)定，“烷基基團”和前綴“烷基包括具有至多30個碳原子(在一些實施方案中至多20、15、12、10、8、7、6或5個碳原子)的直鏈基團、支鏈基團以及環(huán)狀基團在內(nèi)。環(huán)狀基團可以是單環(huán)或多環(huán)，并且在一些實施方案中具有3-10環(huán)碳原子。“亞烷基”是指上述定義的“烷基”基團的二價形式?！胺蓟鶃喭榛笔侵高B接到芳基的“亞烷基”部分。如本文所使用的術語“芳基”包括碳環(huán)芳族環(huán)或環(huán)體系，例如具有1、2或3個環(huán)并且在環(huán)中任選含有至少一個雜原子(例如0、S或N)。芳基的實例包括苯基、萘基、聯(lián)苯基、芴基以及呋喃基、噻吩基、吡啶基、喹啉基、異喹啉基、吲哚基、異吲哚基、三唑基、吡咯基、四唑基、咪唑基、吡唑基、噁唑基和噻唑基?！皝喎蓟笔侵干鲜龆x的“芳基”基團的二價形式。參照

圖1，其示意性地描述了一個示例性海上石油平臺，且通常標記為10。半潛式平臺12設置在位于海床16下面的水下含烴地層14之上的正中(center)。海下管道18從平臺12的甲板20延伸至包括防噴裝置24的井口裝置22。平臺12顯示具有起重裝置26和鉆塔28 (derrick)，用于升高和降低管柱，如工作管柱30。井眼32延伸穿過包括含烴地層14的各種地層。套管34用水泥36膠結(jié)在井眼32中。工作管柱30可以包括各種工具，例如包括設置在井眼32中鄰近含烴地層14的防砂篩組件38。也從平臺12延伸通過井眼32的是流體輸送管40，其具有位置鄰近含烴地層14的流體或氣體排放部件42，顯示具有介于封隔器44、46之間的生產(chǎn)區(qū)48。當希望處理鄰近生產(chǎn)區(qū)48的含烴地層14的近井眼區(qū)域時，工作管柱30和流體輸送管40通過套管34下降直到防砂篩組件38和流體排放部件42的位置鄰近包括穿孔50的含烴地層14的近井眼區(qū)域。然后，將本文所述的組合物從輸送管40向下泵送以逐步地處理含烴地層14的近井眼區(qū)域。相行為程序相行為篩選使用相行為實驗來表征用于EOR的化學品。使用相行為作為篩選方法具有許多益處。使用相行為來確定(I)電解液的作用；(2)油增溶(solubilization),IFT減少，(3)微乳液密度；(4)表面活性劑和微乳液粘度；(5)聚結(jié)時間；(6)確定最佳的表面活性劑-共溶劑配方；和/或(7)確定用于巖心驅(qū)替研究的最佳配方。熱力學穩(wěn)定的相可用油、水和表面活性劑混合物形成。表面活性劑在高于臨界膠束濃度(CMC)的濃度下形成膠束結(jié)構(gòu)。乳狀液在油-水界面處凝結(jié)成單獨的相并且稱作微乳液。微乳液是由表面活性劑、油和水以及可能的共溶劑和其它組分組成的富含表面活性劑的不同相。該相在其在給定溫度下可返回到相同相體積的意義上是熱力學穩(wěn)定的。在過去一些工作者增加另外的要求，但是出于該工程研究的目的，唯一的要求將是微乳液是熱力學穩(wěn)定相。通過保持除檢查變量(scanning variable)外的所有變量不變來檢查相變。檢查變量隨一系列移液管進行改變并且可以包括但不限于鹽度、溫度、化學品(表面活性劑、醇、電解質(zhì))、油(有時通過其等效烷烴碳數(shù)(EACN)進行表征)和表面活性劑結(jié)構(gòu)(有時通過其親水性-親脂性平衡(HLB)進行表征)。首先由Winsor (1954)將相變表征為三個 區(qū)類型I-過油相(excess oleic phase),類型III-水、微乳液和油相,和類型II-過水相(excess aqueous phase)。相變邊界和一些普通術語為如下描述類型I至III-下臨界鹽度，類型III至II-上臨界鹽度,油增溶比(oil solubilization ratio) (Vo/Vs),水增溶比(water solubilization ratio) (Vw/Vs),油和水增溶比相等時的增溶值稱作最佳增溶比(σ *)，產(chǎn)生最佳增溶比時的電解質(zhì)濃度稱作最佳鹽度(S*)。界面張力測定在實施相行為檢查時，時間和實驗室資源的有效利用可產(chǎn)生有價值的結(jié)果。油和水增溶比與界面張力之間的關聯(lián)由Healy和Reed(1976)提出并且其理論關系由Chun Huh(1979)推導出。如Chun Huh理論所示，在最佳增溶時產(chǎn)生最低的油-水IFT0其通過Chun Huh等式換算為界面張力，其中IFT隨著增溶比以平方反比定律改變
CY = - (I)
σ對于大部分原油和微乳液，C = O. 3為良好的近似值。因此，估算IFT的快速和方便的方法是測量相行為并使用Chun Huh等式來計算IFT。微乳液與水和/或油之間的IFT的測量可能非常困難和耗時而且可能遭受較大誤差，因此使用相行為方法來篩選表面活性齊U、助表面活性劑、共溶劑、電解液、油等的數(shù)百個組合不僅比較簡單和快速，而且避免了與測量IFT、特別是顯示復雜行為的組合(凝膠等)的IFT有關的測量問題和誤差并且總可將其篩選出。一旦確定良好的配方，則其仍是測量IFT的好主意。設備使用以下材料和設備實施相行為實驗。物料平衡使用物料平衡來測量混合物的化學屬性(chemical)和確定初始巖心飽和值。水去離子器對于所有實驗溶液使用Nanopure 過濾器系統(tǒng)制備去離子(DI)水。該過濾器使用再循環(huán)泵并且監(jiān)測水電阻率以指示何時離子被去除。在使用前使水通過0. 45微米過濾器以除去不期望的顆粒和微生物。硼硅酸鹽移液管使用具有0. ImL刻度線的標準5mL硼硅酸鹽移液管實施相行為檢查以及用水溶液進行稀釋實驗。使用丙烷和氧氣焰密封其末端。移液管連發(fā)器(repeater):對于大多數(shù)移液使用Eppendorf Repeater Plus 儀器。其是經(jīng)校正以釋放25微升-Iml增量的手持式分配器。使用一次性吸頭以避免原料之間的污染并且使操作容易和一致。丙烷-氧氣焰炬將丙烷和氫氣的混合物導引通過Bernz-O-Matic火焰噴嘴以產(chǎn)生約1/2英寸長的熱火焰。使用該焰炬來火焰密封用于相行為實驗的玻璃移液管。對流烘箱使用若干對流烘箱以建立(incubate)在儲層溫度下的相行為和巖心驅(qū)替實驗。將相行為移液管主要保存在用水銀溫度計和烘箱溫度表 監(jiān)測的Blue M andMemmert烘箱中以確保使溫度波動保持處于記錄值(recording)之間的最小程度。使用大的定制(custom built)穿流式烘箱(flow oven)用于容納大部分巖心驅(qū)替實驗并且使能夠在儲層溫度下進行流體注射和收集。
pH計使用具有pH電極的ORION研究型701/數(shù)字離子分析器來測量大多數(shù)水性樣品的PH以獲得較為準確的讀數(shù)。其用4. 0,7. O和10. OpH溶液進行校正。對于pH的粗略測量，以幾滴采樣流體來使用試紙。相行為計算由從相行為移液管獲得的界面測量值計算油和水增溶比。當混合物接近平衡并且初始形成的任何粗乳液的體積減少或消失時隨時間記錄這些界面。將隨后討論實施相行為實驗的程序。油增溶比油增溶比定義為增溶的油的體積除以微乳液中表面活性劑的體積。假定所有表面活性劑都在乳狀液相中。油增溶比適用于Winsor類型I和類型III行為。增溶的油的體積通過讀取初始水高度(aqueous level)和過油(頂部)界面高度之間的變化獲得。按如下計算油增溶參數(shù)σο =TT- (2)O。=油增溶比V。=增溶的油的體積Vs =表面活性劑的體積水增溶比水增溶比定義為增溶的水的體積除以微乳液中表面活性劑的體積。假定所有表面活性劑都在乳狀液相中。水增溶比適用于Winsor類型III和類型II行為。增溶的水的體積通過讀取初始水高度和過水(底部)界面高度之間的變化獲得。按如下計算水增溶參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種用于處理含烴地層的組合物，所述組合物包含 (a)在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液，其中所述水選自硬水和硬鹽水； (b)為螯合劑和堿的物劑。
2.權(quán)利要求I的組合物，其中所述水是硬鹽水。
3.權(quán)利要求2的組合物，其中所述組合物通過以下方法制備將堿劑、表面活性劑、聚合物和所述物劑在硬鹽水中混合來制備所述組合物。
4.權(quán)利要求2的組合物，其中在加入所述表面活性劑和所述聚合物之前將所述物劑與所述硬鹽水混合。
5.權(quán)利要求I的組合物，其中所述物劑選自乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸四鈉鹽(EDTA Na4)、EDTA鹽、丙烯酸系聚合物、抗壞血酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、檸檬酸、二羧甲基谷氨酸、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、蘋果酸、氨三乙酸(NTA)、非極性氨基酸、甲硫氨酸、草酸、磷酸、極性氨基酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、賴氨酸、鳥氨酸、鐵載體、去鐵胺B、水解羊毛和丁二酸。
6.權(quán)利要求I的組合物，其中所述物劑是EDTANa4。
7.權(quán)利要求I的組合物，其中ASP溶液包含陰離子表面活性劑。
8.權(quán)利要求7的組合物，其中所述陰離子表面活性劑選自醚硫酸酯和其鹽。
9.權(quán)利要求7的組合物，其中所述表面活性劑是醚硫酸酯。
10.權(quán)利要求I的組合物，其中所述ASP溶液包含選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的共聚物、部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物和它們的組合的高分子量水溶性聚合物。
11.權(quán)利要求I的組合物，其中所述ASP溶液包含(i)為醚硫酸鹽酯的表面活性劑和( )為高分子量水溶性聚合物的聚合物。
12.權(quán)利要求6的組合物，其中所述EDTANa4在水中的濃度為約O. Iwt% -約10wt%的 EDTA Na4。
13.權(quán)利要求6的組合物，其中所述水包含3.5 丨％的EDTA Na4。
14.權(quán)利要求I的組合物，其中所述水包含二價陽離子并且EDTA與二價陽離子的重量比為至少約9 I。
15.權(quán)利要求I的組合物,其中所述組合物的pH為9-13。
16.權(quán)利要求I的組合物，其中所述組合物的pH為10.5-11。
17.權(quán)利要求I的組合物，其中所述組合物處于25-120°C的溫度下。
18.權(quán)利要求I的組合物，該組合物還包含提供堿度的非螯合性胺或無機堿劑。
19.權(quán)利要求18的組合物，其中 a.所述非螯合性胺包含二甲基氨基丙胺，和 b.所述二甲基氨基丙胺可操作地(a)在去離子水中以1%含量提供約10.2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。
20.權(quán)利要求18的組合物，其中所述水包含選自Ca++和Mg++的二價陽離子。
21.權(quán)利要求20的組合物，其中所述非螯合性胺在不存在Ca和Mg沉淀的條件下可操作地在所述水中產(chǎn)生堿度。
22.權(quán)利要求18的組合物，其中所述非螯合性胺選自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)、它們的烷氧化衍生物、或它們的組合。
23.一種制備用于處理含烴地層的組合物的方法，所述方法包括以下步驟 a.將堿劑、表面活性劑和聚合物在水中合并以在水中形成堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液，其中所述水選自硬水和硬鹽水，和 b.將物劑加入到所述水中，其中所述物劑是螯合劑和堿； c.由所述堿劑、所述表面活性劑、所述聚合物和所述物劑的合并形成所述組合物。
24.權(quán)利要求23的方法，其中水是硬鹽水，并且在將所述表面活性劑和聚合物合并之前將所述物劑加入到所述硬鹽水中。
25.權(quán)利要求24的方法，其中所述物劑是EDTANa4。
26.權(quán)利要求25的方法，其中所述表面活性劑是陰離子表面活性劑，以及所述聚合物是高分子量水溶性聚合物。
27.一種處理含烴地層以采收油的方法，該方法包括 a.選擇包含以下的組合物 i.在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液，其中所述水選自硬水和硬鹽水，和 .為螯合劑和堿的物劑，以及 b.在25-120°C的溫度下將所述組合物注入所述含烴地層中。
28.權(quán)利要求27的方法，其中所述水是硬鹽水。
29.權(quán)利要求27的方法，其中所述物劑選自乙二胺四乙酸(EDTA)、乙二胺四乙酸四鈉鹽(EDTA Na4)、EDTA鹽、丙烯酸系聚合物、抗壞血酸、亞氨基二琥珀酸四鈉、檸檬酸、二羧甲基谷氨酸、乙二胺二琥珀酸(EDDS)、蘋果酸、氨三乙酸(NTA)、非極性氨基酸、甲硫氨酸、草酸、磷酸、極性氨基酸、精氨酸、天冬酰胺、天冬氨酸、谷氨酸、谷氨酰胺、賴氨酸、鳥氨酸、鐵載體、去鐵胺B、水解羊毛和丁二酸。
30.權(quán)利要求27的方法，其中所述ASP溶液包含選自選自聚丙烯酰胺、聚丙烯酰胺的共聚物或部分水解的聚丙烯酰胺(HPAM)聚合物的高分子量水溶性聚合物。
31.權(quán)利要求27的方法，其中所述ASP溶液包含陰離子表面活性劑。
32.權(quán)利要求27的方法，其中所述表面活性劑是醚硫酸酯。
33.權(quán)利要求27的方法，其中所述水包含至少3.5被％的螯合劑EDTA Na4。
34.權(quán)利要求27的方法，其中所述水包含二價陽離子并且EDTA與二價陽離子的重量比為至少約9 I。
35.權(quán)利要求27的方法，其中所述物劑在水中的濃度為約O.lwt% -約物劑。
36.權(quán)利要求27的方法，其中所述組合物的pH為9-13。
37.權(quán)利要求27的方法，其中所述組合物的pH為10.5。
38.權(quán)利要求27的方法，其中所述組合物還包含以使所述組合物具有9-13pH的量加入的非螯合性胺。
39.權(quán)利要求27的方法，其中所述非螯合性胺包含二甲基氨基丙胺，并且所述二甲基氨基丙胺可操作地(a)在去離子水中以1%含量提供約10. 2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10.4的pH。
40.權(quán)利要求27的方法，其中所述非螯合性胺在沒有任何Ca和Mg沉淀的條件下可操作地提高所述水的堿度。
41.權(quán)利要求27的方法，其中所述非螯合性胺選自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)或它們的烷氧基化物。
42.一種用于處理含烴地層的組合物，所述組合物包含 a.在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液，其中所述水選自硬水或硬鹽水；和 b.以使所述組合物具有9-13pH的量加入的非螯合性胺。
43.權(quán)利要求42的組合物，其中 a.所述非螯合性胺包含二甲基氨基丙胺，和 b.所述二甲基氨基丙胺可操作地(a)在去離子水中以1%含量提供約10.2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。
44.權(quán)利要求43的組合物，其中所述非螯合性胺在沒有任何Ca和Mg沉淀的條件下可操作地提高所述水的堿度。
45.權(quán)利要求43的組合物，其中所述非螯合性胺選自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)和它們的烷氧基化物。
46.一種處理含烴地層以采收油的方法，該方法包括 a.選擇包含以下的組合物 i.在水中的堿-表面活性劑-聚合物(ASP)溶液，其中所述水選自硬水或鹽水；和 .以使所述組合物具有9-13pH的量加入的非螯合性胺，以及 b.在25-120°C的溫度下將所述組合物注入含烴地層中。
47.權(quán)利要求46的組合物，其中所述二甲基氨基丙胺可操作地(a)在去離子水中以I %含量提供約10. 2的pH和(b)在去離子水中以2%含量提供約10. 4的pH。
48.權(quán)利要求46的組合物，其中所述非螯合性胺在沒有任何Ca和Mg沉淀的條件下可操作地提高所述水的堿度。
49.權(quán)利要求46的組合物，其中所述非螯合性胺選自乙醇胺、二乙醇胺和三乙醇胺、聚亞烷基多胺、二亞乙基三胺(DETA)、三亞乙基四胺(TETA)和它們的烷氧基化物。
全文摘要
本發(fā)明描述了EDTA和/或高pH的堿處理硬鹽水用于制備EOR應用所用的ASP配制劑的用途。
文檔編號C09K8/58GK102762688SQ201080040064
公開日2012年10月31日 申請日期2010年9月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月10日
發(fā)明者G·A·波普, U·P·韋拉索利亞 申請人:得克薩斯大學體系董事會