專利名稱：一種熱力采油用耐高溫的蒸汽化學(xué)輔助劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種石油工業(yè)中用于輔助蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)采油的蒸汽化學(xué)添加劑，具體地說涉及一種在蒸汽注入地層過程中，伴蒸汽注入的化學(xué)助劑。
背景技術(shù)：
隨著對石油的不斷開采，世界石油儲量尤其是易開采易煉制的常規(guī)原油不斷減少，然而人們對于石油的需求仍然很大，因此稠油作為一種非常規(guī)石油資源越來越受研究者的重視?，F(xiàn)如今采用的主要開采方法有摻稀降粘、加熱降粘、乳化降粘和聚合物降粘等。其中蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)是目前世界上稠油開采應(yīng)用最廣泛的開采方法，采用這兩種方法是 在注入高溫蒸汽后加熱油層，使得原油粘度降低進行開采。然而，國內(nèi)外的實踐證明，稠油體系較多浙青、膠質(zhì)成分導(dǎo)致的粘稠流動困難，以及油藏地質(zhì)條件復(fù)雜性導(dǎo)致的蒸汽汽竄和蒸汽超覆現(xiàn)象，嚴重制約稠油熱采手段的實際效果?；瘜W(xué)驅(qū)技術(shù)是我國提高原油采油收率的主要技術(shù)措施之一，其中水溶性聚合物和表面活性劑是實施化學(xué)驅(qū)的兩種關(guān)鍵化學(xué)劑，通過聚合物的增粘性擴大驅(qū)替液的波及面積，通過表面活性劑的界面活性提高驅(qū)替液的驅(qū)油效率，進而實現(xiàn)大幅度提高原油采收油的目的。如在蒸汽驅(qū)熱力驅(qū)油操作中添加化學(xué)助劑，可將化學(xué)驅(qū)和蒸汽驅(qū)有機結(jié)合，添加的化學(xué)助劑可起到增強稠油流動性、有效抑制汽竄以及增加蒸汽作用面積、降低油水界面張力的作用，將有利于提高熱力驅(qū)油采收率。事實上，化學(xué)助劑廣泛應(yīng)用于油田原油采出上，將化學(xué)輔助劑用以輔助熱力驅(qū)油操作符合正常邏輯，因此在上個世紀80-90年代，美國進行了一系列的原油熱采輔助化學(xué)劑評估實驗，對石油行業(yè)通用的陰離子、陽離子及非離子表面活性劑進行了評估，但是不幸的是由于表面活性劑不能耐受蒸汽驅(qū)高達350°C的高溫，即使采用段塞注入的方式，即在蒸氣注入的間歇注入化學(xué)輔助劑，以避免化學(xué)輔助劑直接接觸高溫蒸氣的操作方式，此系列實驗仍然沒有達到預(yù)期成果，其不耐高溫性已經(jīng)嚴重影響了化學(xué)驅(qū)技術(shù)在高溫?zé)岵芍械膽?yīng)用及推廣。因此在整個90年代和21世紀初期，輔助蒸汽提高采收率的化學(xué)劑沒有受到重視，化學(xué)劑輔助熱力采油報道逐漸減少，2000年后在國外文獻中的出現(xiàn)則非常罕見。但是2010年開始，隨著世界各地油田進入蒸汽吞吐采收原油后期，特別是采用蒸汽吞吐多輪次后，石油開采量下降顯著，此項技術(shù)逐漸開始受到重視。由于地層巖石表面一般帶負電荷，因此陽離子表面活性劑基本被排除在驅(qū)油用表面活性劑之外，目前驅(qū)油用表面活性劑主要是陰離子型、非離子型、高分子聚合物和兩性型，可單獨或復(fù)合使用，但均存在耐溫性差、用量大，使用成本高等缺點，而且增產(chǎn)效果不顯著；此外，由于輔助化學(xué)劑耐溫性差，即使在熱力驅(qū)油中使用，也不能直接蒸汽伴注，導(dǎo)致施工復(fù)雜，成本較高，目前急需開發(fā)有效的熱力驅(qū)油輔助化學(xué)劑，以有效開采稠油油藏。為此，國內(nèi)外進行了大量研究和相關(guān)報道。CN201210103967. 3公開了一種海上稠油熱化學(xué)采油方法，其采用換熱器將注入水加熱至150°C -20(TC，然后向注入水加入石油酸鹽表面活性劑和/或無機鹽催化劑后注入稠油油層進行驅(qū)油，對稠油有較好的乳化降粘效果，但是耐溫性還是達不到蒸汽驅(qū)的要求，事實上這是一種助劑加熱水驅(qū)油方法；CN201210088826.9公開了一種蒸汽驅(qū)輔助重力泄油采油方法，其是靠物理輔助手段而非化學(xué)驅(qū)手段進行采油，其增大了泄油速度，提高了稠油開采的采收率；CN201010144443.X公開了一種稠油型有藏開采方法，向油層中的原油順利滲流中加入化學(xué)劑和熱流體，有效解決原油在油層中的浙青質(zhì)相析出問題，使油層中的原油順利滲流至油井，然后讓原油從油井中升至地面，大幅降低稠油型油藏開采成本，延長油井生產(chǎn)周期，增加油井產(chǎn)量；CN200910011365. 3公開了一種底層催化氧化稠油熱采方法，其在稠油蒸汽吞吐或蒸汽驅(qū)動過程中，注入一種具有催化氧化和裂化雙功能的催化劑，并輔助以一定量的空氣注入，在燜井或蒸汽驅(qū)期間在底層間發(fā)生催化氧化和裂化功能，使原油輕質(zhì)化降粘，同時生成能改善原油流動性的表面活性劑。然而，上述輔助劑均不能完全適用蒸汽驅(qū)采油的高溫環(huán)境。開發(fā)合適的蒸汽輔助化學(xué)劑十分困難，其受諸多性能條件和現(xiàn)場油層條件的制約，另外受到蒸汽輔助采油高昂的蒸汽成本限制，要求蒸汽助劑必須成本低廉或使用量低。對于蒸汽助劑，其首先必須能耐受蒸汽操作時350°C左右的高溫，而目前油田常用的表面活性劑或化學(xué)物質(zhì)在此條件下，或者分解，或者失效，不能使用，此外并應(yīng)能在提高蒸汽波及體積、增強稠油流動性、降低油水界面張力三個主要方面中的一個或幾個方面起到切實可行的作用。現(xiàn)有技術(shù)中還沒有研究·開發(fā)出新型的適應(yīng)強、功能范圍廣的稠油熱采助劑，使之滿足工業(yè)要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的技術(shù)問題，提供一種新型的熱力采油用耐高溫的蒸汽化學(xué)輔助劑，它能有效改善原油中膠質(zhì)和浙青質(zhì)的流動特性，提高熱力驅(qū)油的波及能力，使巖石表面由油濕性向水濕性轉(zhuǎn)變，從而有利于原油被采出，達到提高原油采收率的目的。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取以下技術(shù)方案一種熱力采油用耐高溫的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是由可耐受高溫的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺非離子表面活性劑和互溶劑組成；其中按重量百分比計，多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑含量為65-85 %，互溶劑含量為15-35 %;優(yōu)選的，表面活性劑含量為70-80 %，互溶劑為20-30 % ；更優(yōu)選的，表面活性劑含量為75%，互溶劑為25% ；其中所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺的脂肪酸的來源為選自具有C16-C22鏈長且含有雙鍵的不飽和脂肪酸及其混合物；優(yōu)選的，選自具有C18鏈長且含有雙鍵的不飽和脂肪酸及其混合物；更優(yōu)選的，選自油酸、亞油酸或亞麻酸及其混合物，其中，原料中亞油酸的含量按重量計不低于50%。本發(fā)明的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑是由不飽和脂肪酸聚合物為原料制備而成，原料為C16-C22不飽和脂肪酸的二聚、三聚、多聚產(chǎn)物及其混合物產(chǎn)物；優(yōu)選的，原料為C18不飽和脂肪酸的二聚、三聚、多聚產(chǎn)物及其混合物產(chǎn)物。所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑中的烷基為乙基、丙基或丁基。采用醇、醚或醇醚混合物的表面活性劑互溶劑，形成穩(wěn)定的微乳液，表面活性劑互溶劑為甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇和乙二醇單丁醚中的一種或一種以上混合物。所述的蒸汽化學(xué)輔助劑的水溶液為微乳液，在高溫環(huán)境下穩(wěn)定存在，這個微乳液的形成，對化學(xué)劑在高溫地層中的分散作用至關(guān)重要，區(qū)別于以往互溶劑只是使不溶于水的化學(xué)劑溶于水的目的。在蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)熱力采油操作中，蒸汽化學(xué)輔助劑注入地層量按重量計為蒸汽注入地層量的O. 01 O. 5%。所述的蒸汽化學(xué)輔助劑的用途，其特征是在蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)熱力采油過程中添加上述蒸汽化學(xué)輔助劑。不飽和脂肪酸烷基鏈上分別包含C = C雙鍵結(jié)構(gòu)，不飽和脂肪酸上的雙鍵在聚合反應(yīng)中可相互結(jié)合，生成二聚、三聚及多聚脂肪酸產(chǎn)物，此不飽和脂肪酸聚合物與N，N- 二甲基-1，3-烷基二胺在一定條件下反應(yīng)，即可獲取多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺，包 括多聚脂肪酸酰胺基的乙基二甲基叔胺、丙基二甲基叔胺、丁基二甲基叔胺多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺為高分子聚合物，分子量大，活性強，熱穩(wěn)定性好，能夠耐受高達350°C的高溫，從而能夠適用于蒸汽驅(qū)油操作中，更為重要的是在蒸汽熱力采油中使用，其與油的互溶性好，能夠有效溶解原油中的膠質(zhì)和浙青質(zhì)，能夠改善蒸汽流動，提高蒸汽波及范圍，有效提高原油采收率。多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺由不飽和脂肪酸烷基鏈上的C = C雙鍵結(jié)合而成，形成環(huán)狀、線狀及網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)，此分子結(jié)構(gòu)與原油中膠質(zhì)和浙青質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)類似，因此其能夠有效溶解吸附在地層巖石上難以流動的膠質(zhì)和浙青質(zhì)，形成水包油結(jié)構(gòu)，從而使其可以有效采出。此外，多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺的叔胺活性基團，活性高，當溶解在熱水中時，可形成大量泡沫堵塞大孔徑孔道，促使蒸氣通入低滲地層，從而改善蒸氣流動，提高蒸汽波及范圍，有效提高原油采收率。多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺可由原料為C16-C22不飽和脂肪酸的二聚、三聚及多聚產(chǎn)物制成，其均可有效提高原油熱力驅(qū)油效果，但本發(fā)明發(fā)現(xiàn)由C18鏈長不飽和脂肪酸制成的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺效果最為突出。C18不飽和脂肪酸有油酸(十八碳烯酸)、亞油酸(十八碳二烯酸)及亞麻酸(十八碳三烯酸)三種形式，其中亞油酸及亞麻酸屬于多不飽和脂肪酸，在C18烷基鏈上分別包含一個、兩個和三個不飽和C = C雙鍵結(jié)構(gòu)。作為生產(chǎn)原料，C18不飽和脂肪酸通常以油酸、亞油酸及亞麻酸的混合物形式存在，這三種C18不飽和脂肪酸上的雙鍵在聚合反應(yīng)中相互結(jié)合，生成的二聚、三聚及多聚脂肪酸產(chǎn)物中環(huán)狀和網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)居多，與原油中膠質(zhì)和浙青質(zhì)包含的大量環(huán)狀和網(wǎng)狀分子結(jié)構(gòu)類似，有良好的驅(qū)油效果。由于環(huán)狀和網(wǎng)狀聚合結(jié)構(gòu)大多由兩個和三個不飽和C = C雙鍵結(jié)構(gòu)聚合形成，因此C18不飽和脂肪酸原料中的油酸、亞油酸及亞麻酸的相對含量對生成的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺熱力輔助驅(qū)油性能有很大影響，當原料中亞油酸含量>50%時，C18不飽和脂肪酸生成的二聚、三聚及多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑驅(qū)油效果特別突出。由于多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑為非離子表面活性劑，與水不互溶，無法均勻分散于水中，影響其在地層中的作用范圍，因此本發(fā)明使用低碳鏈醇、醚或醇醚混合物作為表面活性劑互溶劑，例如甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、異丁醇和乙二醇單丁醚中的一種或一種以上混合物作為表面活性劑互溶劑，改善多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑的水溶液特性，以形成高溫條件下穩(wěn)定的微乳液。此微乳液操作的方式區(qū)別于油田驅(qū)油中廣為使用的化學(xué)輔助劑透明水溶液方式，此微乳液操作方式避免了通常非離子表面活性劑水溶液在地層吸附量大的缺點，并且能夠使化學(xué)輔助劑在地層中隨水有效分布，提高其使用效果，并減少成本損耗。發(fā)明所述的輔助熱力驅(qū)油的蒸汽化學(xué)輔助劑，其總的使用量按重量計為熱力驅(qū)油使用的蒸汽量的O. 01 O. 5%。使用時可采用純化學(xué)輔助劑或水稀釋的化學(xué)輔助劑伴蒸汽注入底層，注入時，根據(jù)地層地質(zhì)狀況，應(yīng)保持純化學(xué)輔助劑的注入流量占蒸汽注入流量的O. 01 O. 5% ;使用時也可采用段塞注入的方式，在蒸汽注入的間隙，集中注入此化學(xué)輔助劑或此化學(xué)輔助劑的水溶液，注入化學(xué)輔助劑的量應(yīng)為熱力驅(qū)油使用的蒸汽量的O. 01
O.5%。特別值得提出的是，發(fā)明所述的輔助熱力驅(qū)油的蒸汽化學(xué)輔助劑可以在極低濃度下起作用，例如在O. 01 O. 02%，S卩100 200ppm的濃度范圍內(nèi)起作用，原因在于其高分子量導(dǎo)致的低臨界束膠濃度，使其可在低濃度下起作用。因此本發(fā)明原料簡單便宜、使用方便、適合大規(guī)模生產(chǎn)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，用本發(fā) 明所述的輔助熱力驅(qū)油的蒸汽化學(xué)輔助劑，可以在高達350°C的蒸汽氛圍內(nèi)具有高的穩(wěn)定性和驅(qū)油性能，從而實現(xiàn)了將化學(xué)驅(qū)和蒸汽驅(qū)完美地有機結(jié)合，有利于降低采油成本，提高熱力驅(qū)油米收率。


圖I為實施例I驅(qū)油效率和含水率圖
具體實施例方式實施例一將75%多聚脂肪酸酰胺基丙基二甲基叔胺+25%異丁醇配制成輔助熱力驅(qū)油蒸汽化學(xué)添加劑，并將此輔助熱力驅(qū)油蒸汽化學(xué)添加劑配置成O. I %的微乳液藥劑，按照中國石化集團勝利石油管理局企業(yè)標準Q/SH 10201258-2005進行模擬蒸汽驅(qū)油實驗，蒸汽溫度為250°C，填砂模型規(guī)格為Φ50X 1000mm，實驗采用的勝利稠油在50°C脫水脫氣粘度為17314mpa. s，模型滲透率為2. 35dc。實驗時，用高壓計量泵以5mL/min的流量向阻尼器系統(tǒng)注水，啟動蒸氣發(fā)生系統(tǒng)，使蒸汽發(fā)生器出口的蒸汽達到如下指標溫度250°C，干度20%，壓力4. IMpa0利用電動閥將蒸汽轉(zhuǎn)入管式模型系統(tǒng)中，持續(xù)使用單純蒸汽驅(qū)驅(qū)至原油含水率達到99%以上，稱取產(chǎn)出液總量，分離原油并計算原油質(zhì)量。然后，同時啟動藥劑注入泵和注水泵，保持藥劑注入流量lml/min，鍋爐注水泵注入流量為4ml/min，干度為20%，持續(xù)進行伴注藥劑蒸汽驅(qū)油實驗直至原油含水率達到99%以上，稱取產(chǎn)出液總量，分離原油并計算原油質(zhì)量。實驗結(jié)果如圖I所示，實驗過程中，在O 3. 8PV的單純蒸汽驅(qū)階段，采出油的含水率逐漸上升，在3. 5PV時含水率已經(jīng)達到99%以上，驅(qū)油效率曲線趨于平緩，表明單純的蒸汽驅(qū)已經(jīng)無法有效的驅(qū)出原油，單純的蒸汽驅(qū)已經(jīng)失去意義，此時對應(yīng)的管式模型驅(qū)油效率為53.3%。在經(jīng)過蒸汽中伴化學(xué)劑驅(qū)替后，采出液的含水率逐漸降低，產(chǎn)出油量明顯增力口，而驅(qū)油效率在原有基礎(chǔ)上有著顯著的提高，表明蒸汽中伴注該化學(xué)劑后驅(qū)油效果明顯，最終實驗的驅(qū)油效率達到72. 2%。圖中紅色曲線為用軟件擬合的蒸汽驅(qū)外推驅(qū)油效率曲線，蒸汽驅(qū)外推驅(qū)油效率為58. I%，因此蒸汽中伴注該化學(xué)劑驅(qū)可使管式模型驅(qū)油效率提1 14. I!%。 本發(fā)明采用的蒸汽化學(xué)輔助劑具有顯著的驅(qū)油性能，在現(xiàn)有技術(shù)中，既沒有成功研究出具有在高溫下輔助蒸汽驅(qū)的化學(xué)劑，也沒有相關(guān)的報道，本發(fā)明經(jīng)過大量的實踐摸索和實驗，從上千種胺類驅(qū)油劑篩選出適合的蒸汽化學(xué)驅(qū)油劑，而且取得了預(yù)料不到的效
果O
權(quán)利要求
1.一種熱力采油用耐高溫的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是由可耐受高溫的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺非離子表面活性劑和互溶劑組成；其中按重量百分比計，多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑含量為65-85%，互溶劑含量為15-35%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺的脂肪酸的來源為選自具有C16-C22鏈長且含有雙鍵的不飽和脂肪酸及其混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺的脂肪酸的來源為選自具有C18鏈長且含有雙鍵的不飽和脂肪酸及其混合物。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺的脂肪酸的來源為選自油酸、亞油酸或亞麻酸及其混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是原料中亞油酸的含量按重量計不低于50%。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺中的多聚脂肪酸原料為C16-C22不飽和脂肪酸的二聚、三聚、多聚產(chǎn)物及其混合物產(chǎn)物。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述的多聚脂肪酸酰胺基烷基~■甲基叔胺表面活性劑中的燒基為乙基、丙基或丁基。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-5所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述互溶劑選自甲醇、乙醇、 丙醇、異丙醇、丁醇、異丁醇和乙二醇單丁醚及其混合物，能夠與所述表面活性劑形成穩(wěn)定的微乳液。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的蒸汽化學(xué)輔助劑，其特征是所述的蒸汽化學(xué)輔助劑的水溶液為微乳液，能夠在高溫環(huán)境下穩(wěn)定存在，在蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)熱力采油操作中，蒸汽化學(xué)輔助劑注入地層量按重量計為蒸汽注入地層量的O. 01 O. 5%。
10.一種如權(quán)利要求1-9所述的蒸汽化學(xué)輔助劑的用途，其特征是在蒸汽吞吐和蒸汽驅(qū)熱力采油過程中添加上述蒸汽化學(xué)輔助劑。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種新型的熱力采油用耐高溫的蒸汽化學(xué)輔助劑，包括可耐受高溫的多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺非離子表面活性劑和互溶劑；其中按重量百分比計，多聚脂肪酸酰胺基烷基二甲基叔胺表面活性劑含量為65-85％，互溶劑含量為15-35％，該蒸汽化學(xué)輔助劑克服了現(xiàn)有技術(shù)化學(xué)驅(qū)油劑無法在高溫下使用的技術(shù)瓶頸，可以在高達350℃的蒸汽氛圍內(nèi)具有高的穩(wěn)定性和驅(qū)油性能，從而實現(xiàn)了將化學(xué)驅(qū)和蒸汽驅(qū)完美地有機結(jié)合，有利于降低采油成本，提高熱力驅(qū)油采收率。
文檔編號C09K8/584GK102925132SQ20121041521
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者沙勇, 劉英軍 申請人:東營華力石油技術(shù)有限公司