一種蠕蟲狀膠束泡沫體系以及用其提高采收率的方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種新型蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系，所述體系包括特定的蠕蟲狀膠束和氣體。本發(fā)明還提供了一種使用所述蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系提高原油采收率的方法，其特征在于：將所述蠕蟲狀膠束與氣體交替或所述蠕蟲狀膠束與氣體在泡沫發(fā)生器中起泡后注入含油地層中。本發(fā)明使用蠕蟲狀膠束增強(qiáng)泡沫能獲得非常穩(wěn)定的泡沫體系，其能封堵高滲透儲(chǔ)層，但不會(huì)堵塞低滲透儲(chǔ)層，從而大大提高泡沫驅(qū)體系的原油采收率。
【專利說明】一種蠕蟲狀膠束泡沬體系以及用其提高采收率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于油田化學(xué)領(lǐng)域，涉及一種新型蠕蟲狀膠束泡沫體系以及用其提高采收率的方法。所述方法可大幅度提高原油三次采油的采收率。
【背景技術(shù)】
[0002]在地下原油開采過程中，通常在地下含油層中鉆入采出井。由于油藏的自生壓力，原油自動(dòng)經(jīng)由采出井流至地表，這稱為一次采油。然而，由于油藏的自生壓力很快降低，一次采油僅能采出少量原油。在這種情況下，需要進(jìn)行二次采油，將水經(jīng)由注水井注入地下含油層中，使地下儲(chǔ)集巖中的原油沿注水井至采出井的方向流動(dòng)，由此采出原油。然而，一次采油和二次采油僅能開采出地下原油的40%左右，大部分原油滯留在地下有待開采。因此，熱力采油、化學(xué)驅(qū)、氣驅(qū)等三次采油提高采收率技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用勢(shì)在必行。
[0003]氣驅(qū)是近年來發(fā)展最迅速的三次采油技術(shù)之一，烷烴、二氧化碳、氮?dú)馍踔量諝舛伎勺鳛闅怛?qū)的驅(qū)替劑。但是由于氣體的低密度、低粘度和高流動(dòng)性，與水驅(qū)相比，受儲(chǔ)層非均質(zhì)性的影響更大，非常容易發(fā)生指進(jìn)現(xiàn)象，無法波及低滲透區(qū)域，使提高原油采收率效果受到限制。
[0004]通過加入表面活性劑，使氣體以泡沫流體的形式驅(qū)替，由泡沫流體表觀粘度的增加而降低在高滲透層中的流動(dòng)速度，提高波及系數(shù)，可提高原油采收率。又由于起泡劑本身是表面活性劑，具有界面活性，可降低油/水界面張力，顯著增大毛管數(shù)，可以發(fā)揮更好的效果，一次性地大幅度提 高原油采收率。
[0005]然而，對(duì)泡沫驅(qū)方法進(jìn)行的大量室內(nèi)和礦場(chǎng)試驗(yàn)表明，泡沫體系的不穩(wěn)定性阻礙了泡沫驅(qū)技術(shù)的成功推廣應(yīng)用。因此，需要增強(qiáng)泡沫驅(qū)體系中泡沫的穩(wěn)定性。
[0006]目前有兩種方法可增強(qiáng)泡沫的穩(wěn)定性，I)加入聚合物形成強(qiáng)化泡沫；2)加入固相顆粒形成多相泡沫。
[0007]CNlO 13147IOA公開了一種泡沫調(diào)驅(qū)劑，其由功能聚合物水溶液與發(fā)泡劑混合后配制而成，且調(diào)驅(qū)劑中發(fā)泡劑濃度為0.05~Iwt%。
[0008]CN1651545A公開了一種提高油藏原油采收率的方法，其將聚丙烯酰胺、泡沫劑和水的混合溶液與氣體交替或按照地下液:氣=1:0.01-2體積比混合注入注水井中。
[0009]張賢松等，“聚合物強(qiáng)化泡沫復(fù)合驅(qū)油體系試驗(yàn)研究”，石油天然氣學(xué)報(bào)(江漢石油學(xué)院學(xué)報(bào))，第28卷第2期，2006年4公開了一種聚合物強(qiáng)化泡沫驅(qū)油體系，其能有效封堵油藏大孔道，改善層間吸入剖面，從而能較大幅度地提高原油采收率。
[0010]李賓飛等，“多相泡沫體系調(diào)驅(qū)試驗(yàn)”，中國(guó)石油大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，第34卷第4期，2010年一種用于三次采油的多相泡沫體系，其通過復(fù)配泡沫和聚合物凍膠微球而形成。
[0011]李兆敏等，“多相泡沫體系深部調(diào)剖實(shí)驗(yàn)研究”，油氣地質(zhì)與采收率，第19卷第I期，2012年I月公開了一種新型深部調(diào)剖劑，其通過將凝膠微球與泡沫復(fù)合體系(多相泡沫體系)復(fù)合而形成，其具有凝膠微球深部調(diào)剖和泡沫封堵能力強(qiáng)的特點(diǎn)。[0012]現(xiàn)有技術(shù)的聚合物強(qiáng)化泡沫體系和含有固相顆粒的多相泡沫可以增強(qiáng)泡沫穩(wěn)定性，但是，大尺寸的聚合物或固體顆粒在封堵高滲透儲(chǔ)層的同時(shí)，也會(huì)堵塞低滲透儲(chǔ)層，使低滲透區(qū)域無法波及并造成油層傷害，使泡沫驅(qū)體系的提高原油采收率效果受到限制。
[0013]發(fā)明簡(jiǎn)沭
[0014]本發(fā)明人經(jīng)過長(zhǎng)期研究出人預(yù)料地首次發(fā)現(xiàn)，當(dāng)使用蠕蟲狀膠束增強(qiáng)泡沫時(shí)，不僅能獲得非常穩(wěn)定的泡沫體系，起到封堵高滲透儲(chǔ)層的作用。更重要的是，蠕蟲狀膠束體系是由分子尺寸僅為I~2nm的小分子在非共價(jià)鍵作用下形成的分子有序組合體，具有快速解離和重組的特點(diǎn)，這使得蠕蟲狀膠束所形成的高穩(wěn)定泡沫體系不僅能夠有效封堵高滲透儲(chǔ)層，也能夠通過低滲透儲(chǔ)層的納米級(jí)孔隙結(jié)構(gòu)，進(jìn)而達(dá)到擴(kuò)大波及區(qū)域并對(duì)儲(chǔ)層無傷害，從而大大改善泡沫驅(qū)體系的提高原油采收率效果。
[0015]因此，本發(fā)明的目的是克服所述現(xiàn)有技術(shù)缺點(diǎn)，首次提供了一種新型蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系以及用其提高原油采收率的方法。
[0016]發(fā)明詳沭
[0017]本發(fā)明首次提供了一種蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系，所述體系包括特定的蠕蟲狀膠束和氣體。本發(fā)明還提供了一種使用所述蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系提高原油采收率的方法，其特征在于:將所述蠕蟲狀膠束與氣體在泡沫發(fā)生器中起泡后或?qū)⑷湎x狀膠束與氣體交替注入含油地層中。
[0018]本發(fā)明方法中所用的蠕蟲狀膠束可為本 申請(qǐng)人:于2013年7月18日提交的中國(guó)專利申請(qǐng)201310300604. 3中所述的蠕蟲狀膠束，所述體系包含烷基磺基甜菜堿、烷基硫酸鈉表面活性劑以及任選的助劑。
[0019]所述烷基磺基甜菜堿選自十六烷基磺基甜菜堿、十八烷基磺基甜菜堿或其組合，所述烷基硫酸納選自十烷基硫酸納、十二烷基硫酸納、十四烷基硫酸納或其組合。
[0020]所述蠕蟲狀膠束體系還可包含助劑。合適的助劑是本領(lǐng)域所公知的。具體地，所述助劑可以選自下列之一或者組合:聚環(huán)氧基琥珀酸鈉、聚天冬氨酸鈉、羥基乙叉二膦酸四鈉、氨基三甲叉膦酸五鈉、乙二胺四甲叉膦酸五鈉、二亞乙基三胺五甲叉膦酸五鈉。所述助劑能屏蔽二價(jià)金屬離子Ca2+和Mg2+，提高該蠕蟲狀膠束體系與驅(qū)油效果相關(guān)的界面性能和粘彈性能和泡沫性能。
[0021]本發(fā)明中所用的蠕蟲狀膠束體系可在總礦化度5000-20000mg/L，其中含Ca2+和Mg2+總濃度為200-3500mg/L的礦化水中使用。本發(fā)明蠕蟲狀體系具有優(yōu)異的耐鹽性，其可在Ca2+和Mg2+總濃度最高為3500mg/L的礦化水中使用。
[0022]在優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明的螺蟲狀I(lǐng)父束體系包含烷基橫基甜菜喊、烷基硫酸納表面活性劑和助劑。
[0023]本發(fā)明螺蟲狀I(lǐng)父束體系中的烷基硫酸納占烷基硫酸納和烷基橫基甜菜喊總摩爾量的摩爾分?jǐn)?shù)為0.2-0.6，優(yōu)選為0.2-0.4，更優(yōu)選為0.2-0.3。
[0024]助劑的用量為0.0-0.5質(zhì)量％，優(yōu)選為0.15-0.35質(zhì)量％，基于所述蠕蟲狀膠束體系的總質(zhì)量。本發(fā)明方法中所用的氣體是本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的，例如且不限于低級(jí)烷烴(如甲烷、乙烷、丙烷等)、二氧化碳、氮?dú)?、空氣、煙道氣、天然氣等?br> [0025]在本發(fā)明方法中，將蠕蟲狀膠束與氣體交替或所述蠕蟲狀膠束與氣體在泡沫發(fā)生器中起泡后注入含油地層中。在所述蠕蟲狀膠束與氣體在泡沫發(fā)生器中起泡后注入含油地層的情況下，所述蠕蟲狀膠束體系與所述氣體在標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積比可為1:1-1:10，優(yōu)選為 1:1-1:5。
[0026]本發(fā)明使用蠕蟲狀膠束增強(qiáng)泡沫能獲得非常穩(wěn)定的泡沫體系，其能封堵高滲透儲(chǔ)層，但不會(huì)堵塞低滲透儲(chǔ)層，從而大大改善泡沫驅(qū)體系的提高原油采收率效果。
[0027]具體地，本發(fā)明涉及如下技術(shù)方案:
[0028]1.一種蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系，所述體系包括蠕蟲狀膠束和用于起泡的氣體，所述蠕蟲狀膠束包含烷基磺基甜菜堿、烷基硫酸鈉表面活性劑。
[0029]2.根據(jù)I的體系，其中所述烷基磺基甜菜堿選自十六烷基磺基甜菜堿、十八烷基磺基甜菜堿或其組合。
[0030]3.根據(jù)I或2的體系,其中所述烷基硫酸納選自十烷基硫酸納、十二烷基硫酸納、十四烷基硫酸鈉或其組合。
[0031]4.根據(jù)1-3中任一項(xiàng)的體系，所述蠕蟲狀膠束還包含助劑。
[0032]5.根據(jù)權(quán)利要求4的體系，其中所述助劑選自下列之一或者組合:聚環(huán)氧基琥珀酸鈉、聚天冬氨酸鈉、羥基乙叉二膦酸四鈉、氨基三甲叉膦酸五鈉、乙二胺四甲叉膦酸五鈉、二亞乙基三胺五甲叉膦酸五鈉。
[0033]6.根據(jù)1-5中任一項(xiàng)的體系，其中烷基硫酸納占烷基硫酸納和烷基橫基甜菜喊總摩爾量的摩爾分?jǐn)?shù)為0.2-0.6，優(yōu)選為0.2-0.4，更優(yōu)選為0.2-0.3。
[0034]7.根據(jù)1-6中任一項(xiàng)的體系，其中所述氣體為低級(jí)烷烴、二氧化碳、氮?dú)狻⒖諝?、煙道氣或天然氣或其混合物?br> [0035]8.一種使用1-7中任一項(xiàng)的蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系提高原油采收率的方法，其特征在于:將所述蠕蟲狀膠束與氣體交替地注入含油地層中，或者將所述蠕蟲狀膠束與氣體在泡沫發(fā)生器中起泡后注入含油地層中。
[0036]9.根據(jù)8的方法，其中所述蠕蟲狀膠束與所述氣體在標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積比可為1:1-1:10，優(yōu)選為 1:1-1:5。
實(shí)施例
[0037]下面通過實(shí)施例更詳細(xì)地描述本發(fā)明，但是這些實(shí)施例不以任何方式限定本發(fā)明的范圍。
[0038]實(shí)施例1:十TK烷基橫基甜菜喊/十二烷基硫酸納螺蟲狀I(lǐng)父束增強(qiáng)的泡沫驅(qū)油體系
[0039]1.螺蟲狀I(lǐng)父束的制備:稱取0.28g十二烷基硫酸納和1.18g十TK烷基橫基甜菜喊(其中十二烷基硫酸鈉占十二烷基硫酸鈉和十六烷基磺基甜菜堿總摩爾量的摩爾分?jǐn)?shù)為0.25)于500ml燒杯中并加入不同量的總礦化度為8951mg.Ι^，其中Ca2+濃度為200mg -L-1,Mg2+濃度為IOOmg.L—1的礦化水。在35°C下，利用德國(guó)IKA-WATERKE攪拌機(jī)在200轉(zhuǎn)/分下攪拌10分鐘至溶液混合均勻，放置60分鐘。
[0040]2.蠕蟲狀膠束泡沫體系發(fā)泡能力和泡沫穩(wěn)定性實(shí)驗(yàn)
[0041]所制備的蠕蟲狀膠束溶液100ml采用攪拌法在7000轉(zhuǎn)/分的下攪拌3分鐘，迅速將其倒入量筒中并讀取記錄起泡體積；然后再用秒表記錄析出50ml液體所需的時(shí)間。
[0042]下表1顯示了不同濃度下，十六烷基磺基甜菜堿/十二烷基硫酸鈉混合體系的粘度(η)和泡沫半衰期，其中測(cè)試溫度為60°c，十二烷基硫酸鈉占十二烷基硫酸鈉和十六烷基磺基甜菜堿總摩爾量的摩爾分?jǐn)?shù)為0.25。其中表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)基于該體系的總重量。由表1可以看出，對(duì)該體系而言當(dāng)表面活性劑總質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于0.22%時(shí)，該體系的粘度高于水的粘度，這表明體系中形成了蠕蟲狀膠束；形成蠕蟲狀膠束體系的泡沫穩(wěn)定性要顯著高于普通表面活性劑溶液。當(dāng)表面活性劑質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.73%時(shí)，泡沫的半衰期為3600秒。
[0043]
【權(quán)利要求】
1.一種蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系，所述體系包含蠕蟲狀膠束和用于起泡的氣體，所述蠕蟲狀膠束包含烷基磺基甜菜堿、烷基硫酸鈉表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的體系，其中所述烷基磺基甜菜堿選自十六烷基磺基甜菜堿、十八烷基磺基甜菜堿或其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的體系，其中所述烷基硫酸納選自十烷基硫酸納、十二烷基硫酸鈉、十四烷基硫酸鈉或其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)的體系，所述蠕蟲狀膠束還包含助劑。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的體系，其中所述助劑選自下列之一或者組合:聚環(huán)氧基琥珀酸鈉、聚天冬氨酸鈉、羥基乙叉二膦酸四鈉、氨基三甲叉膦酸五鈉、乙二胺四甲叉膦酸五鈉、二亞乙基三胺五甲叉膦酸五鈉。
6.根據(jù)權(quán)利要求1_5中任一項(xiàng)的體系，其中烷基硫酸納占烷基硫酸納和烷基橫基甜菜堿總摩爾量的摩爾分?jǐn)?shù)為0.2-0.6，優(yōu)選為0.2-0.4，更優(yōu)選為0.2-0.3。
7.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)的體系，其中所述氣體為低級(jí)烷烴、二氧化碳、氮?dú)狻⒖諝?、煙道氣或天然氣或其混合物?br> 8.一種使用根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)的蠕蟲狀膠束增強(qiáng)的泡沫體系提高原油采收率的方法，其特征在于:將所述蠕蟲狀膠束與氣體交替地注入含油地層中，或者將所述蠕蟲狀膠束與氣體在泡沫發(fā)生器中起泡后注入含油地層中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8 的方法，其中所述蠕蟲狀膠束與所述氣體在標(biāo)準(zhǔn)條件下的體積比可為 1:1-1:10，優(yōu)選為 1:1-1:5。
【文檔編號(hào)】C09K8/594GK103834379SQ201410003075
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年1月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月3日
【發(fā)明者】范海明, 李丙成, 張宏濤, 康萬利, 王增林, 趙健 申請(qǐng)人:中國(guó)石油大學(xué)(華東)