專利名稱：恢復地下地層滲透率的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及增加至少是部分被聚合物聚積體堵塞的地下地層的滲透率的方法，由此增加穿過地下地層的井的注入能力。更具體地說，在該方法中聚合物聚積體存在于井筒內，井壁上和/或地下地層井筒附近環(huán)境中，通過該井將含有過氧化氫和互溶劑的含水處理流體注入到井筒附近環(huán)境中，與聚合物聚積體接觸，使其降解和分散。
原油烴類通常是通過鉆入地層的井，且流體與該地層連通的含油地下地層中開采到地面上來的。為了有效地從特定的地下油藏中采油，通常向該含油地層中鉆許多井。地下油層中特定油藏的原始烴類的大約20～30%(體積)可利用地層的自然壓力開采，即一次采油。此后，利用二次采油技術如水驅和蒸汽驅可以從大多數地層中再采出一部分油。為了完成地下地層中烴類的二次開采，將一口或幾口井轉為注入井，或者鉆幾口注入井。驅油流體，如水或蒸汽，通過注入井注入到地下地層中，以將存在于地層的烴類驅趕到指定為生產井的幾口井中，再用傳統(tǒng)的采油設備和方法將烴類從生產井中開采至地面。成功的二次采油工藝采收率可達地下地層原始地質儲備的30～50%。
為了更多的從含油地層中采油，開發(fā)了三次采油工藝。三次采油工藝包括將表面活性劑和/或聚合物加到驅油流體，如水中。表面活性劑可以降低地層烴類和油藏巖石之間的界面張力，而聚合物，如聚丙烯酰胺或聚糖，可以增加驅油流體的粘性，從而明顯減少驅油流體通過地層時形成的指進或竄流，以此得到更均勻的注入剖面，增加采收率。
當經過一段時間注入含有聚合物的驅油流體后，二次采油或三次采油工藝中所用的聚合物常在井筒內，井壁上和/或井筒附近環(huán)繞注入井的地下地層環(huán)境下積聚。當利用從地下地層產生的鹽水作為驅油流體時，經過常規(guī)的地面處理，例如油回收器不能全部脫除的鹽水中的烴類和注入鹽水中的總溶解固體可由井筒內，井壁上和注入井周圍井筒附近環(huán)境中的聚合物積聚體過濾掉。結垢，如碳酸鈣和碳酸鐵，以及天然存在的藻類和地層細粒也可與井壁上或注入井周圍井筒附近環(huán)境中的聚合物摻合。井壁上及注入井附近環(huán)境中的聚合物的最終積聚體可以與結垢、烴類、原油、藻類及地層細粒相互疊合成層狀。這種積聚的聚合物能減少地下地層的滲透性，因而明顯減少驅油流體通過注入井注入到地下地層的注入量，也就大大減少了二次或三次采油過程的烴類采收量?？梢圆孪?，注入的聚合物與存在于注入水，井中管系和地層中的鈣離子(Ca++)和鎂離子(Mg++)等陽離子進行交聯，導致了聚合物的積聚。較大的積聚體在注入井的回流中象膠狀體，目視可見。較小的肉眼看不見的積聚體，也能大大降低井筒附近巖石基質的滲透性。分散的相當大分子量的聚合物分子的積聚體可以堵塞地層中的小孔隙，因此大大降低滲透率。井筒內、井壁上及注入井周圍井筒附近環(huán)境內由于聚合物積聚使驅油流體降低流體注入性的時間周期取決于地層孔隙度，地層的離子特性，驅油流體中聚合物的分子量及濃度和驅油流體的注入速度。開始向地下地層注入驅油流體后的一年內的注入性可明顯地降低，降低程度可達25%到75%。
為了恢復由于井筒附近環(huán)境中聚合物積聚而引起的環(huán)繞注入井周圍的地下地層被降低了的滲透率，已通過注入井注入一種含有酸的加熱的水溶液，如鹽酸、二氧化氯或其它相似的酸，來溶解和分散聚合物積聚體。但這樣的處理是相當昂貴的，且對地面設備及井中管系都有腐蝕性。因此，需要尋找一種較便宜而有效的恢復因聚合物積聚造成地下地層被滲透率的降低而引起的注入井注入性能下降的方法。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，通過有效地增加地下地層的滲透率來恢復穿過地下地層的井的注入能力，在該井筒內，井壁上和注入井筒附近地層內有聚合物積聚。
本發(fā)明的另一目的是提供成本較低的恢復與地下地層流體連通的井的注入能力的方法。
本發(fā)明提供了一種方法，可用于恢復鉆穿地下含油地層，且與地下地層有流體連通的井的流體注入能力，在該井筒內，井壁上或井筒附近地層環(huán)境中有聚合物積聚。該方法是將一種含有5%～30%(重量)的溶解的無機過氧化物水溶液和互溶劑的含水處理流體通過井注入，與聚合物積聚體接觸，所述水溶液與互溶劑的體積比為約2∶1至9∶1。互溶劑包括醇、芳烴和烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑。含水處理流體能降解和分散聚合物積聚體，基本上恢復井的注入能力。
根據本發(fā)明，提供了一種有效的恢復與地下含油地層有流體連通，在井壁上或井筒附近地層環(huán)境有聚合物積聚，因而降低了地層滲透率的井的注入能力的方法。流體注入能力的一種測量方法是每天流體注入的桶數除以注入壓力得到的比值，熟練的技術人員都了解這種方法。本發(fā)明的方法是通過井將一種含有無機過氧化物和互溶劑的含水處理流體注入到地層與積聚的聚合物接觸，互溶劑包括醇、芳烴、烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑。然后關井一段時間，使得處理溶液可以使聚合物積聚體破壞、降解、分散、溶解或懸浮。然后，通過井筒將驅油流體注入地層，將處理液和聚合物積聚體向與地層有流體連通的幾口生產井驅動而采出地面。
本發(fā)明的方法可用于恢復已向含油地層注入過含相當高分子量的聚合物流體的任何井的注入能力。盡管這類井通常都是用于二次或三次采油的注入井，但本發(fā)明的方法也可用于恢復二次或三次采油中的生產井的流體注入能力。這類井使用過相當高分子量的聚合物處理來改善縱向性能，在井壁上、井筒附近或生產井周圍地層中有聚合物積聚而堵塞的井。聚合物可以是合成聚合物，如聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、或烷氧基化的聚丙烯酰胺;有機聚合物，如均聚糖或多聚糖，或是有機聚合物與合成聚合物的混合物。聚合物具有相當高的分子量，從約500，000到15，000，000或更高。根據經驗，也常將其它添加劑加入到二次或三次采油用的驅油流體中去，如表面活性劑和/或氣體如二氧化碳或氮氣。
過氧化氫是本發(fā)明含水處理溶液中優(yōu)選的無機過氧化物，市場上能得到含特定百分量的過氧化氫水溶液。較好的水溶液過氧化氫含量不超過30%(重量)，更好為5%～30%(重量)，最好為10～15%(重量)。
用作本發(fā)明含水處理流體的互溶劑的烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑具有下式
式中R1代表有10～18個碳原子的烷基，R2代表有5～27個碳原子的烷基或有12～27個碳原子的環(huán)烷基或有烷基，環(huán)烷基和混合烷基環(huán)烷基的礦物油的衍生基團;R3和R4代表氫原子或有1～22個碳原子的烷基，及R1定義中的較高的烷基，R2定義中的環(huán)烷基，或從礦物油衍生出來的基團;A代表環(huán)氧乙烷殘基，環(huán)氧乙烷和四氫呋喃，或選自環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷、環(huán)氧丁烷的混合低級氧化烯或包括四氫呋喃，其中所說的酯的分子量為500～1500，在分子構型中A可以是混合的，也可以是嵌段的;n表示氧烷基化程度;x和y為1和2，x和y的和為3;z是0～5的整數，x是氫或從堿金屬，烷基胺和胺離子中選出的至少一種單價陽離子。這些烷基或芳烷基聚亞氧烷基表面活性劑，以及生成這些表面活性劑的磷酸反應物及多羥基亞氧烷基化合物，均在美國專利No.4541483中有詳盡描述，這里作為參考文獻提出。
互溶劑所用的醇是從脂肪醇，乙二醇，聚乙二醇，乙二醇醚以及它們的混合物中選擇的。芳烴有苯、甲苯、二甲苯等。如本領域的技術人員所知，本發(fā)明中所用的含水處理溶液中所用的互溶劑可以含有少量的水，在配制互溶劑中所用的工業(yè)級醇和芳烴中含有少量的水?；ト軇┲泻?～50%(重量)的溶解在醇和芳烴中的烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑，較好為10～20%(重量)，更好為12～18%(重量)。較好的是將磷酸酯表面活性劑溶解在含有甲醇、異丙醇、辛醇和二甲苯的混合非水溶劑中。非水溶劑中甲醇的重量百分數最好為約20～27%，異丙醇為約40～44%，辛醇為約8～12%，二甲苯為約23～27%。
依照本發(fā)明，最好在地面上將含有不超過30%(重量)過氧化氫的水溶液與一定體積的互溶劑混合，以得到含水處理溶液。過氧化氫水溶液與互溶劑的體積比可根據摻合到驅油流體中的生產鹽水的總溶解固體量和在井筒附近環(huán)境內積聚的聚合物中滯留的烴量而改變。過氧化氫水溶液與互溶劑的比一般為約9∶1～2∶1，較好的為約5∶1。
最終的含水處理溶液通過因井壁上或地層中聚合物聚集而減低了注入能力的井注入地下地層中。注入的含水水處理溶液的量取決于待處理范圍的大小。原則上要注入足夠的處理液，使其能與處理范圍內所有聚集的聚合物接觸，這與井筒本身的體積，地層巖石的孔隙體積及含油飽和度，裂縫網絡的孔隙體積，原先注入的聚合物的量及聚合物與井筒環(huán)境的特定化學性質等因素有關。作為一般的原則，注入體積可從每一英尺地層深度一加侖到由總成本決定的經濟限制值。較好的是每英尺待處理地層注入5～7加侖處理液。水處理液可以用不含有聚合物的水或鹽水或其混合物來推移，使其與聚集的聚合物接觸。然后關井一段時間，比如12～24小時，使水處理液有足夠的時間與聚合物聚集體接觸?？梢哉J為含水處理溶液中的無機過氧化物能破壞，降解和分散沉積的聚合物中的較高分子量的合成聚合物或有機聚合物。然后，通過該井把驅動液，如含水聚合物溶液注入地層，可從與該地層有流體連通關系的另一口井中開采油氣。此外，本發(fā)明的方法用于生產井時，在生產井恢復生產前，最好把含水處理溶液和分散沉淀的聚合物從生產井中排出。按照本發(fā)明的方法處理注入井或生產井可能要連續(xù)注入含水處理溶液2次或2次以上。當希望按本發(fā)明的方法處理之后立即恢復注入井的工作時，應在含水處理溶液和以后注入驅動液之間注入水或鹽水隔離液，以防止過氧化物和隨后注入的聚合物的擴散混合。
可以認為過氧化氫能降低聚合物的分子量，將其分成小的單元，而不明顯地改變聚合物的化學組成和官能團的性質。雖然降解后的聚合物實質上與原來注入的高分子量聚合物是同類物質，但因其分子量較低，這種降解后的聚合物形體太小，不能在井中聚集形成穩(wěn)定的聚集體，也不能堵塞地層孔隙。因此，低分子量的聚合物很少降低滲透率。另外互溶劑具有溶解聚合物聚集體中存在的烴的作用。
在在本說明書中，“近井筒環(huán)境”這一術語系指地下地層，包括井筒鉆穿的地層的巖石基質裂縫網絡，一般來說指從井筒向地層徑向延伸約3.1米。此外，在本說明書中術語“聚合物積聚”與“聚合物積累”或“積累的聚合物”是通用的，表示高分子量的合成聚合物，高分子量的有機聚合物或其混合物在井筒，井壁上或地下地層某一部分的存在，其積聚數量達到降低地下地層滲透率的程度，從而降低通過該井向地層注入流體的能力。聚合物的積聚可含有垢，烴類、原油、藻類和其它物質形成的細顆?；蚧旌衔?。
下面的實例說明本發(fā)明的實施和用途，但不能作為對本發(fā)明范圍的限制。
實例1懷俄明州一口井，注聚合物前在壓力約420psi條件下，每天注入水約325桶(BWIPD)，通過該井把含有0.035%的分子量約15，000，000的聚丙烯酰胺水溶液注入地層。18個月后，由于在近井筒環(huán)境積聚了聚合物，在490psi壓力條件下，注入能力降到165桶/日(BWIPD)。把含有10%(重量)過氧化氫的水溶液與TC-102-MS(含有烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑，甲醇、異丙醇、辛醇和二甲苯的互溶劑，由Techno-chem公司1989年生產)按約5∶1的體積比混合。將約660加侖這種含水處理溶液注入到phosphoria地層的100英尺井段里。關井16到18小時。此后，注含驅動液的聚合物溶液，在460psi壓力條件下注入率為340桶/日(BWIPD)。
實例2懷俄明州的一口井，注聚合物之前，在約100psi壓力條件下注水率為約1600桶/日(BWIPD)。通過該井把含有0.035%的分子量為15，000，000的聚丙烯酰胺水溶液注入地下地層中，20個月后，由于近井環(huán)境聚合物的積聚，在約220psi壓力條件下注入率降到約1040桶/日(BWIPD)。把含有10%(重量)過氧化氫的水溶液與TC-102-MS(含有烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑，甲醇、異丙醇、辛醇和二甲苯的互溶劑，由Techno-chem公司1989年生產)按約5∶1的體積比混合。把大約660加侖的含水處理溶液注入到Tensleep地層的125英尺井段里，關井16到18小時。此后，注含驅動液的聚合物溶液，在190psi壓力條件下注入率為1980桶/日(BWIPD)。
實例3懷俄明州的一口井，注聚合物前，在約400psi壓力條件下注水率為約500桶/日(BWIPD)。通過該井把含有0.035%的分子量為15，000，000的聚丙烯酰胺水溶液注入地下地層中。16個月后，由于近井環(huán)境聚合物的積聚，在約515psi壓力條件下注入率降到約205桶/日(BWIPD)。把含有10%(重量)過氧化氫的水溶液與TC-102-MS(含有烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑，甲醇、異丙醇、辛醇和二甲苯，由Techno-chem公司1989年生產)以5∶1的體積比混合。把約660加侖含水處理液注入到phosphoria地層的100英尺井段里，關井16到18小時。此后，注含有驅動液的聚合物溶液，在490psi壓力條件下注入率為577桶/日(BWIPD)。
正如以上實例1～3的結果表明，本發(fā)明的方法把井的注入率基本上恢復到該井開始注高分子量聚合物溶液時的注入率。
在說明本發(fā)明的前述實例的同時，應當指出還可做出屬于本發(fā)明范圍的其它方案和修正方案。
權利要求
1.一種用于恢復鉆穿地下地層的井及所限定的井筒和井壁的注入能力的方法，井的注入能力由于聚合物在井筒內，井壁上和地下地層內積聚而降低，所述方法包括將一種含水處理溶液注入到鉆穿地下地層的井中，所說的含水處理溶液含有其中溶解了約5～30%(重量)的無機過氧化物的水溶液和由醇、芳烴、烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑構成的互溶劑，水溶液與互溶劑混合的體積比為2∶1～9∶1；以及使聚合物積聚體與所說的含水處理液接觸，使聚合物積聚體降解、分散、顯著地恢復井的注入能力。
2.權利要求1的方法，其中還包括關井一段時間，使含水處理液有足夠的時間降解和分散聚合物積聚體，由此顯著恢復井的注入能力。
3.權利要求1的方法，其中所說的烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑在互溶劑中的量為5～50%(重量)。
4.權利要求3的方法，其中所說的烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑在互溶劑中的量為10～20%(重量)。
5.權利要求4的方法，其中所說的烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑在互溶劑中的量為12～18%(重量)。
6.權利要求1的方法，其中所說的互溶劑由溶解在非水混合溶劑中的烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑構成，非水混合溶劑的組成為(重量百分數)甲醇20～27%，異丙醇40～44%，辛醇8～12%，二甲苯23～27%。
7.權利要求1的方法，其中所說的水溶液與所說的互溶劑的混合比約為5∶1。
8.權利要求6的方法，其中所說的水溶液與所說的互溶劑的混合比約為5∶1。
9.權利要求2的方法，其中關井時間為12～24小時。
10.權利要求1的方法，其中聚合物積聚體是在井壁上。
11.權利要求1的方法，其中聚合物積聚體是在井筒附近地層環(huán)境內。
12.權利要求1的方法，其中還包括注入一定體積的水、鹽水或其混合物來推移所說的含水處理液使其與聚合物積聚體接觸。
13.權利要求12的方法，其中聚合物積聚體是在井筒附近地層環(huán)境中。
14.權利要求1的方法，其中所說的聚合物積聚體是合成聚合物的積聚體。
15.權利要求14的方法，其中所說的合成聚合物是聚丙烯酰胺。
16.權利要求1的方法，其中井的注入能力基本上恢復到被聚合物積聚體降低以前的井的注入能力。
17.本文所述的全部發(fā)明。
全文摘要
恢復鉆穿地下地層且流體與該地層相連通的井的注入能力的方法。該方法中的含水處理溶液由含不大于30％(重量)的過氧化氫水溶液和互溶劑的混合物組成，通過該井注入地層與積聚的高聚物接觸，以使其降解和分散?；ト軇┖写?、芳香烴、烷基或芳烷基聚亞氧烷基磷酸酯表面活性劑。
文檔編號C09K8/60GK1056334SQ9110142
公開日1991年11月20日 申請日期1991年3月9日 優(yōu)先權日1990年5月10日
發(fā)明者米凱爾·F·登利威, 安德魯·A·弗蘭克林, 丹尼爾·D·伍得 申請人:馬拉索恩石油公司