專利名稱：提高油層原油采收率的混合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是涉及石油開(kāi)采工業(yè)并可用于在油礦區(qū)開(kāi)采中利用往油層中注入水以提高油層原油采收率。已有技術(shù)水平已知有一種提高油層原油采收率的混合物，方法是利用含有水溶性聚合物和多價(jià)金屬鹽類的混合物來(lái)降低石油層高滲透區(qū)的滲透性[美國(guó)專利No.3762476，3833061和4018286，國(guó)際發(fā)明分類MKUE21B43/24]。在油層中聚合物通過(guò)多個(gè)陽(yáng)離子形成凝膠產(chǎn)生縫合密封作用。但是所形成的凝膠不是總能成功地注入到遠(yuǎn)離工作面附近的油層區(qū)域。這是由于混合物的凝膠形成時(shí)間太短所致。使用這種混合物需要較高的費(fèi)用。為提高油層原油采收率，技術(shù)實(shí)質(zhì)最近的是一種混合物，它含有水溶性聚合物甲基纖維素和氯化鈣型礦化水[發(fā)明人證書(shū)A.C.CCCP N681993，國(guó)際發(fā)明分類MKUE21B43/20，圖書(shū)與情報(bào)δu47，1991]。在石油礦區(qū)利用向油層中注水的方法采油情況下，聚合物混合物有可能提高油層原油采收率，這是依靠增加注水來(lái)包圍油層，這時(shí)聚合物在油層中形成了凝膠能夠堵塞和封閉高度滲漏的油層。然而，組成了氯化鈣型礦化水混合物的鹽類，能大大降低和減少聚合物(甲基纖維素)溶液形成凝膠的溫度和時(shí)間，這便可能造成注入油層的混合物在體積用量上僅對(duì)油層的附近工作區(qū)起作用，而不影響到一些油層的較遠(yuǎn)區(qū)域。在溫度為70-90℃情況下，注入的組成物形成凝膠的時(shí)間為10-30分鐘，這樣很難將混合物用于高溫油層中。發(fā)明內(nèi)容揭示本發(fā)明的主要任務(wù)是提供一種膠凝劑混合物，它能夠在寬廣的油層溫度范圍內(nèi)，直至最高溫度下，提高油層原油采收率，其方法是利用能夠增加凝膠形成時(shí)間的一些組份以注水的方式增大油層包圍填充體積。
所提出的任務(wù)是這樣解決的，即在提高油層原油采收率的的混合物中含有纖維素酯和水，利用具有低臨界溶點(diǎn)的酯類作為纖維素酯，并向其中補(bǔ)充加入尿素或者硫脲或者硫氰酸銨或者它們的混合物，按照各組份的如下相應(yīng)比例(重量％)低臨界溶點(diǎn)的酯 0.25-2.0尿素 2.0-20.0硫脲 0.5-2.0硫氰酸銨 0.5-2.0水 為其余量最合適的是，使用甲基纖維素或甲氧基丙基纖維素作為低臨界溶點(diǎn)的酯。借助于被過(guò)濾的液流重新分布和以注水增加油層包充體積，有可能提高油層原油采收率，這種可能性是基于具有低臨界溶點(diǎn)的纖維素酯類一水體系能夠在輔集油的多孔介質(zhì)中于油層溫度下形成凝膠。
添加尿素，硫脲和硫氰酸銨的影響具有共同特性并說(shuō)明能夠改變纖維素酯類水溶液中的疏水相互作用和氫鍵。在這些添加物存在下，改變了水的結(jié)構(gòu)和水對(duì)于纖維素酯類的溶劑化(增溶溶解)能力，以此改善了纖維素酯類在高溫下的溶解度。
甲基纖維素或甲氧基丙基纖維素在凝膠混合物中的濃度，是處于0.25-2.0重量％范圍內(nèi)。濃度低于0.25重量％的溶液，便形成低粘度和低機(jī)械強(qiáng)度的溶膠，而濃度為0.25和更高的溶液能夠形成具有粘彈性穩(wěn)定的凝膠。使用濃度高于2.0重量％的溶液不合乎工藝要求，由于混合物的起始粘度過(guò)高。
在凝膠混合物中尿素的濃度范圍為2.0-20.0重量％。在更低濃度情況下不能獲得良好的效果，因?yàn)橥谆w維素相比較不能提高溫度和增加凝膠形成的時(shí)間；而在更高濃度情況下又會(huì)增加達(dá)到高粘度凝膠的時(shí)間。
硫脲和硫氰酸銨的濃度范圍為0.5-2.0重量％。在更低濃度情況下，不能獲得良好的效果，而增加濃度在經(jīng)濟(jì)上不合理。
附圖簡(jiǎn)述

圖1是在溫度60℃、70℃及90℃情況下以曲線表示的1％的甲基纖維素溶液的凝膠形成時(shí)間對(duì)尿素濃度的依賴關(guān)系。
圖2是說(shuō)明1％的甲基纖維素溶液的凝膠形成溫度對(duì)硫脲濃度的依賴關(guān)系(曲線1)和對(duì)硫氰酸銨濃度的依賴關(guān)系(曲線2)。
圖3是說(shuō)明尿素對(duì)纖維素酯類溶液在新鮮淡水中(曲線1用于甲基纖維素，曲線2用于甲氧基丙基纖維素)和在晚白堊世紀(jì)的賽羅曼世紀(jì)水中(曲線3)凝膠形成溫度的影響。
圖4和圖5說(shuō)明在不同滲透(漏)性的不均一油層模型中過(guò)濾液流的重新分布及在注入各種凝膠形成混合物之后的石油再補(bǔ)充冼出的情況。發(fā)明的實(shí)施方案流變學(xué)特性研究方法和凝膠混合物的凝膠形成溫度的測(cè)定是使用帶有音叉?zhèn)鞲衅骱秃銣仄鞯恼駝?dòng)粘度計(jì)進(jìn)行的，詳細(xì)方法如下向一保持恒溫的測(cè)定池中放入50毫升的要研究的混合物。將一音叉?zhèn)鞲衅鞯奶结槻迦肴芤翰⒎湃胍粋€(gè)加熱速度1.2℃/分鐘的恒溫器。在加熱從20℃至90-95℃時(shí)將粘度值記錄下來(lái)。
用蒸餾水作為校準(zhǔn)液體。在加熱時(shí)，溶液的粘度逐漸從7.3-104毫帕·秒(mPa·s)降低到1.7-33.6毫帕·秒，隨后由于生成了凝膠而使粘度增大到172-745毫帕·秒，這種粘度增大與凝膠形成有關(guān)，是低臨界溶點(diǎn)纖維素酯類水溶液的特征。將這種混合物在20℃的粘度記錄下來(lái)，然后將溶液的最低粘度和形成凝膠的粘度也記錄下來(lái)。
對(duì)凝膠形成的流變學(xué)特性、溫度和時(shí)間的研究結(jié)果列示于表中。
按照凝膠形成混合物的研究結(jié)果，對(duì)本發(fā)明提出的混合物的有效性作了評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)是在一個(gè)通過(guò)不均一油層模型的過(guò)濾研究裝置中進(jìn)行的，油層模型是由具有不同滲透(漏)程度的兩個(gè)平行的圓柱形塔(塔柱)組成(每個(gè)塔柱都有共同的入口和分開(kāi)的出口)。使用滲透范圍為2.229-4.676微米2(mcm2)的油層松散堆積模型，這些模型是由粉碎了的充滿石油的鉆探取出的巖心材料制成。石油和巖心材料的制備是按照石油部門(mén)所采用的標(biāo)準(zhǔn)方法進(jìn)行的。開(kāi)始從兩個(gè)塔柱中用排擠出石油，直到得到的試樣達(dá)到100％的充滿水。在排擠出石油的過(guò)程中，通過(guò)一定的時(shí)間間隔測(cè)定兩個(gè)塔柱入口處和出口處的壓力溫度、從每個(gè)塔柱中排擠出的石油和水的體積。按照得到的數(shù)據(jù)計(jì)算各種液體的流動(dòng)性或遷移率K/μ，微米2/(毫帕·秒)，式中K為液體模型的滲透度，μ為液體的粘度以及石油被水排擠出來(lái)的排擠系數(shù)KB，％。在石油被水排擠出來(lái)之后，同時(shí)向兩個(gè)塔柱中注入凝膠形成混合物的配料，用水推動(dòng)至一定距離，在油層溫度中保持恒溫一定時(shí)間以便形成凝膠。
然后，繼續(xù)壓入水并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間后測(cè)定每個(gè)塔柱入口和出口處的溫度、壓力、排擠出的石油和水的體積。根據(jù)這種數(shù)據(jù)計(jì)算液體的流動(dòng)度或遷移率及石油被凝膠混合物和水排擠出來(lái)的絕對(duì)排擠系數(shù)。
與高滲透的塔柱相比，往低滲透的塔柱中注入了較少量的凝膠混合物。在向油層模型中注入凝膠形成混合物并形成凝膠之后，產(chǎn)生了過(guò)濾液流的再分布，這種再分布是伴隨石油補(bǔ)充擠出來(lái)而發(fā)生的。
舉出以下凝膠混合物的實(shí)例實(shí)施例1(按照原型)將10.0克甲基纖維素加入到240.0克熱(60-90℃)新鮮淡水中并仔細(xì)混合。向得到的懸浮液中加入250.0克新鮮冷水，并攪拌1-2小時(shí)，直至得到均勻的溶液，然后加入500.0克模型油層水(組成為NaCl217.5克/升；CaCl220.0克/升；MgCl210.0克/升)。所得到的凝膠混合物含有1.0重量％的甲基纖維素于礦化度65.0克/升的水中。凝膠形成的溫度和時(shí)間，制得的混合物的粘度值、混合物的最低粘度及凝膠的粘度，列示于表中(位序N1)。實(shí)施例2(按照原型)利用模型混合物作為礦化水(組成為NaCl 91.1克/升；CaCl230.2克/升；MgCl28.7克/升)。研究結(jié)果示于表中(位序N2)。實(shí)施例3將10.0克甲基纖維素，200.0克尿素加入到100.0克熱新鮮水中，在攪拌后向得到的懸浮液中加入190.0克新鮮冷水并攪拌直至得到均勻的溶液。然后加入500.0克實(shí)施例2的注入水模型。所得到的凝膠混合物含有1.0重量％的甲基纖維素和20.0重量％的尿素于礦化度為65.0克/升的水中。研究結(jié)果示于表中(位序N3)。實(shí)施例4
將10.0克甲基纖維素，200.0克尿素加入到100.0克熱新鮮水中，在攪拌后向得到的懸浮液中加入190.0克新鮮冷水并仔細(xì)攪拌直至得到均勻的溶液。然后加入500.0克模型晚白堊世紀(jì)水(組成為NaCl 13.7克/升，CaCl21.3克/升，MgCl20.39克/升，KHCO30.27克/升)。所得到的凝膠形成混合物含有1.0重量％甲基纖維素，20.0重量％的尿素，于礦化度7.8克/升的水中。凝膠形成的溫度和時(shí)間，所制得的混合物的粘度值，混合物的最低粘度及凝膠的粘度示于表中(位序N4)。實(shí)施例5將10.0克甲基纖維素，50.0克尿素及10克的硫脲加入到2000.0克熱新鮮水中，在攪拌后向得到的懸浮液中加入230.0克新鮮冷水并仔細(xì)混合直至得到均勻的溶液。然后加入500.0克要注入的水模型，其組成為NaCl 74.0克/升，CaCl227.9克/升，MgCl28.1克/升)。所得到的凝膠形成混合物含有1.0重量％甲基纖維素，5.0重量％的尿素，1.0重量％硫尿，溶于礦化度55.0克/升的水中。凝膠形成的溫度和時(shí)間，溶液的粘度值混合物的最低粘度和凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N5)。實(shí)施例6將10.0克甲基纖維素和10.0克硫脲加入到200.0克熱新鮮水中并在攪拌后向得到的懸浮液中加入280.0克新鮮冷水并仔細(xì)攪拌至得到均勻的溶液。然后加入500.0克實(shí)施例5的注入的水模型，所得到的混合物溶液含有1.0重量％的甲基纖維素和1.0重量％的硫脲，溶于礦化度55.0克/升的水中。凝膠形成的溫度和時(shí)間，溶液的粘度值與最低粘度和凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N6)。實(shí)施例7將10.0克甲基纖維素，50.0克尿素及20.0克硫脲加入到400.0克熱新鮮水中，并在攪拌之后往得到的懸浮液中加入520.0克新鮮冷水并仔細(xì)攪拌至得到均勻的溶液。所得到的混合物含有1.0重量％的甲基纖維素及5.0重量％的尿素及2.0重量％的硫脲。凝膠形成的溫度和時(shí)間，混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N7)。實(shí)施例8將2.5克甲基纖維素和20.0克尿素加入到400.0克熱新鮮水中，在仔細(xì)攪拌之后向所得到的懸浮液中添加577.5克新鮮冷水并進(jìn)一步攪拌而得到均勻的溶液。該混合物含有0.25重量％的甲基纖維素和2.0重量％的尿素。凝膠形成的溫度和時(shí)間，所制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N8)。實(shí)施例9將5.0克甲基纖維素和20.0克尿素加入到400.0克熱新鮮水中，在仔細(xì)攪拌之后向得到的懸浮液中加入575.0克新鮮冷水并混合而得到均勻溶液。混合物含有0.5重量％的甲基纖維素和2.0重量％的尿素。凝膠形成的溫度和時(shí)間，所制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N9)。實(shí)施例10向10.0克甲基纖維素和200.0克尿素中注入300.0克熱新鮮水，仔細(xì)攪拌后往該懸浮液中加入490.0克新鮮冷水并攪拌至形成均勻的溶液。該混合物含有1.0重量％的甲基纖維素及20.0重量％的尿素。凝膠形成的溫度和時(shí)間，制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N10)。實(shí)施例11向20.0克甲氧基丙基纖維素和100.0克尿素中注入400.0克熱新鮮水，在仔細(xì)攪拌后向該懸浮液中加入480.0克新鮮冷水并攪拌至形成均勻的混合物。所得到的混合物含有2.0重量％的甲氧基丙基纖維素及10.0重量％的尿素。測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N11)。實(shí)施例12向10.0克甲氧基丙基纖維素和50.0克尿素中注入400.0克熱新鮮水，在仔細(xì)攪拌之后向該懸浮液中加入540.0克新鮮冷水并攪拌至形成均勻的混合物。所得到的該混合物含有1.0重量％的甲氧基丙基纖維素及5.0重量％的尿素。測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N12)。實(shí)施例13向10.0克甲基纖維素和5.0克硫脲中注入400.0克熱新鮮水，進(jìn)行攪拌然后向制備的懸浮液中加入585.0克新鮮冷水。在仔細(xì)攪拌后得到均勻的混合物，其中含有1.0重量％的甲基纖維素和0.5重量％的硫脲。測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N13)。實(shí)施例14向10.0克甲基纖維素和5.0克硫氰酸銨中注入400.0克熱新鮮水，在仔細(xì)攪拌后向該懸浮液中添加585.0克新鮮冷水并攪拌而得到均勻的溶液。該混合物含有1.0重量％的甲基纖維素及0.5重量％的硫氰酸銨。凝膠形成的溫度和時(shí)間，制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N14)。實(shí)施例15向10.0克甲基纖維素和20.0克硫氰酸銨中注入400.0克熱新鮮水，在仔細(xì)攪拌后向該懸浮液中添加570.0克新鮮冷水并攪拌而得到均勻的溶液。該混合物含有1.0重量％的甲基纖維素和2.0重量％的硫氰酸銨。凝膠形成的溫度和時(shí)間，制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N15)。實(shí)施例16向10.0克甲基纖維素，50.0克尿素及20.0克硫氰酸銨中注入400.0克熱新鮮水，在仔細(xì)攪拌后向該懸浮液中添加520.0克新鮮冷水并攪拌而得到均勻的溶液。該混合物含有1.0重量％的甲基纖維素，5.0重量％的尿素及2.0重量％的硫氰酸銨。凝膠形成的溫度和時(shí)間，所制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N16)。實(shí)施例17向10.0克甲基纖維素和10.0克硫脲中注入400.0克熱新鮮水，在仔細(xì)攪拌后向該懸浮液中添加580.0克新鮮冷水并攪拌而得到均勻的溶液。該混合物含有1.0重量％的甲基纖維素和1.0重量％的尿素。凝膠形成的溫度和時(shí)間，所制得的混合物的粘度值與最低粘度及凝膠的粘度等測(cè)量結(jié)果列示于表中(位序N17)。
在工業(yè)條件下制備該混合物的例子實(shí)施例18
將10.0公斤甲基纖維素和20.0公斤硫脲裝料于容器中來(lái)制備混合物，由一蒸氣加熱裝置向其中供入470.0公斤熱水，用一抽吸泵聯(lián)合裝置進(jìn)行攪拌，向該容器中供入500.0公斤新鮮冷水并用泵-容器-泵的系統(tǒng)循環(huán)方法進(jìn)行攪拌直至得到均勻的溶液。得到的混合物含有1.0重量％的甲基纖維素和2.0重量％的硫脲。此后，用泵聯(lián)合裝置將混合物壓注入油井中。用注入的水將混合物配料推進(jìn)到油層中。
為了研究本發(fā)明提出的混合物的過(guò)濾特性，使用了兩種混合物一種混合物含有1.0重量％的甲基纖維素，5.0重量％的尿素及1.0重量％的硫脲，它們?nèi)苡诘V化度55.0克/升的水中(圖4)和另一種混合物含有1.0重量％的甲基纖維素，0.5重量％的硫脲，溶于新鮮水中(圖5)。塔柱對(duì)第一種混合物的滲透(漏)性達(dá)到20.4倍(圖4)，而對(duì)第二種混合物達(dá)到4.2倍(圖5)。各種混合物的注入，在圖4和圖5中以點(diǎn)線表示。相應(yīng)地進(jìn)入低滲透塔柱中的凝膠形成混合物的配料值為0.009和0.129間隙容積，而進(jìn)入較高滲透塔柱中的凝膠形成混合物的配料值為0.27和0.259間隙容積。于低滲透塔柱中在混合物注入前液體的流動(dòng)性(遷移率)為0.035微米2/(毫帕·秒)(圖4，曲線1)和0.163微米2/(毫帕·秒)(圖5曲線1)；而于高滲塔柱中為1.0微米2/(毫帕·秒)(圖4，曲線2)及0.7微米2/(毫帕·秒)(圖5，曲線2)。當(dāng)壓入水時(shí)在油層溫度下生成凝膠之后，在低滲透塔柱中的凝膠便受到?jīng)_洗。在注入之后液體的流動(dòng)性(遷移率)在低滲透塔柱中為0.038微米2/(毫帕·秒)(圖4，曲線1)和0.1微米2/(毫帕·秒)(圖5，曲線2)，而在高滲塔柱中為0.02微米2/(毫帕·秒)(圖4，曲線2)和0.001微米2/(毫帕·秒)(圖5，曲線2)，亦即在低滲透塔柱中的滲透性仍停留在注入前的水平，而在高滲透塔柱中的滲透性卻減少到原來(lái)的50-700分之一。在此情況下，便發(fā)生了過(guò)濾液流的重新分布-液體過(guò)濾基本上是通過(guò)低滲透塔柱進(jìn)行的，這便引起補(bǔ)充性的排擠出石油(圖4，曲線3，4；圖5曲線3)。在圖4和圖5中列舉了本發(fā)明凝膠形成混合物的過(guò)濾特性及石油排擠出的能力的研究結(jié)果。工業(yè)的實(shí)用性這樣，在使用本發(fā)明提出的混合物的情況下，能夠在石油層中產(chǎn)生過(guò)濾液流的重新分布，結(jié)果，通過(guò)注入水而使石油層的填充包圍系數(shù)增加到1.6-2.3倍。隨著過(guò)濾液流的重新分布而補(bǔ)充洗出剩余的石油。石油擠出系數(shù)或石油排出率的增加量為5-12％。與原型使用11-43℃相比可增加凝膠形成溫度和增加凝膠形成時(shí)間2-100倍，這有可能擴(kuò)大本發(fā)明混合物的應(yīng)用領(lǐng)域，尤其是，可將它用于高溫油層，典型的，例如用于西西伯利亞石油產(chǎn)地。
表
權(quán)利要求
1.一種基于纖維素酯類和水的提高油層原油采收率的混合物，其特征在于作為纖維素酯類是使用具有低臨界溶點(diǎn)的酯類并補(bǔ)充至少使用尿素，或硫脲，或硫氰酸銨，或它們的混合物，各組份按照如下比例，重量％低臨界溶點(diǎn)酯 0.25-2.0尿素2.0-20.0硫脲0.5-2.0硫氰酸銨0.5-2.0水 為其余量
2.如權(quán)利要求1所述的混合物，其特征在于作為混合物的低臨界溶點(diǎn)酯類含有甲基纖維素或甲氧基丙基纖維素。
全文摘要
本發(fā)明是擬用于石油工業(yè)中作為溢流方法在油田采油過(guò)程中的凝膠劑。本發(fā)明提出的混合物可提供用于在寬廣油層溫度范圍內(nèi),包括最高溫度下,增加油層的回收率,其方法是使過(guò)濾液重新分布和增加溢流層的適合性。該混合物的一些主要組份為纖維素酯類和水,其中纖維素酯類是具有低臨界溶點(diǎn)的酯,使用時(shí)還添加尿素或硫脲,或硫氰酸銨,或這些組份的混合物,按照如下比例(以分子重量計(jì)算):低臨界溶點(diǎn)的酯0.25－2.0;尿素2.0－20.0;硫脲0.5－2.0;硫氰酸銨0.5－2.0;以及水(為其余量)。優(yōu)選使用甲基纖維素或甲氧基丙基纖維素作為低臨界溶點(diǎn)的酯類。
文檔編號(hào)C09K8/56GK1257565SQ98801954
公開(kāi)日2000年6月21日 申請(qǐng)日期1998年2月24日 優(yōu)先權(quán)日1997年2月26日
發(fā)明者柳鮑維·康斯坦京諾夫娜·阿爾圖尼娜, 弗拉基米爾·亞力山大羅維奇·庫(kù)夫希諾夫, 柳鮑維·阿納托利耶夫娜·斯塔西耶娃, 弗亞切斯拉夫·弗拉基米羅維奇·古謝夫, 拉維利·法蒂霍維奇·蓋辛 申請(qǐng)人:俄羅斯科學(xué)院西伯利亞分院石油化學(xué)研究所