增強(qiáng)原油采收的表面活性劑的配方的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及增強(qiáng)原油采收的表面活性劑的配方。
【背景技術(shù)】
[0002] 奧里諾科重油帶（Orinoco Belt)對(duì)更好生產(chǎn)、開采和開發(fā)超重原油資源的需要逐 漸增加。為了應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)，評(píng)估不同的技術(shù)，以生產(chǎn)超重原油。盡管做出了這些努力，殘留 在油層中的超重原油的量非常高（約92%)。油層內(nèi)部捕獲的超重原油的量可能是下述現(xiàn) 象導(dǎo)致的：
[0003] i)通過優(yōu)選的路線或溝槽注入，和/或重力分選的問題。
[0004] ii)使得待捕獲在多孔裝置中的石油以不連續(xù)形式滴落的毛細(xì)管力。
[0005] 改進(jìn)的采收方法用于抵抗歸因于捕獲原油的現(xiàn)象。這些方法包括在油層中注入流 體，包括例如與油層中初始包含的流體不同的流體。該注入的目的是通過不同的機(jī)制改善 原油的驅(qū)替，比如降低流速比和降低原油-水界面張力。
[0006] 存在不同的方法試圖改善原油采收。一種方法是化學(xué)方法，其涉及將化學(xué)添加劑 引入油層，以改變驅(qū)替的和正在驅(qū)替的流體的物理/化學(xué)特性。該目的是減少毛細(xì)管力和 界面力和優(yōu)化流速比。該類型的方法包括注入聚合物、表面活性劑和堿溶液。
[0007] 化學(xué)方法使用的非常少，因?yàn)橛蛯又行枰幕瘜W(xué)添加劑的濃度非常高，并且石油 的低成本使得此類方法沒有利益。石油的成本越高，化學(xué)方法越可行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 由于上述問題，本發(fā)明的目的是開發(fā)有用的表面活性劑的溶液，其可注入油層中 使石油-水界面張力下降至超低的值，并且也降低原油的粘度。此目的是改善重油或超重 原油在油層中的移動(dòng)性并且增加采收率。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)重質(zhì)原油、中等原油和輕質(zhì)原油的 生產(chǎn)也可從本發(fā)明獲益。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明評(píng)估的第一表面活性劑是脂肪酸混合物（C16-C22)和它們與鏈烷醇 胺，比如單乙醇胺（MEA)產(chǎn)生的鹽。
[0010] 商業(yè)上，一種優(yōu)選的脂肪酸混合物稱為"T0FA"（妥爾油脂肪酸）。TOFA中存在的 脂肪酸的結(jié)構(gòu)和特性與委內(nèi)瑞拉的重質(zhì)原油和超重原油中存在的一些酸化合物或天然表 面活性劑（NS)非常類似。由于該原因，根據(jù)本發(fā)明，TOFA是本申請(qǐng)的焦點(diǎn)并且評(píng)估為表面 活性劑。
[0011] 發(fā)現(xiàn)用于生成脂肪酸鹽的無機(jī)堿是重要的，因?yàn)樵S多通常已知的堿，比如NaOH或 Na2C03i在井下用于改善油采收時(shí)造成問題。基于這種無機(jī)堿的表面活性劑迅速丟失它們 的效力，因?yàn)樗鼈內(nèi)菀着c地層水中的二價(jià)金屬，比如Ca+2和Mg+2相互作用并且形成不溶解的 鹽，從而去除表面活性劑的組分并且使得它們無效。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明，MEA和類似的 胺，但優(yōu)選MEA，幾乎沒有相同的與通常在地層水中出現(xiàn)的金屬形成不溶解的鹽的趨勢(shì)，所 以本發(fā)明的表面活性劑溶液優(yōu)選地是C16-C18脂肪酸，比如T0FA，和C16-C18脂肪酸與MEA 的鹽的混合物。
[0012] 因此，根據(jù)本發(fā)明，提供了改善從含油的地下地層采收的方法，其包括下述步驟： 將表面活性劑溶液注入地下地層，其中表面活性劑溶液包括脂肪酸和脂肪酸與弱堿的鹽的 混合物，由此地層中油-水界面張力減小，和從地層中產(chǎn)生流體。這樣，從地層中的采收率 可顯著增加。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了改善從含油的地下地層采收的方法，該方法包括 下述步驟：將有機(jī)堿，優(yōu)選MEA的水溶液，注入包含天然表面活性劑的原油的地層，其中，注 入步驟使水溶液與原油接觸，以活化天然表面活性劑，由此地層中油-水界面張力減小，和 從地層中產(chǎn)生流體。按照該方法，可顯著增加從油層的采收率。
【附圖說明】
[0014] 如下是參考附圖的發(fā)明詳述，其中：
[0015] 圖1圖解典型的含原油多孔介質(zhì)中毛細(xì)管數(shù)和殘留的油飽和度之間的關(guān)系；
[0016] 圖2-7是顯示來自實(shí)施例的各種測(cè)試樣品乳化作用的照片；
[0017] 圖8-10顯示為測(cè)試樣品獲得的結(jié)果，脂肪酸濃度保持恒定而改變鏈烷醇胺的濃 度；
[0018] 圖11-13顯示為測(cè)試樣品獲得的結(jié)果，保持鏈烷醇胺濃度恒定而改變脂肪酸的濃 度；
[0019] 圖14(a)和（b)顯示配方A驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果；
[0020] 圖15 (a)和（b)顯示配方B驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果；
[0021] 圖16 (a)和（b)顯示配方C驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果；
[0022] 圖17 (a)和（b)顯示配方D驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果；
[0023] 圖18 (a)和（b)顯示配方G驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果；
[0024] 圖19 (a)和（b)顯示配方I驅(qū)替試驗(yàn)的結(jié)果；
[0025] 圖20顯示使用配方A-D、G和I獲得的EOR試驗(yàn)結(jié)果的比較；和
[0026] 圖21顯示這樣獲得的總體采收結(jié)果。
【具體實(shí)施方式】
[0027] 本發(fā)明涉及用于從含這種原油的地層中改善原油生產(chǎn)的表面活性劑溶液，和涉及 使用這種溶液的方法。
[0028] 根據(jù)本發(fā)明，可通過如下改善從含原油地下地層的油采收：將表面活性劑溶液注入 地層，所述表面活性劑包括C16-C22脂肪酸和C16-C22脂肪酸與單乙醇胺（MEA)的鹽的混合 物。該注入導(dǎo)致減少地層中的油-水界面張力和，從而，降低原油的粘度。界面張力和粘度是 改善從這種地層生產(chǎn)的主要障礙。此外，因?yàn)楸砻婊钚詣┤芤旱木唧w配方，溶液即使在存在這 種地層的地層水中通常出現(xiàn)的二價(jià)金屬比如Ca+ 2、Mg+2等的情況下，仍保持其效力。
[0029] 如下是一些一般的考慮。在改善的超重原油采收中表面活性劑作用的機(jī)制是本發(fā) 明的關(guān)鍵。一般而言，在應(yīng)用二次采收方法，比如用水驅(qū)替（注水）之后，原油通過粘滯力 和毛細(xì)管力捕獲在孔內(nèi)部。這些力的量級(jí)可通過如下定義的毛細(xì)管數(shù)，Nc計(jì)算： Nc = ( μ w V w/ y ow)
[0030] 其中：μ w(Pa. s)是水（驅(qū)替流體）的粘度，vw(達(dá)西（m/s))是水速率和Y ot(N/ m)是油-水界面張力。當(dāng)原油被捕獲在多孔介質(zhì)的內(nèi)部時(shí)，毛細(xì)管數(shù)可為約KT7至10-6,其 意味著捕獲原油的力巨大。如圖1中所指示，為了克服這些力和采收非常大量的原油或?yàn)?了減少殘留的原油飽和度，必須使毛細(xì)管數(shù)增加三個(gè)數(shù)量級(jí)（至KT 3或KT4)。在超重原油 和重質(zhì)原油的情況下，殘留的原油飽和度可為多達(dá)90%或更多。
[0031] 為了使毛細(xì)管數(shù)增加至KT4至KT3的范圍，根據(jù)方程式，可增加流體的粘度或速 率，或可使界面張力從30(原油-水的近似界面張力）下降至KT 3-l(T4mN/m。增加流體速 率的任何嘗試涉及使用可能巖石結(jié)構(gòu)坍塌的高壓，因此嘗試高孔隙率的優(yōu)選路徑，和可能 導(dǎo)致溝槽。增加粘度也是不切實(shí)際的（與通過吸管吹蜂蜜類似）。所以，為了增加毛細(xì)管 數(shù)，必須減小捕獲的油的界面張力（IFT)。通過將有效的表面活性劑配方注入油層來減小 油-水系統(tǒng)的界面張力。根據(jù)本發(fā)明，將表面活性劑配方注入油層也可改變多孔介質(zhì)的濕 潤(rùn)性并且降低重質(zhì)原油或超重原油的粘度。結(jié)果，所有這些使得改善原油在油層中的移動(dòng) 性并且增加原油采收。
[0032] 可用各種表面活性劑獲得低的IFT，但是最佳表面活性劑取決于原油和油層條件 并且也必須滿足數(shù)個(gè)其他嚴(yán)格的必要條件。這些必要條件包括低滯留、與電解質(zhì)和聚合物 的兼容性、熱穩(wěn)定性、水性穩(wěn)定性、不與原油形成穩(wěn)定乳液（因?yàn)檫@可覆蓋孔），和低成本。 表面活性劑滯留的部分原因是由于吸附在巖石表面上。一般而言，表面活性劑配方難以具 備所有這些條件。
[0033] 表面活性劑混合物可用于在原油-水系統(tǒng)中獲得超低的界面張力。這是因?yàn)槔?表面活性劑混合物，在界面水平獲得了表面活性劑分子最有利的相互作用。從而，界面中 表面活性劑的吸附越大,獲得的界面張力的減少越大。有效的表面活性劑混合物可由長(zhǎng)鏈 (彡C 12)羧酸形成，因?yàn)楫?dāng)酸用堿性化合物（pH彡11)離子化時(shí)，獲得未離子化的酸和酸鹽 (羧酸鹽）的混合物。未離子化的酸可用作非離子表面活性劑和其鹽用作陰離子表面活性 劑和生產(chǎn)下述表面活性劑混合物，其當(dāng)它們吸附在油-水界面時(shí)，可產(chǎn)生超低的界面張力。 當(dāng)羧酸和其鹽之間的關(guān)系接近1時(shí)，獲得最佳配方。
[0034] 用脂肪酸/脂肪酸鹽混合物，當(dāng)它們注入油層時(shí)出現(xiàn)的一個(gè)主要問題是堿性化合 物與油層水中溶解的二價(jià)金屬，比如鈣和鎂（Ca+2和Mg+2)的相互作用形成不可溶的鹽，其沉 淀在油層中。當(dāng)這些鹽沉淀時(shí)，打破了表面活性劑混合物和堿性化合物之間的酸堿平衡