從極高鹽度的高溫地層中強化烴采收的方法和組合物的制作方法

專利名稱：從極高鹽度的高溫地層中強化烴采收的方法和組合物的制作方法
技術領域：
本發明大體涉及從烴地層采收烴的方法。更特別地，這里所描述的實施方案涉及強化烴采收的方法和用于其中的組合物，所述組合物特別設計用于其中貯層條件即鹽度、 硬度和溫度苛刻的烴地層中。
背景技術：
通過用一個或多個井穿透地層可以從含烴地層中采收烴。烴可以通過所述井流向地面。含烴地層的條件(如滲透率、烴濃度、孔隙率、溫度、壓力)可能影響由含烴地層產烴的經濟可行性。含烴地層可能會有天然能量(如氣、水)輔助烴移動到含烴地層表面。天然能量可能為水的形式。水可以施加壓力使烴移動到一個或多個生產井。氣體在含烴地層 (貯層)中的存在壓力可能足以使烴移動到一個或多個生產井。所述天然能量源可能隨時間而枯竭。可以應用補充采收方法連續從含烴地層中采收烴。所述補充方法的例子包括水驅、聚合物驅、堿驅、熱法、溶液驅或它們的組合。在化學強化油采收(EOR)中，通過表面活性劑實現殘余油飽和物的移動，所述表面活性劑產生足夠(超)低的原油/水界面張力(IFT)，以產生足夠多的毛細管克服毛細管力并使油流云力(I. Chatzis 禾口 N. R. Morrows 的‘‘Correlation of capillary number relationship for sandstone"，SPE Journal，第四卷，555-562 頁，1989 年)。但貯層具有不同的特征(原油類型、溫度和水組成-鹽度、硬度)和理想的是所添加的表面活性劑的結構與這些條件相匹配以得到低的IFT。另外，有希望的表面活性劑必須滿足其它重要的標準，包括低的持巖量、與聚合物的相容性、熱和水解穩定性及可接受的成本。應用含α -烯烴硫酸鹽的表面活性劑組分強化烴采收的組合物和方法是已知的。 US 4，488，976和US 4，537，253描述了含這樣一種組分的強化油采收組合物。應用內烯烴磺酸鹽強化烴采收的組合物和方法也是已知的。這種表面活性劑組合物在US 4，597，879 中有述。前述專利中描述的組合物的缺點是在某些貯層條件下鹽水的溶解度和二價離子耐受性不夠。此外，如果可以提高可在非常苛刻的鹽度、硬度和溫度條件下獲得的IFT，則是有利的。US 4，979，564描述了在應用低張力粘性水驅的強化油采收方法中應用內烯烴磺酸鹽。描述有用的可商購物質的實例為EN0RDET IOS 1720，這是aiell Oil Company確認為磺化C17_2(l內烯烴鈉鹽的產品。這種物質具有低的支化度。US 5，068，043描述了一種用于水驅的含石油酸皂的表面活性劑系統，其中應用了含C17_2(l或C2ch24內烯烴磺酸鹽的輔助表面活性劑。在Falls 等的〃 Field Test of Cosurfactant-enhanced Alkaline Flooding"， Society of Petroleum Engineers Reservoir Engineering, 1994 中，作者描述了在含有醇烷氧基化物表面活性劑的水驅組合物中應用C17_2(l或C2ch24內烯烴磺酸鹽，以保持組合物在環境溫度下為單相，且在貯層溫度下不會明顯影響性能。水的鹽度為約0. 氯化鈉。 還已知應用某些醇烷氧基硫酸鹽表面活性劑。這些物質單獨應用時在非常苛刻的鹽度、硬度和溫度條件下也具有缺點，這部分是因為某些醇烷氧基硫酸鹽表面活性劑在高溫(即高于約70°C)下不穩定。

發明內容
在一個實施方案中，烴可以產自具有極高鹽度及高溫和相對高硬度的含烴地層， 例如北海和中東的情況，使用的方法包括用含特別高分子量的內烯烴磺酸鹽的烴采收組合物處理至少一部分含烴地層。重新注入地層的來自含烴地層的鹽水可能在鹽度和硬度方面非常高。另外，海水也可以用作注入水。正如這里所應用的，“鹽度"指在水中溶解的鈉、 鉀、鈣和鎂的氯化物固體的量。正如這里所應用的，"水硬度“指水中二價離子(如鈣、 鎂)的濃度。正如這里所應用的，極高鹽度指鹽水含有13wt%或更高的氯化鈉，和高硬度指鹽水中鈣加鎂的濃度大于0.01wt%。正如這里所應用的，"高溫"指溫度高于約70°C。本發明提供這些極高鹽度的高溫含烴地層的處理方法，所述方法包括(a)向鹽水鹽度高于約13wt%和溫度高于約70°C的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物，其中所述組合物包含C15_18內烯烴磺酸鹽；和(b)使所述組合物與含烴地層中的烴相互作用。在一個實施方案中，所述烴采收組合物可以包括約l-75wt%的C15_w內烯烴磺酸鹽，優選為約10-40wt%，和更優選為約20-30wt%。在一個實施方案中，可以由含烴地層產出含烴組合物。所述含烴組合物可以包含烴、上述內烯烴磺酸鹽、增溶劑、甲烷、水、浙青質、 一氧化碳和氨的任意組合。在一個實施方案中，通過將烴采收組合物與水和/或來自地層的鹽水混合而向含烴地層提供所述烴采收組合物。優選地，所述烴采收組合物占總水和/或鹽水/烴采收組合物混合物(可注入流體)的約0.01-0. 75wt%。更重要的是在可注入流體中存在的實際活性物質的量(活性物質為表面活性劑，在這里為C15,內烯烴磺酸鹽)。因此，在可注入流體中內烯烴磺酸鹽的量可以為約0. 01-1. Owt %，優選為約0. 2-0. 5wt%。然后將可注入流體注入到含烴地層中。在一個實施方案中，可以由含烴地層產出含烴組合物。所述含烴組合物可以包含烴、內烯烴磺酸鹽、甲烷、水、浙青質、一氧化碳和氨的任意組合。


對本領域的熟練技術人員來說，在受益于如下實施方案的詳細描述并參考附圖的情況下，本發明的優點將變得很明顯。圖1描述了處理含烴地層的一個實施方案；圖2描述了處理含烴地層的一個實施方案；圖3比較了在高達16wt%的不同鹽度下50 50 C2(1_24/C15_18I0S共混物與單獨 C1H8IOS 的 IFT 結果。圖4比較了在高達25wt%的不同鹽度下單獨C15_18I0S的IFT結果。雖然本發明易于形成各種調整和替代形式，但其具體實施方案通過附圖中的實施例的方式給出，并將在此詳細描述。應該理解，附圖及其詳細描述不用于將本發明局限于所公開的特定形式，而是相反，用于涵蓋落在所附權利要求所定義的本發明實質和范圍內的所有調整、等價和替代方案。
具體實施例方式這里所應用的"平均碳數"由內烯烴磺酸鹽混合物中每種內烯烴磺酸鹽的碳原子數乘以其摩爾百分數和然后將所得乘積相加來確定。這里所應用的“C15_18內烯烴磺酸鹽”指內烯烴磺酸鹽的混合物，其中所述混合物的平均碳數為約16-17，和在所述混合物中至少50Wt%、優選至少75wt%、最優選至少90Wt% 的內烯烴磺酸鹽含有15-18個碳原子。這里所應用的"C2chm內烯烴磺酸鹽"指內烯烴磺酸鹽的混合物，其中所述混合物的平均碳數為約20. 5-23，和在所述混合物中至少50wt%、優選至少65wt%、最優選至少 75wt%的內烯烴磺酸鹽含有20-M個碳原子。可以通過穿透含烴地層的井而由烴地層產出烴。“烴"一般定義為主要由碳和氫原子形成的分子如油和天然氣。烴也可以包含其它元素，如鹵素、金屬元素、氮、氧和/或硫，但不限于此。由烴地層得到的烴可能包括油母巖、浙青、焦浙青、浙青質、油或它們的組合，但不限于此。烴可能位于地下的礦物基質內或與之相鄰。基質可能包括沉積巖、砂、沉積石英巖、碳酸鹽、硅藻土和其它多孔介質。“地層"包括一個或多個含烴層、一個或多個非烴層、上覆地層和/或下伏地層。“上覆地層"和/或"下伏地層"包含一種或多種不同類型的不可滲透物質。例如， 上覆地層/下伏地層可能包括巖石、頁巖、泥巖或濕/密碳酸鹽(即不含烴的不可滲透碳酸鹽)。例如，下伏地層可能包括頁巖或泥巖。在有些情況下，上覆地層/下伏地層可能略微可滲透。例如，下伏地層可能包含可滲透礦物質如砂石或石灰石。在一些實施方案中，至少一部分含烴地層可能存在于地表下小于或大于1000英尺處。含烴地層的性能可能影響烴如何流過下伏地層/上覆地層進入一個或多個生產井中。所述性能包括地層的孔隙率、滲透率、孔徑分布、表面面積、鹽度或溫度，但不限于此。 上覆地層/下伏地層的性能與烴性能如毛細管壓力(靜態)特征和相對滲透率(流動)特征組合，可能影響烴移動通過含烴地層。含烴地層的滲透率可能隨地層組成而變。相對可滲透地層可能包括夾帶在例如砂或碳酸鹽中的重烴。這里所應用的"相對可滲透"指平均滲透率為10毫達西或更大的地層或其部分。這里所應用的"相對低滲透率"指平均滲透率小于約10毫達西的地層或其部分。1達西等于約0. 99平方微米。地層的不可滲透部分通常具有小于約0. 1毫達西的滲透率。在一些情況下，相對可滲透地層的部分或所有烴部分可能主要包括不含支撐礦物顆粒骨架和僅有漂浮(或沒有)礦物質的重烴和/或焦油(如浙青湖)。在含烴地層中可能存在不同密度的流體(如氣體、水、烴或它們的組合)。含烴地層中的流體混合物可能按流體密度在下伏地層和上覆地層之間形成層。在含烴地層中，氣體可能形成頂層，烴可能形成中間層，和水可能形成底層。流體可能以不同的量存在于含烴地層中。地層中流體間的相互作用可能在流體間產生界面或邊界。通過流體與地層間的相互作用可能在流體與地層間產生界面或邊界。通常，氣體不會與含烴地層中的其它流體形成邊界。在一個實施方案中，第一邊界可能在水層和下伏地層之間形成。第二邊界可能在水層和烴層之間形成。第三邊界可能在含烴地層中不同密度的烴之間形成。在一些實施方案中，在含烴地層中可能存在具有多個邊界的多種流體。應該理解在含烴地層中可能存在流體之間及流體與上覆地層/下伏地層之間的邊界的多種組合。
采出流體可能干擾流體之間及流體與上覆地層/下伏地層之間的相互作用。從含烴地層移除流體時，不同流體層可能混合并形成混合流體層。混合流體在流體邊界處可能具有不同的相互作用。取決于混合流體邊界處的相互作用，采出烴可能變得困難。對流體和/或流體與上覆地層/下伏地層界面處的相互作用(例如能量水平)進行量化，可用于預測烴通過含烴地層的移動。地層中界面處流體之間相互作用(如混合)所需能量的量化可能很難測量。流體之間界面處能量水平的量化可以通過通常已知的技術(如旋滴界面張力儀)確定。界面處的相互作用能量要求可以稱為界面張力。正如這里所應用的，“界面張力"指在具有邊界的兩種或多種流體間存在的表面自由能。高的界面張力值(如大于約10達因/厘米)可能表示一種流體不能與第二種流體混合形成流體乳液。正如這里所應用的，“乳液"指一種不可混溶流體在第二種流體中通過加入降低流體間界面張力的組合物以實現穩定性的分散體。流體間無法混合可能是由于兩種流體間高的表面相互作用能。較低的界面張力值 (如小于約1達因/厘米)可能表示兩種不可混溶流體間較低的表面相互作用。兩種不可混溶流體間較低的表面相互作用能可能導致兩種流體混合形成乳液。具有低界面張力值的流體可能由于降低的毛細管力而移動至井孔中，并隨后由含烴地層產出。含烴地層中的流體可能是濕的(例如在含烴地層中粘附于上覆地層/下伏地層上或鋪展在上覆地層/下伏地層上)。正如這里所應用的，"潤濕性“指流體在地層中在其它流體存在下鋪展或粘附于固體表面的偏好。確定烴地層潤濕性的方法由Craig， Jr.在"The Reservoir Engineering Aspects of Waterflooding" , 1971 Monograph Volume 3，Society of Petroleum Engineers中有述，該文獻在這里作為參考引用。在一個實施方案中，烴可以在氣或水存在下粘附于砂石上。基本被烴包覆的上覆地層/下伏地層可以稱為"油潤濕的"。由于含烴地層中極性和/或重烴(如浙青質)的存在，上覆地層/下伏地層可以是油潤濕的。地層組成(如二氧化硅、碳酸鹽或粘土)可以決定在上覆地層/下伏地層表面上吸附的烴量。在一些實施方案中，多孔和/或可滲透地層可以允許烴更容易地潤濕上覆地層/下伏地層。基本油潤濕的上覆地層/下伏地層可能抑制從含烴地層生產烴。在某些實施方案中，含烴地層的油潤濕部分可能位于地表下小于或大于1000 英尺處。烴地層可能包含水。水可以與下伏地層的表面相互作用。正如這里所應用的，“ 水潤濕"指在上覆地層/下伏地層的表面上形成水包覆層。水潤濕的上覆地層/下伏地層可能通過防止烴潤濕上覆地層/下伏地層而強化從地層生產烴。在某些實施方案中，含烴地層的水潤濕部分可能包括少量極性和/或重烴。含烴地層中的水可能包含礦物質(如含鋇、鈣或鎂的礦物質)和礦物鹽(如氯化鈉、氯化鉀、氯化鎂)。地層中水的鹽度和/或水的硬度可能影響含烴地層中的烴采收。正如這里所應用的，“鹽度"指水中溶解固體的量。正如這里所應用的，“水硬度"指在水中二價離子(如鈣、鎂)的濃度。水的鹽度和硬度可以由通常已知的方法(如電導率法、滴定法)來確定。當含烴地層中水的鹽度增加時，烴和水之間的界面張力可能增加，和流體可能變得更難生產。含烴地層的處理可以基于多種因素進行選擇，例如地層中含烴層的厚度、估計的液體產量、地層位置、地層鹽度、地層溫度和含烴層深度，但不限于這些因素。最初，天然的地層壓力和溫度可能足以使烴流入井孔并流出地面。含烴地層的溫度可以為約0-300°C。 本發明涉及處理高溫含烴地層即溫度高于約70°C的地層的方法。本發明的組合物可以在較低溫度下應用，但特別有利的是在高溫下應用，這是因為內烯烴磺酸鹽在所述溫度下是穩定的。隨著從含烴地層產出烴，地層中的壓力和/或溫度可能會降低。可以應用各種形式的人工提升(如泵、注氣)和/或加熱以從含烴地層中連續生產烴。隨著地層烴的枯竭，從含烴地層中生產想要的烴可能變得不經濟。由于烴的粘度和在含烴地層孔中流體的毛細管效應，可能難以使含烴地層中保留的殘余烴移動。正如這里所應用的，“毛細管力"指流體與至少一部分含烴地層之間的吸引力。在一個實施方案中，可以通過增加含烴地層中的壓力克服毛細管力。在其它實施方案中，可以通過降低含烴地層中流體間的界面張力克服毛細管力。降低含烴地層中毛細管力的能力可能取決于許多因素，包括含烴地層溫度、含烴地層中水的鹽度和含烴地層中烴的組成，但不限于此。隨著產出率降低，可能采用附加方法來使含烴地層更加經濟可行。這些方法可以包括向烴地層加入水源(如鹽水、蒸汽)、氣源、聚合物源、單體源或它們的任意組合，以增強烴的移動性。在一個實施方案中，可以用水驅處理含烴地層。水驅可以包括通過注入井向一部分含烴地層中注入水。至少一部分地層的水驅可以使一部分含烴地層水潤濕。含烴地層的水潤濕部分可以通過已知方法加壓，并且可以應用一個或多個生產井收集水/烴混合物。 但所述水層可能不會與烴層有效混合。可能由于水和烴之間高的界面張力使混合效率較差。可以通過利用可以使烴移動至一個或多個生產井的聚合物和/或單體處理含烴地層來強化含烴地層的開采。聚合物和/或單體可以降低含烴地層孔中水相的流動性。水流動性降低可能使烴更容易移動通過含烴地層。聚合物包括聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、烯屬共聚物、生物聚合物、羧甲基纖維素、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸酯、聚乙烯吡咯烷酮、AMPS(2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸酯)或它們的組合，但不限于此。烯屬共聚物的例子包括丙烯酸和丙烯酰胺、丙烯酸和月桂基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯和丙烯酰胺的共聚物。生物聚合物的例子包括黃原膠和瓜耳膠。在一些實施方案中，聚合物可以在含烴地層中原位交聯。在其它實施方案中，聚合物可以在含烴地層中原位產生。用于油采收的聚合物及聚合物制備在如下文獻中有述^iang等人的題為"Method For Making Hydrophobically Associative Polymers,Methods of Use and Compositions"的 US6, 427，268 ;Wang 的題為〃 Foam Drive Method"的 US 6, 439, 308 ； Smith 的題為"Permeability Modifying Composition For Use In Oil Recovery"的 US 5,654,261 ;Surles 等的題為〃 Formation Treating “的 US 5, 284, 206 ；Surles ^ 的題為〃 Formation Treating"的 US5, 199，490 ；和 Morgenthaler 等的題為〃 Profile Control In Enhanced Oil Recovery"的US 5，103，909，所有這些文獻在這里均作為參考引用。烴采收組合物在一個實施方案中，可以向含烴地層提供烴采收組合物。在本發明中，所述組合物包含特定的內烯烴磺酸鹽。內烯烴磺酸鹽在化學上適合于E0R，原因是由于它們是具有不同鏈長度的表面活性劑的復雜混合物，它們不傾向于形成有序結構/液態晶體(這可能是主要原因，因為有序結構傾向于使烴地層中的巖石結構堵塞)。內烯烴磺酸鹽不傾向于吸附在貯層巖石表面上，這是因為所述表面與表面活性劑間的負-負電荷排斥力。應用堿進一步降低表面活性劑的吸附傾向，而且降低損失意味著可以應用更低濃度的表面活性劑，從而使得過程更經濟。正如上面詳細討論的，本發明對于具有極高鹽度和高溫特征的含烴地層特別有用，如在北海或中東的許多地層。來自這些含烴地層的鹽水可能含有大于約13wt%的氯化鈉，和在所述鹽水中鈣加鎂硬度大于0. 01wt%。溫度高于約70°C。本發明的烴采收組合物設計用來生產用于這些含烴地層及用于這些地層中的鹽水的最好的內烯烴磺酸鹽采收組合物。當所述鹽度大于約13wt%時，優選的組合物包含 C15_18內烯烴磺酸鹽。通常，油田在100°C下不會具有高于約25wt%的鹽度。內烯烴是雙鍵位于碳鏈上除終端碳原子外任何位置上的烯烴。直鏈內烯烴在任何雙鍵碳原子上或與雙鍵碳原子相鄰的任何碳原子上均不具有任何烷基、芳基或脂環族支鏈。由α-烯烴異構化產生的典型商購產品主要是直鏈的，并且每個分子具有低的平均支鏈數。在一個實施方案中，烴采收組合物可以包含約l-75wt%的C15_18內烯烴磺酸鹽，優選為約10-40Wt%，和更優選為約20-30Wt%。在一個實施方案中，可以由含烴地層產出含烴組合物。含烴組合物可以包含烴、上述內烯烴磺酸鹽、增溶劑、甲烷、水、浙青質、一氧化碳和氨的任意組合。組合物的剩余部分可以包含水、低分子量醇、有機溶劑、烷基磺酸鹽、芳基磺酸鹽、 鹽水或它們的組合，但不限于此。低分子量醇包括甲醇、乙醇、丙醇、異丙醇、叔丁醇、仲丁醇、丁醇、叔戊醇或它們的組合，但不限于此。有機溶劑包括甲乙酮、丙酮、低級烷基溶纖劑、 低級烷基卡必醇或它們的組合，但不限于此。烴采收組合物的制備用于制備本發明的內烯烴磺酸鹽的內烯烴可以通過骨架異構化來制備。制備內烯烴的合適方法包括在如下文獻中描述的那些:US5, 510，306,5, 633，422,5, 648，584、 5，648，585、5，849，960 *EP0，830，315 Bi，所有這些文獻在這里作為參考全文引用。在合適的反應溫度、壓力和空速下，在氣相中使包含至少一種直鏈烯烴的烴物流與合適的催化劑如上述專利中描述的催化沸石接觸。通常，合適的反應條件包括溫度為約200-650°C、烯烴分壓高于約0. 5大氣壓和總壓為約0. 5-10. 0大氣壓或更高。優選地，本發明的內烯烴在約0. 5-2大氣壓的烯烴分壓下在約200-500°C的溫度下制備。通常已知的是內烯烴比α -烯烴更難磺化(參見〃 Tenside Detergents" 22 (1985) 4，193-195 頁)。在題為"Why Internal Olefins are Difficult to Sulfonate"的文章中，作者描述了應用降膜反應器對各種商購和實驗室生產的內烯烴進行磺化，內烯烴給出低于90%的轉化率，并且他們進一步指出必須將SO3 內烯烴的摩爾比提高至高于1.6 1，以達到高于95%的轉化率。另外，所得的產品顏色很深，并且具有極高濃度的二-和多-磺化產品。US 4，183，867和US 4，M8，793 (在這里作為參考引用)公開了可用來制備本發明的支化內烯烴磺酸鹽的方法。所述方法在用于制備淺色內烯烴磺酸鹽的降膜反應器中實施。在所述方法中，未反應內烯烴的量分別為10-20%和至少20%，和必須采取特定措施來移除未反應的內烯烴。應用前，所述分別含有10-20%和至少20%未反應內烯烴的內烯烴磺酸鹽必須進行純化。因此，具有理想的淺色和理想的低游離油含量的內烯烴磺酸鹽的制備相當困難。按EP 0, 351,928 Bl中公開的方法可以避免這些困難，該專利在這里作為參考引用。可用于制備用于本發明的內烯烴磺酸鹽的方法包括如上所述在膜反應器中使內烯烴與磺化劑反應，反應時磺化劑與內烯烴的摩爾比為1 1-1.25 1，同時用溫度不超過35°C的冷卻介質冷卻反應器，直接中和磺化步驟得到的反應產物，和在不去除未反應內烯烴的情況下使中和的反應產物水解。在制備衍生自內烯烴的磺酸鹽時，內烯烴與磺化劑反應形成β -磺內酯和一些烷基磺酸，所述磺化劑可以是三氧化硫、硫酸或發煙硫酸。所述膜反應器優選為降膜反應器。使反應產物中和和水解。在某些情況下，例如老化時，β -磺內酯轉化為Y -磺內酯，后者可以轉化為S-磺內酯。中和和水解后，得到Y-羥基磺酸鹽和δ-羥基磺酸鹽。 這兩種磺內酯的缺點在于它們比磺內酯更難水解。因此，在大多數實施方案中，優選在沒有老化的條件下進行。水解后，磺內酯得到羥基磺酸鹽。這些物質不必除去，因為它們形成有用的表面活性劑結構。冷卻介質優選為水，其溫度不超過35°C，特別是0_25°C。取決于環境，也可以應用較低的溫度。然后將反應混合物進料至中和水解單元。中和/水解利用水溶性堿如氫氧化鈉或碳酸鈉來實施。由鉀或銨衍生的相應堿也是合適的。來自降膜反應器的反應產物的中和通常利用過量堿來實施，所述過量按酸組分計算。通常，中和在0-80°C的溫度下實施。水解可以在100-250°C的溫度下實施，優選為130-200°C。水解時間通常可以為5分鐘到4小時。 堿解可以利用堿(土)金屬的氫氧化物、碳酸鹽、碳酸氫鹽和胺化合物來實施。所述方法可以間歇、半連續或連續進行。所述反應通常降膜反應器中實施，其中所述降膜反應器通過在反應器外壁上流過冷卻介質而冷卻。在反應器的內壁上，內烯烴向下流動。三氧化硫被進入反應器的氮、空氣或任何其它惰性氣體物流稀釋。按載氣體積計，三氧化硫的濃度通常為2-5Vol%。在制備本發明的由烯烴衍生的內烯烴磺酸鹽時，需要在中和水解步驟中使反應產物與含水堿非常充分地混合。例如這可以通過有效攪拌或加入極性助溶劑(如低級醇)或加入相轉移劑來實現。注入烴采收組合物烴采收組合物可以與至少一部分含烴地層中的烴相互作用。與烴的相互作用可以降低烴與含烴地層中一種或多種流體間的界面張力。在其它實施方案中，烴采收組合物可以降低烴與含烴地層的上覆地層/下伏地層之間的界面張力值。界面張力降低可以使至少一部分烴移動通過含烴地層。可以應用已知技術評價烴采收組合物降低烴和流體的混合物的間界面張力的能力。在一個實施方案中，可以應用旋滴界面張力儀確定烴和水的混合物的界面張力值。可以向烴/水混合物中加入一定量的烴采收組合物，和確定所得流體的界面張力值。低的界面張力值(如小于約1達因/厘米)可能表示所述組合物降低了烴和水之間的至少一部分表面能。表面能降低可能表示至少一部分烴/水混合物可以移動通過至少一部分含烴地層。在一個實施方案中，可以向烴/水混合物中加入烴采收組合物，和可以確定界面張力值。所述界面張力優選小于約0. 1達因/厘米。超低界面張力值(如小于約0. 01達因/厘米)可能表示烴采收組合物降低了烴與水之間的至少一部分表面張力，從而至少一部分烴可以移動通過至少一部分含烴地層。與已經用導致地層中流體的界面張力值大于 0. 01達因/厘米的組合物處理過的烴相比，在超低界面張力下至少一部分烴可以更容易地移動通過至少一部分含烴地層。向含烴地層中的流體中加入導致超低界面張力值的烴采收組合物可以增加烴的產出效率。含烴地層中烴采收組合物的濃度可以最小化，以最小化生產期間使用的成本。在處理含烴地層的方法的實施方案中，如圖1所示，可以通過注入井110向含烴地層100提供(如注入)包含內烯烴磺酸鹽的烴采收組合物。烴地層100可以包括上覆地層 120、烴層130和下伏地層140。注入井110可以包括允許流體在不同深度水平下流過含烴地層100的開口 112。在某些實施方案中，烴層130可以在地表下小于1000英尺處。在一些實施方案中，含烴地層100的下伏地層140可以是油潤濕的。在其它實施方案中，在含烴地層100中可以存在低鹽度水。可以基于含烴地層中存在的烴，向所述地層提供一定量的烴采收組合物。但烴采收組合物的量可能太小以至于無法應用已知的輸送技術(如泵)精確輸送至含烴地層。為了利于向含烴地層輸送少量烴采收組合物，可以將烴采收組合物與水和/或鹽水組合產生可注入流體。在一個實施方案中，在向北海含烴地層提供烴采收組合物時，將烴采出組合物與來自從中提取烴的地層的鹽水混合，然后將所述混合物注入含烴地層中。在一個實施方案中，通過將烴采出組合物與來自含烴地層100的鹽水混合而向所述地層提供烴采收組合物。優選地，烴采收組合物占總的水和/或鹽水/烴采收組合物混合物(可注入流體)的約0.01-2. 00wt%。更重要的是在可注入流體中存在的實際活性物質的量(活性物質為表面活性劑，在這里為C15,內烯烴磺酸鹽)。因此，在可注入流體中內烯烴磺酸鹽的量可以為約0. 01-1. 0wt%，優選為約0. 2-0. 5wt%。然后將可注入流體注入到含烴地層中。烴采收組合物可以與烴層130中的至少一部分烴相互作用。烴采收組合物與烴層 130之間的相互作用可以降低不同烴之間的至少一部分界面張力。烴采收組合物也可以降低地層中一種或多種流體(如水、烴)與下伏地層140之間、地層中一種或多種流體與上覆地層120之間或它們的組合的至少一部分界面張力。在一個實施方案中，烴采收組合物可以與至少一部分烴及地層中至少一部分一種或多種其它流體相互作用，以降低烴與一種或多種流體之間的至少一部分界面張力。界面張力降低可以允許至少一部分烴與地層中至少一部分一種或多種流體形成乳液。烴與一種或多種流體之間的界面張力值可以利用烴采收組合物改變至小于約0. 1達因/厘米的值。 在一些實施方案中，烴與地層中其它流體之間的界面張力值可以利用烴采收組合物降低至小于約0. 05達因/厘米。在其它實施方案中，烴與地層中其它流體之間的界面張力值可以利用烴采收組合物降低至小于0. 001達因/厘米。至少一部分烴采收組合物/烴/流體混合物可以移動至生產井150。從生產井150得到的產品可以包含烴采收組合物的各組分(如長鏈脂肪醇和/或長鏈脂肪酸鹽)、甲烷、 一氧化碳、水、烴、氨、浙青質或它們的組合，但不限于此。在將烴采收組合物加入到含烴地層后，含烴地層100的烴產出可以增加約50%以上。在某些實施方案中，含烴地層100可以用烴脫除流體預處理。烴脫除流體可以由水、蒸汽、鹽水、氣體、液體聚合物、泡沫聚合物、單體或它們的混合物組成。在將烴采收組合物提供給地層前，可以應用烴脫除流體處理地層。在一些實施方案中，含烴地層100可能在地表下小于1000英尺處。在某些實施方案中，在注入到含烴地層100之前，可以將烴脫除流體加熱。烴脫除流體可以降低地層中至少一部分烴的粘度。地層中至少一部分烴的粘度降低可以強化至少一部分烴向生產井150的移動。在含烴地層100中的至少一部分烴已經移動后，重復注入相同或不同的烴脫除流體可能不能有效使烴移動通過含烴地層。移動效率低可能是由于烴脫除流體在含烴地層100中形成了更易滲透區域。烴脫除流體可以流過含烴地層100中的可滲透區域，而不與存留的烴相互作用及使所述烴移動。因此，吸附到下伏地層140上的較重烴的置換量將會隨時間降低。最后，所述地層可能被認為是低產出的或者生產烴在經濟上不理想。在某些實施方案中，在用烴脫除流體處理含烴地層之后，注入烴采收組合物可以強化吸附到下伏地層140上的較重烴的移動。烴采收組合物可以與烴相互作用，以降低烴與下伏地層140之間的界面張力。界面張力降低有可能使烴移動至生產井150并從中產出。在一些實施方案中，從生產井150產出的烴可能包含烴采收組合物的至少一部分組分、 注入到井中用于預處理的烴脫除流體、甲烷、二氧化碳、氨或它們的組合。向至少部分低產出的含烴地層中加入烴采收組合物可以延長含烴地層的開采壽命。向含烴地層中加入烴采收組合物后，含烴地層100的烴產出可以增加約50%以上。增加烴產出可以增加含烴地層的經濟可行性。烴采收組合物與地層中至少一部分烴之間的相互作用可以降低烴與下伏地層140 之間的至少一部分界面張力。至少一部分界面張力降低可以使至少一部分烴移動通過含烴地層100。但至少一部分烴的移動可能并不是經濟上可行的速率。在一個實施方案中，在用烴采收組合物處理地層后，可以通過注入井110向烴地層100注入聚合物和/或單體，以增強至少一部分烴通過地層的移動。合適的聚合物包括由 Ciba Specialty Additives (Tarrytown, New York)制備的CIBA ALC0FL00D 、由 Tramfloclnc. (Temple, Arizona)制備的Tramf IOC*、禾口由 Chevron Phillips Chemical Co. (The Woodlands, Texas)制備的HE 聚合物。烴、烴采收組合物和聚合物之間的相互作用可以增強地層中剩余的至少一部分烴至生產井150的移動。組合物的內烯烴磺酸鹽是熱穩定的，并且可以在寬的溫度范圍內應用。由于內烯烴磺酸鹽高的熱穩定性，烴采收組合物可以加入到平均溫度高于約70°C的部分含烴地層 100 中。在一些實施方案中，烴采收組合物可以與至少一部分烴脫除流體(如水、聚合物溶液)組合產生可注入流體。如圖2所示，烴采收組合物可以通過注入井110注入到含烴地層100中。烴采收組合物與地層中烴的相互作用可以降低烴與下伏地層140之間的至少一部分界面張力。至少一部分界面張力降低可以使至少一部分烴移動至含烴地層100的選定區域160形成烴池170。至少一部分烴可以由含烴地層100的選定區域內的烴池170產出O在其它實施方案中，至少一部分烴至選定區域160的移動速率可能在經濟上不可行。可以向烴地層100注入聚合物，以增強至少一部分烴通過地層的移動。至少一部分烴、 烴采收組合物和聚合物之間的相互作用有可能增強至少一部分烴至生產井150的移動。在一些實施方案中，烴采收組合物可以包含無機鹽(如碳酸鈉(Na2CO3)、氯化鈉 (NaCl)或氯化鈣(CaCl2))。加入無機鹽有可能有助于烴采收組合物分散在整個烴/水混合物中。烴采收組合物的強化分散可以降低烴與水界面間的相互作用。相互作用降低可以降低混合物的界面張力，并提供更具流動性的流體。實施例實施例1制備包含C15_18/C2(1_24內烯烴磺酸鹽共混物和只包含C15_18內烯烴磺酸鹽的烴采收組合物，并比較不同組合物的界面張力測量值。如下所述對這些內烯烴進行磺化和測試。C2ch24內烯烴(由α -烯烴制備)為只有偶數碳的烯烴的混合物，和其平均碳數為 20. 7。總烯烴的4-5%為C18內烯烴(18個碳原子)、59-61%為C20,29-31 %^ C22、和3-8% 為C24。92%的內烯烴具有20- 個碳原子。C15_18內烯烴為奇數碳烯烴和偶數碳烯烴的混合物，和其平均碳數為16. 3。C14烯烴為總數的 1%，C15 為 25%，C16^ 27%, C17 為 27%，Q8 為 20%，和 C19 < 1%。96%的內烯烴具有15-18個碳原子。在圖3和圖4中給出了在不同鹽度下的組合物和界面張力測量值。通過將烴采收組合物與在理想鹽度水平下的鹽水混合得到0. 2wt%的活性溶液來制備所述組合物。應用得克薩斯大學的旋滴界面張力儀(UTSDIT) 500型來確定烴/烴采收組合物/ 水混合物的界面張力值。將3微升(yL)的正十二烷液滴置入包含烴采收組合物/鹽水溶液的玻璃毛細管中，使鹽水與烴的體積比為400。將所述管子放入旋滴設備中，然后蓋上蓋子。迅速開動電機旋轉所述管子以在管子內形成圓柱狀液滴(例如6-12ms/rev)。液滴長度可以大于或等于液滴寬度的4倍。將毛細管和液滴加熱至不同溫度(等于以及高于25、 50、75和98°C )。對液滴進行錄像，用于隨后回放以測量液滴尺寸及應用Optima 系統計算液滴與組合物/鹽水之間的界面張力。測量的時間范圍為約0. 1-1. 0小時，以實現液滴平衡。作為80分鐘測試期內的平均值以達因/厘米記錄界面張力。由圖3可以看出，C2Q_24I0S/C15_18I0S共混物在90°C下在高達約13wt%的鹽度下得到低的IFT (小于0. 1達因/厘米)，但在16wt%下IFT明顯高于0. 1達因/厘米，而本發明的C15_w內烯烴磺酸鹽在16wt%下產生明顯更低的IFT。圖4表明本發明的C15_w內烯烴磺酸鹽在寬范圍的極高鹽度--13-25wt%下均得到小于0. 1達因/厘米的IFT。圖4所述實施例中應用的原油為來自Norske Hydro的北海原油。實施例2實施附加實驗以測量不同烴與C15,內烯烴磺酸鹽的接觸效果。這些測試不同于實施例1進行，和應用相態行為測試確定表面活性劑/鹽水/油組合物的最佳鹽度和溶解參數。在這些測試中，當表面活性劑體系與烴混合形成油相、水相和中間相三相時，確定最理佳相態行為。中間相是一種微乳液，和包含大部分表面活性劑及部分油和水。相態行為測試在90°C的理想溫度下在烘箱中在經鑒定的壓力管中實施。將表面活性劑溶解或分散在一些氯化鈉混合物中。氯化鈉和表面活性劑的混合物與烴按一比一(體積基準)混合，并在90°c下貯存。使共混物達到平衡，并記錄相體積。應用簡化的Chim-Huh關系式計算界面張力。溶解參數定義為水或油體積與表面活性劑體積的商(SP|=νΛ/ν<ΒΜ)。最佳鹽度對應于形成Winsor III類乳液時的鹽度，和該鹽度對應于界面張力最小值。在90°C下進行測試。結果示于表 1中。表 權利要求
1.一種極高鹽度的高溫含烴地層的處理方法，所述方法包括(a)向鹽水鹽度高于約13wt%和溫度高于約70°C的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物，其中所述組合物包含C15_18內烯烴磺酸鹽；和(b)使所述組合物與含烴地層中的烴相互作用。
2.權利要求1的方法，其中向含烴地層提供烴采收組合物時，首先將所述烴采收組合物與水和/或來自有待于從中提取烴的地層的鹽水混合形成可注入流體，其中所述內烯烴磺酸鹽占可注入流體的約0. 01-1. Owt %，更優選為約0. 2-0. 5wt%，和然后將所述可注入流體注入到地層中。
3.一種極高鹽度的高溫含烴地層的處理方法，所述方法包括(a)向鹽水鹽度高于約13wt%和溫度高于約70°C的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物，其中所述組合物包含平均碳數為約16-17的內烯烴磺酸鹽，和至少50wt%、優選至少75wt%、最優選至少90wt%的內烯烴磺酸鹽含有約15-18個碳原子；和(b)使所述組合物與含烴地層中的烴相互作用。
4.權利要求3的方法，其中向含烴地層提供烴采收組合物時，首先將所述烴采收組合物與水和/或來自有待于從中提取烴的地層的鹽水混合形成可注入流體，其中所述內烯烴磺酸鹽占可注入流體的約0. 1-1. Owt %，更優選為約0. 2-0. 5wt%，和然后將所述可注入流體注入到地層中。
5.權利要求1的方法，其中向鹽水鹽度高于約Hwt%和溫度高于約70°C的至少一部分含烴地層提供所述烴采收組合物。
6.權利要求1的方法，其中向鹽水鹽度高于約15wt%和溫度高于約70V的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物。
7.權利要求3的方法，其中向鹽水鹽度高于約和溫度高于約70°C的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物。
8.權利要求3的方法，其中向鹽水鹽度高于約15wt%和溫度高于約70°C的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物。
全文摘要
描述了一種極高鹽度的高溫含烴地層的處理方法。所述方法包括(a)向鹽水鹽度高于約13wt％和溫度高于約70℃的至少一部分含烴地層提供烴采收組合物，其中所述組合物包含C15-18內烯烴磺酸鹽；和(b)使所述組合物與含烴地層中的烴相互作用。
文檔編號C09K8/584GK102449103SQ201080024047
公開日2012年5月9日 申請日期2010年4月14日 優先權日2009年4月16日
發明者J·P·什米特, J·R·什米特, J·R·巴爾尼斯, K·H·蘭尼, P·G·施帕科夫, T·C·賽姆普 申請人:國際殼牌研究有限公司