專利名稱：高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開采中的應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提出了一種高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開采中的應(yīng)用，屬表面活性劑
背景技術(shù)：
在稠油開采中，注蒸汽熱采是主要的開采方式，高溫蒸汽加熱油層，大幅度降低原油粘度，同時消除近井地帶油層堵塞，減少原油流動阻力而增加產(chǎn)量。但是由于儲油層的層間、層內(nèi)非均質(zhì)性普遍存在，而蒸汽的密度和粘度均很低，因此重力超覆和粘性指進(jìn)嚴(yán)重影響其效果。前者是由于蒸汽比油的密度小，從而使蒸汽超越油墻，后者則是因為蒸汽的粘度比油的粘度小，形成通道或舌進(jìn)，因此蒸汽繞過油帶，發(fā)生汽竄。蒸汽的超覆和汽竄很容易發(fā)生，產(chǎn)生不均勻的垂直掃油效率，導(dǎo)致地層中剩余殘余油飽和度高，蒸汽波及系數(shù)小，驅(qū)油效果和采收率降低，因此解決蒸汽驅(qū)油過程中的流度問題、提高蒸汽的波及系數(shù)是提高稠油熱采采收率的關(guān)鍵。
國外多年來的研究和現(xiàn)場試驗表明，驅(qū)油體系的流度問題可通過注蒸汽泡沫的形式得到改善。泡沫不僅可選擇性地控制流度，改善注入流體在非均質(zhì)油藏中的驅(qū)替狀況，降低儲層中高滲透層流體的錐進(jìn)，還可在注蒸汽熱采中調(diào)整油層吸汽剖面，封堵蒸汽汽竄通道，提高蒸汽波及系數(shù)，提高采收率。國內(nèi)外現(xiàn)場試驗均已證明，泡沫能明顯地增加蒸汽驅(qū)的效率，采用泡沫劑作為調(diào)剖劑及油/水選擇性封堵劑應(yīng)用于驅(qū)油均具有良好的效果，并已取得可觀的經(jīng)濟效益，成為化學(xué)法提高稠油采收率的有效手段之一。
目前泡沫的產(chǎn)生主要采用機械注氣的方式，將氮氣或二氧化碳等惰性氣體直接充氣于泡沫劑溶液中，然后注入地層。機械法注氣成本較高；氣體引進(jìn)的速度快，不易控制；生成的泡沫直徑較大且不均勻，影響了泡沫的穩(wěn)定性；注入過程中容易導(dǎo)致注入端氣堵，注入壓力劇增，影響施工。另外，普通的泡沫劑無法在高溫下形成穩(wěn)定的泡沫，不能用做高溫封堵調(diào)剖體系。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明提供一種高溫地層自生泡沫組合物。
本發(fā)明的目的之二是提供該自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用。
高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.含N的還原劑，B.含N的氧化劑，C.為泡沫劑，是碳鏈長度C12～C24的α-烯烴磺酸鹽，或者二烷基二苯醚二磺酸鹽，D.水。
其中B與A的摩爾比為1∶1.5-2.5，B與A的加入總量根據(jù)具體的地層情況和管道安全措施而定，一般濃度在10～30％wt，所用C組分泡沫劑的加入量濃度0.2～1.5％wt，余量為水。
以上組分分別存放。
本發(fā)明高溫地層自生泡沫組合物用于石油的稠油開采。使用前將各種組分按比例加水溶解為液體。先將還原劑A和氧化劑B常溫下按比例加入水中攪拌使溶解，然后加入泡沫劑C，控制攪拌速度，避免產(chǎn)生大量氣泡，攪拌均勻即可。
高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，采用前置液的方式注入該自生泡沫組合物，注入高溫蒸汽后引發(fā)，其反應(yīng)式如下
高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，具體實施步驟如下a、高溫地層自生泡沫組合物的制備如前所述；b、接井口，井口必須接單流閥，再連高壓軟管，試壓25Mpa不刺不漏；c、注液施工，注入速度0.4-0.6m3/min，注入10-20m3自生泡沫組合物作為前置液，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，此劑量可適量增減；d、注高溫蒸汽；e、其后生產(chǎn)與正常注蒸汽熱采工藝相同，注入蒸汽的量以及燜井時間根據(jù)具體的井深、油層性質(zhì)、原油粘度、井筒熱損失等按本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)設(shè)計。
本發(fā)明選用能產(chǎn)生N2和CO2等氣體的化學(xué)反應(yīng)，反應(yīng)的起始受溫度的控制，自生泡沫組合物含有耐高溫、抗高鹽并具有高油/水界面活性和高泡沫穩(wěn)定性的表面活性劑。在常溫下將一定質(zhì)量濃度的自生泡沫組合物注入地層，注入蒸汽后引發(fā)反應(yīng)，在地層中自發(fā)產(chǎn)生穩(wěn)定的泡沫，泡沫封堵防止汽竄，提高高溫蒸汽的波及系數(shù)，并提高吸油效率和促使原油有效分散，從而大幅度提高稠油采收率。
N2作為發(fā)泡氣體，兼有氣驅(qū)和泡沫驅(qū)的作用；CO2作為發(fā)泡氣體，兼有混相驅(qū)和泡沫驅(qū)的作用；由于NH3水溶性強，起泡作用不強，但其水溶液顯堿性，與堿水驅(qū)類似，使油中天然酸性成分轉(zhuǎn)變?yōu)楸砻婊钚晕镔|(zhì)，發(fā)揮界面活性。
本發(fā)明自生泡沫組合物用于油田開發(fā)中的蒸汽驅(qū)泡沫調(diào)剖，將自生泡沫組合物注入地層，產(chǎn)生的泡沫可以增大氣流通道的壓力梯度，但不堵塞通道，使蒸汽流度得到控制；泡沫的粘滯性可堵塞高滲透帶的通道，泡沫流經(jīng)蒸汽驅(qū)掃過的枯竭地帶時阻力大，難以流動，而在含油飽和度高的地帶阻力小，易于流動，從而實現(xiàn)控制蒸汽流向。
本發(fā)明自生泡沫組合物還用于油田開發(fā)中蒸汽吞吐多輪次后提高采收率，將自生泡沫組合物液體注入地層，產(chǎn)生泡沫，泡沫封堵高滲透帶的通道，提高蒸汽波及系數(shù)，提高采收率。
本發(fā)明自生泡沫組合物用于常規(guī)油藏開發(fā)中的泡沫驅(qū)油，將自生泡沫組合物液體注入地層，根據(jù)泡沫在多孔介質(zhì)中的滲流特性，泡沫優(yōu)先進(jìn)入大孔道，增加流動阻力，當(dāng)阻力增大到一定程度后，泡沫選擇流入小孔道，由于小孔道中含油飽和度高，泡沫穩(wěn)定性差，導(dǎo)致泡沫在高低滲透率油層內(nèi)均勻推進(jìn)，由于泡沫還有一定的洗油能力，因而能提高原油采收率。
本發(fā)明自生泡沫組合物還用于油田開發(fā)中的泡沫調(diào)剖堵水，根據(jù)需要將自生泡沫液注入地層，由于泡沫的賈敏效應(yīng)，可以改變吸水層內(nèi)的滲流方向和吸水剖面，從而擴大注入水的波及體積，減緩主要水流方向的水線推進(jìn)速度和吸水量，提高驅(qū)替體系的驅(qū)油效率。
本發(fā)明自生泡沫組合物還用于油田開發(fā)中的泡沫壓裂，運用自生泡沫作為壓裂液，它具有粘度大、慮失低有利于造縫、攜砂能力強和返排快而徹底等優(yōu)點，而且對地層幾乎無傷害。
本發(fā)明自生泡沫組合物還用于油田開發(fā)中的清洗作業(yè)，清洗井筒和輸油管線時，將自生氣液注入井筒，產(chǎn)生泡沫，有機垢會隨著泡沫流體一起上返，不會像普通洗凈那樣沉積到井底造成污染，而且現(xiàn)場實施非常方便。
本發(fā)明自生泡沫組合物還用于油田開發(fā)中的泡沫鉆井。泡沫流體密度低，可實現(xiàn)平衡或負(fù)壓鉆井，減少鉆井液漏失，對油層傷害小，井筒中流體靜液柱壓力低，可減輕對地層的軸向應(yīng)力，機械鉆速明顯提高。
本發(fā)明自生泡沫組合物耐高溫抗高鹽、具有良好的油/水界面活性、而且生成的泡沫有很好的高溫穩(wěn)定性。


圖1是泡沫驅(qū)油及封堵實驗裝置簡圖。其中1.鍋爐，2.注射泵，3.恒溫箱，4.注射泵，5.閥門，6.壓力和溫度傳感器，7.壓力和溫度傳感器，8.控壓閥，9.巖心管，10.混合室。
圖2是自生泡沫高溫封堵實驗巖心管兩端壓力變化。其中A泡沫劑為二烷基二苯醚二磺酸鹽，250℃；B泡沫劑為α-烯烴磺酸鹽，250℃。
具體實施方式
以下實施例是對本發(fā)明的進(jìn)一步說明，但本發(fā)明不限于此。
實施例1高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.尿素CO(NH2)2B.亞硝酸鈉NaNO2C.泡沫劑是二烷基二苯醚二磺酸鈉其中B與A的摩爾比為1∶2，B與A的加入總質(zhì)量濃度為20％，所用C組分泡沫劑的加入量為質(zhì)量濃度1％，其它為水。
以上三種組分分別存放。
實施例2高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.氯化銨NH4ClB.亞硝酸鈉NaNO2C.泡沫劑，二烷基二苯醚二磺酸鈉其中B與A的摩爾比為1∶2.5，B與A的加入總量質(zhì)量濃度在30％，所用C組分泡沫劑的加入總量為質(zhì)量濃度1.5％，其它為水。
以上三種組分分別存放。
實施例3高溫地層自生泡沫組合物，其組分如下A.含有N的化合物是尿素CO(NH2)2B.含有N的化合物是亞硝酸鈉NaNO2C.泡沫劑，碳鏈長度C12～C24的α-烯烴磺酸鹽其中B與A的摩爾比為1∶1.5，B與A的加入總量質(zhì)量濃度在10％，所用C組分泡沫劑的加入總量為質(zhì)量濃度2.5％，其它為水。
以上各組分分別存放。
實施例4產(chǎn)氣速率對比例用可視的密閉反應(yīng)容器，容器的容積不變，通過測容器內(nèi)的壓力變化來確定反應(yīng)進(jìn)行的起始和速率。容器容積50ml，向其中加入溶液15ml。溶液組分CO(NH2)2和NaNO2濃度均為1mol/L，其他為水。產(chǎn)氣速率的實驗結(jié)果見表1。
表1.不同反應(yīng)溫度下反應(yīng)容器內(nèi)壓力的變化
由表1結(jié)果可以看出，104℃時該反應(yīng)開始發(fā)生，隨著溫度升高，反應(yīng)速率增大，140℃以上反應(yīng)快速進(jìn)行。改變B和A濃度比例(B1.5mol/L+A 1mol/L)實驗表明，反應(yīng)起始溫度隨B量的增高而降低，反應(yīng)速率隨溫度的升高而升高，隨B量的增加而升高，而且反應(yīng)生成氣體的比例(CO2，N2，NH3)也隨著B的量而變化。
實施例5本發(fā)明自生泡沫組合物高溫封堵效果實驗實驗裝置如圖1所示。巖心管滲透率為4達(dá)西，以2ml/min的速度注入自生氣泡沫液，組成及濃度為[A]＝[B]＝2.5mol/l，C濃度為1.25％，熱水注入速度為3ml/min，使得混合后的藥液中[A]＝[B]＝1mol/L，[C]＝0.5％，蒸汽溫度＝250℃，恒溫箱及管件伴溫＝250℃，實驗結(jié)果見圖2。
藥液注入后，巖心管兩端壓差持續(xù)升高，出口端排液加快，直至持續(xù)產(chǎn)生穩(wěn)定泡沫流，取出口端排出的泡沫檢測泡沫質(zhì)量，泡沫干度最高可達(dá)90％，自生氣反應(yīng)產(chǎn)氣速率快，泡沫干度大，封堵能力強，兩種泡沫劑產(chǎn)生的泡沫在高溫下都有良好的穩(wěn)定性，使得體系建立了有效的封堵壓差。
實施例6高地層自生溫泡沫組合物室內(nèi)模型驅(qū)油實驗巖心管滲透率約為12達(dá)西，先飽和水，然后飽和濱海稠油98.4g。在驅(qū)油實驗中，①先用250℃高溫蒸汽驅(qū)，注入速度5ml/min，約注入5.5倍孔隙體積的高溫蒸汽。②.然后用A+B+C自生氣泡沫驅(qū)替，藥液成分[A]＝[B]＝2.5mol/L，[C]＝1.25％，注入速度2ml/min，注水速度3ml/min，使得混合液中[A]＝[B]＝1mol/L；[C]＝0.5％，共注入1.5倍孔隙體積藥液。整個實驗過程中恒溫箱及管件伴溫為250℃，蒸汽溫度也為250℃，驅(qū)油效果見表2。
表2.A+B+C高溫自生泡沫室內(nèi)模型驅(qū)油實驗結(jié)果
由實驗結(jié)果可見，采用高溫自生泡沫驅(qū)，能明顯提高石油采收率實施例7高溫地層自生泡沫組合物室內(nèi)模型驅(qū)油實驗巖心管滲透率約為10達(dá)西，先飽和水，然后飽和濱海稠油91.45g。在驅(qū)油實驗中，①先用250℃高溫蒸汽驅(qū)，注入速度5ml/min，約注入5.55.5倍孔隙體積的高溫蒸汽。②然后用A+B溶液自生氣驅(qū)，藥液成分[A]＝[B]＝2.5mol/L，注入速度為2ml/min，注熱水速度為3ml/min，使得混合液中，[A]＝[B]＝1mol/L，共注入約1.5孔隙體積。③.最后用A+B+C自生氣泡沫驅(qū)替，藥液成分[A]＝[B]＝2.5mol/L，[C]＝1.25％，注入速度2ml/min，注水速度3ml/min，使得混合液中[A]＝[B]＝1mol/L；[C]＝0.5％，共注入約1.5倍孔隙體積藥液。整個實驗過程中恒溫箱及管件伴溫為250℃，蒸汽溫度也為250℃，見表3。
表3.A+B高溫自生氣及自生泡沫室內(nèi)模型驅(qū)油實驗結(jié)果
由實驗結(jié)果可見，采用高溫自生泡沫驅(qū)，能明顯提高石油采收率，而且自生泡沫驅(qū)對蒸汽驅(qū)后的油層還具有顯著的驅(qū)油效果。
權(quán)利要求
1.高溫地層自生泡沫組合物，其特征在于組分如下A.含N的還原劑，B.含N的氧化劑，C.為泡沫劑，是碳鏈長度C12～C24的α-烯烴磺酸鹽，或者二烷基二苯醚二磺酸鹽，D.水，其中B與A的摩爾比為1∶1.5-2.5，B與A的加入總量濃度在10-30％wt，所用C組分泡沫劑的總濃度為0.2-1.5％wt，余量為水，以上各種組分分別存放。
2.如權(quán)利要求1所述的高溫地層自生泡沫組合物，其特征在于所述的A組分為尿素CO(NH2)2或氯化銨NH4Cl。
3.如權(quán)利要求1所述的高溫地層自生泡沫組合物，其特征在于所述的B組分為亞硝酸鈉NaNO2。
4.權(quán)利要求1所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于使用前將各種組分按比例混合，溶解為液體，先將氧化劑A和還原劑B常溫下按比例加入水中攪拌使溶解，然后加入泡沫劑C，控制攪拌速度，避免產(chǎn)生大量氣泡，攪拌均勻即可。
5.如權(quán)利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于采用前置液的方式注入該自生泡沫組合物，注入高溫蒸汽后引發(fā)，其反應(yīng)式如下。
6.如權(quán)利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于具體實施步驟如下a、高溫地層自生泡沫組合物的制備如前所述；b、接井口，井口必須接單流閥，再連高壓軟管，試壓25Mpa不刺不漏；c、注液施工，注入速度0.4-0.6m3/min，注入10-20m3自生泡沫組合物作為前置液，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，此劑量可適量增減；d、注高溫蒸汽；e、其后生產(chǎn)與正常注蒸汽熱采工藝相同，注入蒸汽的量以及燜井時間根據(jù)具體的井深、油層性質(zhì)、原油粘度、井筒熱損失等按本領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)設(shè)計。
7.如權(quán)利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于用于油用開發(fā)中的蒸汽驅(qū)泡沫調(diào)剖。
8.如權(quán)利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于用于常規(guī)油藏開發(fā)中的泡沫驅(qū)油。
9.如權(quán)利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于用于油田開發(fā)中的泡沫壓裂。
10.如權(quán)利要求4所述的高溫地層自生泡沫組合物在稠油開采中的應(yīng)用，其特征在于用于油田開發(fā)中清洗井筒和輸油管線。
全文摘要
高溫地層自生泡沫組合物及其在稠油開采中的應(yīng)用，屬表面活性劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明選用能產(chǎn)生N
文檔編號C09K8/58GK1927993SQ20061006898
公開日2007年3月14日 申請日期2006年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日
發(fā)明者李英, 趙國慶 申請人:山東大學(xué)