專利名稱：：烴采收工藝的制作方法烴采收工藝本發(fā)明涉及一種通過向地層中注入低含鹽量的水而自多孑L、可滲透的含烴地層中采收烴的工藝。人們早已知道，由于油藏的天然能量故僅部分油可從含油地層中采收。所謂的二次釆收技術(shù)被用來迫使更多的油從油藏中出來，其最筒單的方法是用另一種介質(zhì)(通常是水或氣體)直接置換。注水是最成功并廣泛使用的二次釆收方法之一。水在壓力下經(jīng)注入井注入油藏巖石中，從而驅(qū)使油通過巖石流向生產(chǎn)井。注水中使用的水通常為來自天然源的鹽水如海水(后文稱"水源水(sourcewater)")?？刂圃?鹽水/巖石相互作用的因素及其對可潤濕性和油采收率的影響涉及復(fù)雜的且有時竟?fàn)幍臋C(jī)制。業(yè)已報道，油采收率可取決于注入的鹽水濃度。具體地講，Morrow及同事的實驗室?guī)r心研究已表明在注水過程中使用含鹽量較低的注入水可比使用較高含鹽量的水提高油采收率。SPE90903描述了采用含鹽量較低注入水的較新工作。但油井處通常沒有含鹽量較低的水可用而不得不用各種技術(shù)如反滲透或正滲透降低較高含鹽量的水的總離子濃度。因此存在如何用相對于相同的采收率而言更廉價或相對于相同的成本而言提供更好的油采收率的方法提高從含油地層中釆收油的問題。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過調(diào)節(jié)低含鹽量注入水的多價陽離子的總濃度及向含油地層中注入最、孔隙體積倍數(shù)的經(jīng)調(diào)節(jié)的低含鹽量的水，與注入原始的低含鹽量的水或較高含鹽量的水相比，地層的殘余油飽和度可降低。具體地講，業(yè)已發(fā)現(xiàn)，更佳的油采收率的關(guān)鍵在于使用注入水中總?cè)芙夤腆w含量(TDS)在200-10，000ppm范圍內(nèi)的特定的較低多價陽離子含量的注入水。也已發(fā)現(xiàn)，使用低舍鹽量的水時油采收率的提高取決于地層的性質(zhì)。因此，本發(fā)明提供了一種提高從包含至少一種多孑L、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下G電位為負(fù)的礦物且其中原油和原生水存在于所述地層的孔內(nèi)，所述方法包括向所述地層中注入從所述地層的孔表面驅(qū)替原油的含水驅(qū)替液，其中所述含水驅(qū)替液的總?cè)芙夤腆w(TDS)含量在200-10,OOOppm范圍內(nèi)且所述含水驅(qū)替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分?jǐn)?shù)小于1。在本發(fā)明的一個優(yōu)選實施方案中，提供了一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中(a)所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下G電位為負(fù)的礦物；(b)原油和原生水存在于所述地層的孔內(nèi)且所述原油包含具有陰離子官能團(tuán)的組分(后文稱"陰離子組分")和/或具有陽離子官能團(tuán)的組分(后文稱"陽離子組分")；和(c)來自所述原生水的多價陽離子被吸附到所述地層的孔表面上并與溶解在所述原生水中的游離的多價陽離子平衡且至少部分被吸附的多價陽離子與所述原油的陰離子組分締合(后文稱"油締合多價陽離子")和/或所述地層的孔表面上的荷負(fù)電官能團(tuán)與所述原油的陽離子組分締合(后文稱"吸附的陽離子組分")，所述方法包括向所述地層中注入總?cè)芙夤腆w(TDS)含量在200-10，000ppm范圍內(nèi)且具有溶解于其中的驅(qū)替陽離子的含水驅(qū)替液，其中所述含水驅(qū)替液中多價陽離子的濃度低于所述原生水中游離的多價陽離子的濃度以便從所述地層的孔表面驅(qū)替出所述油締合多價陽離子和/或所述吸附的陽離子組分而代之以從所述含水驅(qū)替液中吸附的驅(qū)替陽離子，從而從所述地層的孔表面驅(qū)替原油。優(yōu)選所述含水驅(qū)替液從注入井通過地層以從地層的孔表面驅(qū)替原油，將驅(qū)替出的原油從與所述注入井隔開的生產(chǎn)井回收。但也預(yù)見本發(fā)明可應(yīng)用于"蒸汽吞吐"工藝，其中生產(chǎn)井經(jīng)歷自所述井向地層中注入含水驅(qū)替液、讓所述井浸漬和然后從所述井產(chǎn)油的周期。含水驅(qū)替液通過的地層包含通過含在孔中或顆粒之間或以別的方式與油締合的砂巖。所述地層也可包含其他成分如石英。此外，所述地層包含一種或多種在油藏條件下^電位為負(fù)的礦物。因此，所述地層在油藏條件下具有負(fù)的表面電荷。"C電位"是本領(lǐng)域內(nèi)眾所周知的參數(shù)，可通過本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的標(biāo)準(zhǔn)方法測定。通過在水性介質(zhì)中形成礦物的淤漿、使電流經(jīng)電極通過所述淤漿并確定所述淤漿顆粒的運(yùn)動方向和速度來測定^電位。優(yōu)選礦物在油藏條件下的C電位為0.1到-50mV，例如-20到-50mV。"油藏條件，，是指地層的溫度和壓力及原生水的pH。通常，地層的溫度在25-30(TC的范圍內(nèi)，例如50-200。C，特別是100-15(TC。通常，地層的壓力在100-1000巴的范圍內(nèi)。通常，原生水的pH在4-8的范圍內(nèi)，特別是5-7的范圍內(nèi)。通常，所述地層包含至少0.1%的至少一種在油藏條件下G電位為負(fù)的礦物，優(yōu)選1-50%，更優(yōu)選1-30%，尤其是2.5-20%(除非另有說明，否則本說明書中的所有含量均以重量表達(dá))。所述礦物可為粘土，特別是蒙脫石類型(如蒙脫石)、葉蠟石類型、高嶺石類型、伊利石類型和海綠石類型的粘土。優(yōu)選所述粘土在從地層采收原油的條件下是不膨脹的。在油藏條件下^電位為負(fù)的礦物的其他實例包括過渡金屬化合物如氧化物和碳酸鹽，例如氧化鐵、隕鐵和斜長石。地層中這類礦物的量可用碾碎的地層巖通過X-射線衍射確定。已發(fā)現(xiàn)油采收率增高的水平與地層中一種或多種礦物的增加量相關(guān)。來自原生水的多價陽離子(優(yōu)選二價和/或三價陽離子)被吸附到地層的孔表面上。不希望受任何理論的束縛，我們認(rèn)為，所述多價陽離子化學(xué)吸附到地層的孔表面上。我們也認(rèn)為，吸附的多價陽離子與原生水中所含的多價陽離子平衡。具有陰離子官能團(tuán)的原油組分("陰離子組分")的實例包括具有羧酸根、羥基、膦酸根、硫酸根或磺酸根官能團(tuán)的烴。具體地講，原油的陰離子組分可為環(huán)烷酸根。原油的陰離子組分與吸附的多價陽離子"締合"是指陰離子組分可直接或間接地與吸附的多價陽離子配位。原油的陰離子組分可經(jīng)離子鍵(術(shù)語稱"陽離子橋接")或配價鍵(術(shù)語稱"配體橋接")與吸附的多價陽離子直接配位?；蛘?，原油的陰離子組分可經(jīng)iu定通過一個或多個橋接水分子的媒介(術(shù)語稱"水橋接")與吸附的多價陽離子間接配位。以下針對羧酸和吸附的二價陽離子(Ca"和Mg"說明原油陰離子組分與吸附的多價陽離子的直接和間接配位陽離子橋接配體橋接7緣接具有陽離子官能團(tuán)的原油組分("陽離子組分，，)的實例包括式RR,R2R3^X-的季銨鹽，其中R、&、R2和R3基團(tuán)代表烴基，X'為陰離子例如氯離子或溴離子。通常，原油的陽離子組分經(jīng)離子鍵與地層的孔表面上存在的陰離子基團(tuán)直接配位。例如，如下所示，粘土礦物表面上存在的羥基的氫離子可與式RI^R2R3N""的季銨離子間有陽離子交換。、？a1陽離子交換含水驅(qū)替液的驅(qū)替陽離子可為多價陽離子或一價陽離子。但一價陽離子在從地層的孔表面驅(qū)替吸附的多價陽離子(及其締合的原油陰-々。H、\Ag3o91々.c5OLb離子組分)和/或吸附的原油陽離子組分時不那么有效。因此，優(yōu)選含水驅(qū)替液中存在至少某些多價驅(qū)替陽離子，條件是含水驅(qū)替液的多價陽離子的總含量低于原生水的多價陽離子的總含量。含水驅(qū)替液中多價陽離子的總含量對原生水中多價陽離子的總含量的分?jǐn)?shù)(后文稱"多價陽離子分?jǐn)?shù)")小于1，例如小于0.9。通常，多價陽離子分?jǐn)?shù)越低，從特定地層中采收的油的量越高。因此，多價陽離子分?jǐn)?shù)優(yōu)選低于0.8,更優(yōu)選低于0.6,還更優(yōu)選低于0.5，尤其是低于0.4或低于0.25。多價陽離子分?jǐn)?shù)可為至少0.001，優(yōu)選至少0.01，最優(yōu)選至少0.05，特別是至少0.1。多價陽離子分?jǐn)?shù)的優(yōu)選范圍為0.01到0.9、0.05到0.8,但尤其是0.05到0.6或0.1到0.5。所述含水驅(qū)替液的二價陽離子的總含量對所述原生水的二價陽離子的總含量的分?jǐn)?shù)(后文稱"二價陽離子分?jǐn)?shù)")也小于1。多價陽離子分?jǐn)?shù)的優(yōu)選值和范圍原則上可適用于二價陽離子分?jǐn)?shù)。一價驅(qū)替陽離子可適宜地選自I族金屬陽離子，特別是Na+。多價驅(qū)替陽離子優(yōu)選二價陽離子或三價陽離子?？捎米黩?qū)替陽離子的二價陽離子包括II族金屬陽離子，特別是Ca"和Mg2+，還有Ba"和Sr^,優(yōu)選Ca2+?？捎米黩?qū)替陽離子的三價陽離子包括C一+、Cr3+、Al3+、V^或V3+。最有效的驅(qū)替陽離子在其水化半徑(陽離子和其緊密結(jié)合的水分子的半徑)上具有爭支高的電荷密度。因此，作為驅(qū)替陽離子，Ca2、bMg"更有效。驅(qū)替液中可采用驅(qū)替陽離子的混合物。含水驅(qū)替液的鈉含量通常為20-4,000ppm,優(yōu)選150-2,500ppm，例如200-1，OOOppm。含水驅(qū)替液中鈉含量對多價陽離子半含量的分?jǐn)?shù)通常大于l,優(yōu)選1.05-50，最優(yōu)選5-40,特別是5-20或20-40,較高的值通常與含水驅(qū)替液的較高的TDS水平聯(lián)系在一起。含水驅(qū)替液的釣含量通常為至少lppm，優(yōu)選至少5ppm，例如至少10ppm。通常，鈣含量在l-100ppm范圍內(nèi)，優(yōu)選5-S0ppm。含水驅(qū)替液的鎂含量可為至少lppm，優(yōu)選至少5ppm,更優(yōu)選至少10ppm。通常，鎂含量在5-100ppm范圍內(nèi)，優(yōu)選5-30ppm。含水驅(qū)替液的鋇含量可在0.1-20ppm例如l-10ppm范圍內(nèi)。鈣與鎂的重量比通常為10:1至!j1:10,尤其是10:1至U1:1，侈'W口10:1至!]4:1或5:1到1:6，侈寸^口1:1到1:6。因此，鈣含量可高于鎂含量。優(yōu)選含水驅(qū)替液的三價陽離子含量為至少lppm，優(yōu)選至少10ppm,例如至少20ppm。優(yōu)選含水驅(qū)替液的多價陽離子含量為至少10ppm,例如至少20ppm,條件是多價陽離子分?jǐn)?shù)小于1。通常，含水驅(qū)替液中多價陽離子的總含量為l-200ppm，優(yōu)選3-100ppm，尤其是5-50ppm,條件是多價陽離子分?jǐn)?shù)小于1。所述含水驅(qū)替液的TDS含量為至少200ppm,優(yōu)選至少500ppm。TDS含量可高至10,000ppm,優(yōu)選高至8,000ppm，更優(yōu)選高至7,000ppm。具體地講，TDS可在500-10,000ppm范圍內(nèi)，優(yōu)選1,000-8,000ppm，例如1,000-5,000ppm。優(yōu)選含水驅(qū)替液的多價陽離子含量對所述含水驅(qū)替液的總?cè)芙夤腆w(TDS)含量的分?jǐn)?shù)小于1x10-2，例如0.01-0.9xl0-2，優(yōu)選0.1-0.8xl(T2。這些分?jǐn)?shù)原則上適用于含水驅(qū)替液的二價陽離子含量對所述含水驅(qū)替液的總?cè)芙夤腆w(TDS)含量的分?jǐn)?shù)。本發(fā)明可用來提高地層的油采收率，該地層中原生水具有寬范圍的TDS水平，例如至少500ppm,通常500-200,000ppm，例如2,000-50,000ppm，特別是2,000-5,OOOppm或10,000-50，000ppm，尤其是20，000-45,000ppm。原生水為與地層中的油伴生的水并與之平衡，尤其是就其多價陽離子含量、特別是其二價陽離子(例如鈣)含量而言。原生水的鈣含量通常為至少150ppm,例如200-30，000ppm、200-6,000ppm,尤其是200-l,000ppm。原生水的鎂含量通常為至少150ppm，例如200-30,000ppm、200-6,000ppm,尤其是200-1,OOOppm。原生水的二價陽離子的總含量通常為至少180卯m，例如250-15,000卯m,優(yōu)選350-3，000ppm,尤其是400-2,000ppm或1,000-2,000卯m。原生水中鈣與鎂的重量比通常為10:1到1:10，尤其是10:1到1:1,例如10:1到4:1或5:1到1:6，例如1:1到1:6。一般來講，原生水包含低水平的三價陽離子，通常低于5ppm。可讓含水驅(qū)替液連續(xù)地進(jìn)入地層中。但優(yōu)選含水驅(qū)替液以一份或多份受控的孔隙體積PV進(jìn)入(后文稱"段塞(slugs)")。本文使用的術(shù)語"孔隙體積"是指注入井與生產(chǎn)井間的波及體積并可易于通過本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的方法確定。這類方法包括建才莫研究。但也可通過使其中含示蹤劑的高含鹽量的水從注入井通過地層到達(dá)生產(chǎn)井來確定孔隙體積。所述波及體積為驅(qū)替液驅(qū)掃過的體積在注入井和生產(chǎn)井間的所有流程上的平均。這可參照產(chǎn)生的高含鹽量的水中的第一瞬間(firsttemporalmoment)示蹤劑分布確定，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。業(yè)已發(fā)現(xiàn)含水驅(qū)替液段塞的體積可令人驚奇地小而段塞仍能釋放基本所有可在油藏條件下從地層的孔表面驅(qū)替的油。通常，由于較低孔隙體積倍數(shù)的段塞傾向于分散在地層中，且不引起可觀的增產(chǎn)油量，故含水驅(qū)替液段塞為至少0.2PV。也已發(fā)現(xiàn)，當(dāng)含水驅(qū)替液的孔隙體積倍數(shù)為至少0.3PV、優(yōu)選至少0.4PV時，段塞傾向于在地層內(nèi)保持其完整性(不分散在地層內(nèi))，因此繼續(xù)將驅(qū)替的油驅(qū)掃向生產(chǎn)井。因此，使用至少0.3PV、優(yōu)選至少0.4PV的段塞，特定地層的油采收率的提高將接近最大值，使用更高孔隙體積倍數(shù)的段塞，油釆收率幾乎沒有額外增加。雖然可能繼續(xù)向地層中注入含水驅(qū)替液，但通常使含水驅(qū)替液段塞的孔隙體積倍數(shù)最小，這是因為由于需要處理產(chǎn)出水故含水驅(qū)替液的注入容量有限。因此，含水驅(qū)替液的孔隙體積倍數(shù)優(yōu)選小于1PV、更優(yōu)選小于0.9PV、最優(yōu)選小于0.7PV,特別是小于0.6PV，例如小于0.5PV。通常，含水驅(qū)替液段塞的孔隙體積倍數(shù)在0.2-0.9PV范圍內(nèi)，優(yōu)選0.3-0.6PV,尤其是0.3-0.45PV。在注入取得油采收率最大提高的孔隙體積倍數(shù)的含水驅(qū)替液(優(yōu)選小于1PV的含水驅(qū)替液段塞)后，可向地層中注入較高多價陽離子含量和/或較高TDS(通常二者)的驅(qū)替用(或后沖洗)水。當(dāng)含水驅(qū)替液段塞的孔隙體積倍數(shù)小于1PV時，后沖洗水將確保含水驅(qū)替液段塞(和因此釋放的油)^皮驅(qū)掃過地層到達(dá)生產(chǎn)井。此外可能需要注入后沖洗水以維持油藏中的壓力。通常，該后沖洗水的PV大于含水驅(qū)替液段塞的PV。優(yōu)選該后沖洗水不具有比注入的含水驅(qū)替液更高的pH且未向其中加入堿如氫氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉或^岸酸鈉。含水驅(qū)替液可有效地使用許多水源，包括淡水、海水、微咸水、含水層水、原生水或產(chǎn)出水(producedwater)。淡水可自河或湖中獲得且TDS含量通常低于1500ppm。微咸水可自有潮或潮沙河源獲得且TDS含量通常為5000-25,000ppm。此外，微咸水可自與伴隨原油的層分開的層中的含水層獲得。但不是所有含水層水均為微咸水。因此，含水層水的TDS含量可在1000-300,000ppm范圍內(nèi)。當(dāng)原生水或產(chǎn)出水(從自生產(chǎn)井產(chǎn)生的油中分離出的水)被用作含水驅(qū)替液的水源時，該原生水或產(chǎn)出水的TDS含量可在2000-300,000ppmTDS范圍內(nèi)。當(dāng)對原生水或產(chǎn)出水的排放有限制時，原生水或產(chǎn)出水作為含水驅(qū)替液的水源的使用是有利的。也可考慮用海水作為含水驅(qū)替液的水源，無論是含量為15,000-40,000ppm的內(nèi)海如里海中的水還是例如含量為30,000-45,000ppmTDS的外海中的水。如果需要，可使用所期望的水的混合物作為含水驅(qū)替液的水源，例如低TDS含水層水與較高含鹽量的水如產(chǎn)出水或海水混合?；旌纤氖褂迷趩有碌纳a(chǎn)井時特別重要，因為最初可能沒有或沒有足夠的產(chǎn)出水用作含水驅(qū)替液的水源。當(dāng)水源水的TDS含量及其多價陽離子含量已處于含水驅(qū)替液為從含特定原生水的地層中取得提高的油采收率所需的值時，所述水源水可用作含水驅(qū)替液而無需處理以降低其多價陽離子含量。可用作含水驅(qū)替液而無需處理的水的實例包括淡水和低含鹽量含水層水。雖然多價陽離子水平可不改變，但如果需要可例如通過用二價陽離子如鈣沉淀或通過陰離子交換(例如使用陰離子交換樹脂)或通過使用陰離子選擇性膜納濾而降低多價陰離子含量如二價陰離子如硫酸根或碳酸根或三價陰離子如磷酸根的含量。如有必要，可向淡水或含水層水中加入多價陽離子(特別是二價陽離子和三價陽離子)以獲得所需的多價陽離子含量。當(dāng)水源水的TDS含量已處于含水驅(qū)替液所需的值但多價陽離子水平高于從含特定原生水的地層中取得提高油采收率所需的水平時，對所述水源水處理以降低其多價陽離子水平。這類水源水的實例包括某些低含鹽量產(chǎn)出水和某些低含鹽量含水層水。所述處理可為通過例如加入氬氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氬鈉、磷酸鈉或硅酸鈉沉淀和分離包含多價陽離子的沉淀物(例如通過過濾或離心分離)從而產(chǎn)生4交低多價陽離子水平的經(jīng)處理的水以用作含水驅(qū)替液。水源水的處理也可通過納濾進(jìn)行，例如用多價陽離子選擇性膜如DowFilmtecNF系列(特別是NF40、NF40HF、NF50、NF70、NF90和NF270膜)、HydranauticsESNA1系列、Desal-5膜(DesalinationSystems,Escondido,力口利福尼亞)、SU600膜(Tomy,日本)或NRT7450和NTR7250膜(NittoElectric,日本)。用這類膜從低TDS含量(微咸水TDS含量或更低)的水中選擇性地去除多價陽離子，這在US5,858,420及KKosutic,INovak,LSipos和BKunst編著的SeparationandPurificationTechnology(分離和純化技術(shù))，37(2004),"Removalofsulfatesandotherinorganicsfrompotablewaterbynanofiltrationmembranesofcharacterizedporosity(通過特征性孔隙度的納濾膜從飲用水中去除硫酸鹽及其他無機(jī)物)"中有討論。或者，所述水源水可通過流經(jīng)陽離子交換樹脂如氫或鈉陽離子交換樹脂床得到處理。這些處理方法(除用氫陽離子交換樹脂的陽離子交換夕卜)的好處在于與未經(jīng)處理的水相比，含水驅(qū)替液的pH提高幅度不大。如果需要，也可如上所述降低所述經(jīng)處理的水的多價陰離子含量。當(dāng)水源水的TDS高于含水驅(qū)替液所需且當(dāng)多價陽離子水平也高于從含特定原生水的地層中取得提高的油采收率所需的水平時，所述水源水需經(jīng)處理以降低其TDS含量及其多價陽離子含量至所需的值。通常，用例如反滲透、正滲透或其組合處理所述水源水以降低其TDS和多價陽離子含量二者至所需的值。以這種方式處理的水源水包括海水、較高含鹽量的微咸水、高鹽含量產(chǎn)出水和高鹽含量含水層水。反滲透或正滲透中采用的膜可阻止水源水中基本所有的溶解固體進(jìn)入經(jīng)處理的水(滲透質(zhì))中。阻止基本所有溶解固體的適宜的膜是本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。因此，經(jīng)處理的水的TDS可低至200ppm,二價陽離子含量可低至l-2ppm。通常，經(jīng)處理的水將不含任何三價陽離子。如果需要，可向經(jīng)處理的水中加入多價陽離子(二價陽離子和/或三價陽離子)，條件是經(jīng)處理的水的多價陽離子的總含量低于原生水的多價陽離子的總含量。此外，如果需要，可向經(jīng)處理的水中加入一價陽離子的鹽以增加其TDS含量，條件是TDS含量不超過10,000ppm?；蛘?，可用如國際專利申請?zhí)朩O2006/002192中所述的"疏;^的(loose)，，反滲透膜處理所述水源水，從而直接形成所需TDS含量和所需多價陽離子含量的含水驅(qū)替液。含水驅(qū)替液也可包含水溶性聚合增稠劑如天然膠、聚丙烯酰胺和聚丙烯酸。為避免疑義，認(rèn)為這些增稠劑對含水驅(qū)替液的總TDS含量沒有貢獻(xiàn)。設(shè)想表面活性劑也可被原樣或以含乳化烴的膠束溶液形式加入到含水驅(qū)替液中，特別是磺酸鹽如烯烴苯磺酸鹽。優(yōu)選含水驅(qū)替液中不加堿如氫氧化鈉、碳酸鈉、碳酸氫鈉、硅酸鈉或磷酸鈉。當(dāng)已加入任何這類堿性物質(zhì)以降低高多價陽離子含量水源水的多價陽離子含量時，含水驅(qū)替液的pH應(yīng)比水源水的高0.5以下，優(yōu)選高0.2以下。含水驅(qū)替液與地層巖接觸，該地層巖與油締合，該油的美國石油協(xié)會(API)比重可為至少15-60°,優(yōu)選至少30-45。，例如20-30°。在本發(fā)明的方法中，優(yōu)選將含水驅(qū)替液在例如10,000到100,000kPa(100到1000巴)的壓力下注入至少一個與生產(chǎn)井隔開的注入井中且其從注入井直接進(jìn)入含油地層中。含水驅(qū)替液的通過迫使原生水和驅(qū)替出的油在含水驅(qū)替液之前流向生產(chǎn)井，從該生產(chǎn)井回收油，最初是與原生水一起回收，在長時間注入含水驅(qū)替液后是與原生水和含水驅(qū)替液的混合物一起回收，最終可能僅與含水驅(qū)替液一起回收。的油(初次采收后)。這些生產(chǎn)井可能在二次采收(初次釆收后)中或三次釆收(二次采收后)中。因此，本發(fā)明的方法對于成熟的生產(chǎn)井特別有價值。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在二次采收中，從注入井向地層中注入液體是為了維持地層中的壓力和將油驅(qū)掃向生產(chǎn)井。在二次采收期間向地層中注入含水驅(qū)替液的優(yōu)勢在于該含水驅(qū)替液已配制或選擇，以便從地層的孔表面釋放另外的油(與注入更高TDS含量和/或更高多價陽離子含量的水相比)。因此，從生產(chǎn)井回收無水油的時間段可更長，從而推遲見水。此外，甚至在見水后，與使用更高TDS含量和/或更高多價陽離子含量的水相比，也將提高油采收率。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解，在三次采收中，原液體的注入停止了而不同的液體被注入地層中以提高油采收率。因此，在三次采收期間注入地層中的液體為選定TDS含量和選定多價陽離子含量的含水驅(qū)替液，而之前在二次釆收期間注入地層中的液體可為比所述含水驅(qū)替液具有更高TDS含量和/或更高多價陽離子含量的水(例如海水和/或產(chǎn)出水)。因此，在三次采收期間注入含水驅(qū)替液的優(yōu)勢在于引起油采收率的提高?？捎幸粋€注入井和一個生產(chǎn)井，^f旦優(yōu)選可有多于一個注入井和多于一個生產(chǎn)井。該注入井或各注入井與該生產(chǎn)井或各生產(chǎn)井間可有許多不同的空間關(guān)系。注入井可布置在生產(chǎn)井周圍。或者注入井可呈兩排或更多排，各排間布置生產(chǎn)井。這些布局在術(shù)語上稱為"井網(wǎng)注水"，本領(lǐng)域技術(shù)人員將知道如何操作注入井以在注水處理(二次或三次采收)過程中獲得最大油采收率。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方案中，提供了一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中(a)所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下i;電位為負(fù)的礦物；(b)原油和原生水存在于所迷地層的孔內(nèi)；和(c)含水驅(qū)替液被注入所迷地層中以從所述地層的孔表面驅(qū)替原油，其中所述含水驅(qū)替液通過下述方法選擇0)確定原生水的多價陽離子含量；和(b)選擇總?cè)芙夤腆w含量在200-10，000ppm范圍內(nèi)、多價陽離子總含量為這樣以致含水驅(qū)替液的多價陽離子總含量對所述原生水的多價陽離子總含量的分?jǐn)?shù)小于1的水源水作為含水驅(qū)替液。原生水的樣品可通過從地層取巖心獲得并確定該巖心內(nèi)所含水的多價陽離子含量?；蛘?，當(dāng)已見水但油藏仍在初次采收中時，可確定從油中分離出的水的多價陽離子含量。當(dāng)沒有適宜的水源水用作含水驅(qū)替液時，可調(diào)節(jié)(如上所述)水源水的TDS含量和/或多價陽離子總含量以得到具有所需TDS含量和所需多價陽離子總含量的含水驅(qū)替液。現(xiàn)在結(jié)合圖l-2和以下實施例說明本發(fā)明。實施例以下實施例說明本發(fā)明，在該實施例中，不同組成的含水驅(qū)替液進(jìn)入不同粘土含量的含油地層中，當(dāng)為所述液體所飽和時，該地層的殘余油含量(下文稱S。r)通過單井化學(xué)示蹤劑試驗(SWCTT)測定。該試驗已廣泛用于測試油采收工藝中。其涉及從生產(chǎn)井向含油地層中注入少量以兩種化學(xué)示蹤劑標(biāo)記的受試含水驅(qū)替液，隨后注入無示蹤劑的液體，然后關(guān)井，隨后在地層壓力下迫使含水驅(qū)替液回到生產(chǎn)井；然后分析返回生產(chǎn)井的液體的示蹤劑或其水解產(chǎn)物。一種示蹤劑通常為醇如異丙醇和/或正丙醇，其不在地層中的油相和水相間分配。通常為酯如乙酸乙酯(后文稱"分配酯(partitioningester)")的另一種示蹤劑在關(guān)井期間水解形成不在油相和水相間分配的醇。分配酯以比非分配醇慢的速率返回生產(chǎn)井。較慢的速率及因此酯和醇之間返回生產(chǎn)井較大的間隔對應(yīng)于地層中減少的油含量及因此殘余油含量(S。r)。該技術(shù)在SPE93903中有詳細(xì)描述，其公開內(nèi)容通過引用結(jié)合到本文中。如上面所討論的，對若干井進(jìn)行試驗。在各井的情況下，該試驗首先用原生水進(jìn)行以測定原生水的S。r水平。然后用不同二價陽離子分?jǐn)?shù)的含水驅(qū)替液重復(fù)進(jìn)行試驗以測定該介質(zhì)的S。r水平。表l和2中給出了若千井中的油、含水驅(qū)替液和原生水的分析、地層的非膨脹粘土含量和飽和殘余油(S?！泛康脑斍椤＞瓵含API比重為24。的油，來自含2.2%高嶺石和10-20%海綠石的地層。井B含API比重為24。的油，來自含7.4%高嶺石的地層。井C含API比重為27°的油，來自含高嶺石的地層。井D含API比重為25°的油，來自含高呤石的地層。井E含API比重為17。的油，來自含約3%高嶺石的地層。表l實施例注入介質(zhì)ppm原生水ppm<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>承Divs-二價陽離子表2<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>實施例8用若干不同大小的經(jīng)分析含Ca1.47ppm/MgOppm/二價TDS10卯m的含水驅(qū)替液(注入水)段塞重復(fù)實施例1-7的SWCTT試驗。原生水含Ca320ppm/Mg48ppm/二價物(Divalent)398ppm/TDS31705ppm，使得二價分?jǐn)?shù)(divalentfraction)為0.003。油的API比重為23°。地層含13.8%的高嶺石。首先使產(chǎn)出水(即試驗中的原生水)進(jìn)入地層，得到S。r為0.42。然后使0.2PV的注入水段塞通過，得到S。r為0.42，隨后是產(chǎn)出水的重復(fù)段塞。然后使0.4PV的注入水段塞通過，得到S。r為0.27,隨后又是產(chǎn)出水的段塞。在0.7PV的注入水段塞再次通過并隨后通過產(chǎn)出水后S。r為0.27?？紫扼w積PV由建^莫研究確定。實施例9用若干不同大小的經(jīng)分析含Ca30ppm/Mg6ppm/二價TDS37ppm(Divalent37ppmTDS)的含水驅(qū)替液(注入水)段塞重復(fù)實施例8的SWCTT試驗。原生水與實施例8中的相同，二價分?jǐn)?shù)為0.09。油的API比重為23。。地層含12.2%的高冷石。首先使產(chǎn)出水(即試驗中的原生水)進(jìn)入地層，得到S加為0.41。然后使0.2PV的注入水段塞通過，得到S。r為0.37,隨后是產(chǎn)出水的重復(fù)段塞。然后使0.3PV的注入水段塞通過，得到S。r為0.30,隨后又是產(chǎn)出水的段塞?？紫扼w積PV通過建模研究確定。實施例10下面的研究利用在高至150。C和10,000psi的油藏條件下操作的巖心驅(qū)替(coreflood)設(shè)施。巖心驅(qū)替設(shè)施的裝置具有原位飽和度監(jiān)測器(在下面描述)并使用含氣液(livefluid)(與油藏氣平衡的油藏液)用于老化和液體流動。在油藏條件下的體積產(chǎn)量用在線分離器測定。驅(qū)替過程中及驅(qū)替結(jié)束時的飽和度通過測定被放射性摻雜的鹽水占據(jù)的孔隙空間的量獲知。由于高含鹽量放射性摻雜鹽水與低含鹽量鹽水俘獲截面的差異，故原位飽和度監(jiān)測器不僅確定飽和度而且提供段塞完整性的定量分析。巖心制備本研究使用標(biāo)稱長3〃、直徑1.5〃的巖心栓型樣品。首先將樣品復(fù)原，即用可混溶的溶劑清洗樣品以便其盡可能接近"水濕"條件。清洗后將樣品置于流體靜力學(xué)巖心夾持器中并通過使水在回壓下流經(jīng)栓型巖心而用才莫擬地層水(鹽水)飽和。在通過約10倍孔隙體積的鹽水后，從流體靜力學(xué)巖心夾持器移除樣品并在各樣品中用下面所述的程序建立初始水飽和度。初始水飽和度的獲取栓型巖心樣品必須具有與油藏中油水接觸上方高度處的水飽和度相匹配的代表性初始水飽和度(S^i)值。各樣品的初始水飽和度用強(qiáng)非潤濕氣體氮?dú)馔ㄟ^多孔板的去飽和作用獲得。一旦取得初始水飽和度即將樣品裝到流體靜力學(xué)巖心夾持器中并通過使精制油在回壓下;庇經(jīng)才羊品而々包和。原位飽和度監(jiān)測用來提供飽和度分布數(shù)據(jù)以幫助解釋實驗結(jié)果。該技術(shù)使用"射線源和檢測器并基于Y-射線的線性衰減。各源/檢測器對監(jiān)測一片寬4mm的巖心。計數(shù)(，射線的透射通量)的對數(shù)和水飽和度間存在線性關(guān)系。因此，通過對各源/檢測器組件采用仔細(xì)的標(biāo)定程序可計算油/高鹽鹽水驅(qū)替過程中及各低含鹽量段塞結(jié)束時的流體飽和度。沿栓狀巖心樣品安裝若干這些組件以便在固定位置處監(jiān)測注水過程中水飽和度對時間/通過量的關(guān)系。在各次注水結(jié)束時為各源/檢測器對收集兩組標(biāo)定數(shù)據(jù)。在各清洗段結(jié)束時記錄100%高鹽含量鹽水飽和度標(biāo)定值。在試驗結(jié)束時用被含氣原油100%飽和的巖心測定100%油飽和度標(biāo)定值。在這些實驗中有必要用碘離子置換高鹽含量海水注入鹽水中的氯離子以便增加原位飽和度監(jiān)測過程中水相和油相間的對比。這將降低信噪比并改善原位飽和度計算值的精確度。摻雜鹽水的摩爾濃度保持與未摻雜鹽水的相同以確保不發(fā)生不利的巖石/流體相互作用。老化過程將樣品裝到"油藏條件"巖心夾持器中并緩慢提升溫度和壓力至油藏條件。油藏溫度為130°C。在油藏條件下經(jīng)曱苯段塞以含氣原油可混溶地驅(qū)替精制油至恒定的氣油比。因此，在注入原油前向樣品中注入甲苯段塞。曱苯與精制油和原油均可混溶，因此精制油易于為原油所驅(qū)替。當(dāng)壓差穩(wěn)定時測定含氣原油粘度和向含氣原油的有效滲透率。然后使樣品在含氣原油中老化三周。含氣原油是指已與其伴生氣復(fù)合的死(脫氣)原油。在老化過程中每數(shù)天更換一次含氣原油。最少注入一倍孔隙體積的含氣原油并使用足夠的量來獲得通過樣品的恒定壓降和恒定的氣油比。高鹽含量剩余油飽和度(HighSalinityRemainingOilSaturation)注水程序在油藏條件下，使用原位飽和度監(jiān)測對樣品進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)注水。原位飽和度用來提供在注水過程中得到的油分布的數(shù)據(jù)。使用鹽水(海水)以典型的油藏前進(jìn)速率(l英尺每天，通常對應(yīng)于實驗室中的4cmV小時)對復(fù)原的樣品進(jìn)行低速率注水。在鹽水注入過程中連續(xù)監(jiān)測產(chǎn)油量和壓降。在油藏條件下于超聲分離器中記錄產(chǎn)油量。這具有直接測定油藏條件下的產(chǎn)油量的優(yōu)勢。繼續(xù)注入高含鹽量的水使通過量為約15PV。將鹽水用分離氣(separatorgas)(即在生產(chǎn)設(shè)備中從原油中分離出的氣體)預(yù)平衡至油藏孔隙壓力。這確保了沒有氣體從油傳輸至水相，而這樣的傳輸可能導(dǎo)致油藏條件試驗過程中栓樣品中的油收縮。低含鹽量的水段塞注入測定注入高含鹽量的水后的剩余油飽和度。依次注入O.l、0.2、0.3、0.4、0.5、0.75和1PV的低含鹽量注入水段塞。表3中給出了4氐含鹽量鹽水組成及原生水組成和高鹽含量鹽水(海水)組成。所有低含鹽量鹽水均如前所述用分離氣預(yù)平衡。22表3-低含鹽量鹽水的組成<table>tableseeoriginaldocumentpage23</column></row><table>原位飽和度數(shù)據(jù)用來確定低含鹽量注入水段塞的穩(wěn)定性和用各段塞大小產(chǎn)生的油量。結(jié)果和討論發(fā)現(xiàn)0.3倍孔隙體積的低含鹽量注入水段塞無分散地從"油藏條件，，巖心夾持器的入口進(jìn)入出口(通過7.5cm的栓樣品)。O.IPV段塞在j氐含鹽量的水達(dá)到10%時分散于栓型巖心樣品中。0.2PV^R塞在達(dá)到約30%后分散于巖心栓樣品中。表4中給出了當(dāng)注入低含鹽量的水段塞時產(chǎn)生的累計油體積。O.IPV段塞不產(chǎn)生任何增產(chǎn)油量。這是意料中的，因為該段塞不驅(qū)掃過任何栓型巖心樣品。0.2PV段塞產(chǎn)生小量增產(chǎn)油。此增產(chǎn)油歸因于靠近巖心夾持器入口的巖心樣品部分中油的流動。0.3PV段塞產(chǎn)生大量增產(chǎn)油，0.4PV段塞產(chǎn)生接近95%的總增產(chǎn)油量。表4-注入低含鹽量的水的累計產(chǎn)油量注<table>tableseeoriginaldocumentpage24</column></row><table>權(quán)利要求1.一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下ζ電位為負(fù)的礦物且其中原油和原生水存在于所述地層的孔內(nèi)，所述方法包括向所述地層中注入從所述地層的孔表面驅(qū)替原油的含水驅(qū)替液，其中所述含水驅(qū)替液的總?cè)芙夤腆w(TDS)含量在200-10,000ppm范圍內(nèi)且所述含水驅(qū)替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分?jǐn)?shù)小于1。2.—種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中(a)所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下C電位為負(fù)的礦物；(b)原油和原生水存在于所述地層的孔內(nèi)且所述原油包含具有陰離子官能團(tuán)的組分(后文稱"陰離子組分")和/或具有陽離子官能團(tuán)的組分(后文稱"陽離子組分")；和(c)來自所述原生水的多價陽離子被吸附到所述地層的孔表面上并與溶解在所述原生水中的游離的多價陽離子平衡且至少部分被吸附的多價陽離子與所述原油的陰離子組分締合(后文稱"油締合多價陽離子")和/或所述地層的孔表面上的荷負(fù)電官能團(tuán)與所述原油的陽離子組分締合(后文稱"吸附的陽離子組分")，所迷方法包括向所述地層中注入總?cè)芙夤腆w(TDS)含量在200-10,000卯m范圍內(nèi)且具有溶解于其中的驅(qū)替陽離子的含水驅(qū)替液，其中所述含水驅(qū)替液中多價陽離子的濃度低于所述原生水中游離的多價陽離子的濃度以便從所述地層的孔表面驅(qū)替出所述油締合多價陽離子和/或所述吸附的陽離子組分而代之以從所述含水驅(qū)替液中吸附的驅(qū)替陽離子，從而從所述地層的孔表面驅(qū)替原油。3.—種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏釆收原油的釆收率的方法，其中(a)所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下i;電位為負(fù)的礦物；(b)原油和原生水存在于所述地層的孔內(nèi)；和(c)舍水驅(qū)替液被注入至所述地層中以從所述地層的孔表面驅(qū)替原油，其中所述含水驅(qū)替液通過下述方法選擇(A)確定所述原生水的多價陽離子含量；和(B)選擇總?cè)芙夤腆w(TDS)含量在200-10,000ppm范圍內(nèi)、多價陽離子總含量為這樣以致所述注入水的多價陽離子總含量對所述原生水的多價陽離子總含量的分?jǐn)?shù)小于1的含水驅(qū)替液，其中所述含水驅(qū)替液為(i)具有所需TDS含量和所需多價陽離子總含量的未經(jīng)處理的水或為(ii)已經(jīng)調(diào)節(jié)使得其具有所需TDS含量和所需多價陽離子總含量的經(jīng)處理的水。4.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中使至少0.2倍、優(yōu)選至少0.3倍、特別是至少0.4倍孔隙體積的含水驅(qū)替液段塞進(jìn)入所述地層。5.權(quán)利要求4的方法，其中所述含水驅(qū)替液的孔隙體積倍數(shù)小于l倍孔隙體積，優(yōu)選小于0.9倍孔隙體積，更優(yōu)選小于0.8倍孔隙體積，最優(yōu)選小于0.6倍孔隙體積，特別是小于0.5倍孔隙體積。6.權(quán)利要求4或5的方法，其中在注入所述含水驅(qū)替液段塞后，更高多價陽離子含量和/或更高TDS的驅(qū)動水被注入所述地層中。7.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述含水驅(qū)替液在二次采收或三次采收期間^:注入所述地層中。8.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述含水驅(qū)替液從注入井通過所述地層以從所述地層的孔表面驅(qū)替原油且將驅(qū)替出的原油從與所述注入井隔開的生產(chǎn)井回收。9.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述礦物在油藏條件下的G電位為-0.1到-50mV。10.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述礦物以1-30%重量的量存在于所述地層中。11.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述含水驅(qū)替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分?jǐn)?shù)小于0.8，優(yōu)選小于0.6，還更優(yōu)選小于0.5，尤其是小于0.4。12.前述權(quán)利要求中的任一項的方法，其中所述含水驅(qū)替液為未經(jīng)處理的淡水或未經(jīng)處理的含水層水。13.權(quán)利要求l-ll中的任一項的方法，其中所述含水驅(qū)替液通過降低水源水的多價陽離子含量形成，其中所述水源水的TDS在所需的200-10,000ppm范圍內(nèi)。14.權(quán)利要求l-ll中的任一項的方法，其中所述含水驅(qū)替液自高多價陽離子含量的高含鹽量的水源水用反滲透、正滲透或其組合形成。全文摘要本發(fā)明涉及通過注水從地層采收烴的方法。該方法包括使含水驅(qū)替液經(jīng)注入井通過多孔、可滲透的砂巖地層以釋放油并從與所述注入井隔開的生產(chǎn)井中回收所述釋放的油，其中(a)所述砂巖地層包含至少一種在所述地層條件下ζ電位為負(fù)的礦物；(b)油和原生水存在于所述地層的孔中；和(c)所述含水驅(qū)替液的二價陽離子含量對所述原生水的二價陽離子含量的分?jǐn)?shù)小于1。文檔編號C09K8/58GK101535443SQ200780041330公開日2009年9月16日申請日期2007年9月5日優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日發(fā)明者A·拉格爾,G·R·杰諾爾德,I·R·科林斯,K·韋布,P·L·麥吉爾申請人:英國石油勘探運(yùn)作有限公司;英國石油北美有限公司