采油方法
【專利說明】采油方法
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及將鋒鹽的水溶液注入儲(chǔ)層W便從中采收原油的方法。
[0002] 長(zhǎng)期W來已知道由于儲(chǔ)層的天然能量，從含油儲(chǔ)層僅能采收一部分油。所謂的二 次采油技術(shù)用于從儲(chǔ)層中采收額外的油，其最簡(jiǎn)單的方法是通過用另一介質(zhì)(通常為水或 氣體)直接置換。
[0003] "水驅(qū)法(water-flooding)"是最成功和廣泛采用的二次采油方法之一。通常在壓 力下經(jīng)注入井將水注入到儲(chǔ)集巖中，朝向生產(chǎn)井驅(qū)動(dòng)油穿過巖石。水驅(qū)法中使用的水可W 是高鹽度水，例如海水、河口水、含水層水或產(chǎn)出水(在生產(chǎn)設(shè)施中從油和天然氣中分離的 水)。
[0004] 水驅(qū)法中使用的水也可W是低鹽度水。因此，國際專利申請(qǐng)?zhí)朩0/2008/029124教 導(dǎo)了當(dāng)注入水具有200至12,000 ppmv的總?cè)芙夤腆w含量并且注入水的多價(jià)陽離子含量與 砂巖巖石中所含原生水的多價(jià)陽離子含量之比小于1時(shí)，來自包含含油砂巖巖層的儲(chǔ)層的 采油率得W提高(與注入高鹽度水相比）。
[000引US 5,123,488設(shè)及其中使用兩個(gè)水平井從地層油儲(chǔ)層中移除控質(zhì)流體的用于改 善驅(qū)替效率的方法。將與地層中所含控質(zhì)流體不混溶的第一液體注入到較低的水平井中。 該第一液體具有大于該控質(zhì)流體的比重，運(yùn)使得控質(zhì)流體在地層中向上驅(qū)替。隨后，將比重 大于第一液體的第二液體注入到較低的水平井中。運(yùn)使得第一液體和控質(zhì)流體朝向第二水 平井向上驅(qū)替。隨后，通過上方的水平井從該地層中取出控質(zhì)流體。合適的驅(qū)替液體據(jù)稱包 括海水、半咸水、鹽水溶液及其混合物。還教導(dǎo)了氯化鋒和漠化鋒可用于形成鹽溶液。US 5， 123,488的表1列舉了合適的高密度流體的實(shí)例，包括:具有2、4、8、12和70(飽和)重量%的濃 度(對(duì)應(yīng)于1.0167、1.0350、1.0715、1.1085和1.9620的20°C下的比重）的aiCh溶液;具有2 至26(飽和)重量％的濃度(對(duì)應(yīng)于1.0144和1.2025范圍內(nèi)的20°C下的比重）的氯化鋼鹽水； 具有2至24(飽和)重量％的濃度(對(duì)應(yīng)于1.0110和1.1623范圍內(nèi)的20°C下的比重）的氯化鐘 鹽水;和具有2至40(飽和)重量％的濃度(對(duì)應(yīng)于1.0148和1.3957范圍內(nèi)的20°C下的比重）的 氯化巧鹽水。因此US 5,123,488的方法依賴于第一和第二不混溶液體的高密度W便在儲(chǔ)層 中向上驅(qū)替控質(zhì)流體。
[0006] 令人驚訝地，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，可W通過向儲(chǔ)集巖中注入包含在含水基液中的鋒鹽 溶液的含水驅(qū)替液來降低含油儲(chǔ)集巖(特別是砂巖巖石)的剩余油飽和度，其中該含水基液 (向其中計(jì)量加入鋒鹽W形成含水驅(qū)替液)具有200至250,000 ppmv的總?cè)芙夤腆w濃度，并 且所得含水驅(qū)替液具有低濃度的溶解鋒。所述剩余油飽和度的降低是與在不存在外加鋒鹽 的情況下（即并未向所述含水基液中計(jì)量加入鋒鹽)使用所述含水基液的水驅(qū)相比較。"低 濃度的溶解鋒"指的是該含水驅(qū)替液具有例如最高0.375重量%(3，750 ppm)的溶解鋒濃度， 和優(yōu)選至少0.001重量％(1〇 ppm)的溶解鋒濃度。令人驚訝地，還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)采油率增量隨著 所述含水驅(qū)替液的離子強(qiáng)度與所述含水驅(qū)替液中溶解鋒的摩爾濃度之比的提高(并隨著溶 解氯與溶解鋒的摩爾比的提高)而提高。
[0007] 由此，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種用于從被至少一個(gè)注入井穿透的儲(chǔ)層中采收原油 的方法，所述方法包括： 由注入井將包含在含水基液中的鋒鹽溶液的含水驅(qū)替液注入到儲(chǔ)層中，其中含水基液 具有200至250，000 ppmv的總?cè)芙夤腆w(TDS)濃度，W及在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下1.00至2.00厘 泊(cP)的粘度;并且其中該含水驅(qū)替液具有10至3，750 ppmv的溶解鋒濃度。
[000引單位"ppmv"等價(jià)于單位"毫克/升"。
[0009] 優(yōu)選地，該含水基液在標(biāo)準(zhǔn)溫度和壓力下具有1.000至1.210 g/cm3的密度。在下 文中更詳細(xì)地討論含水基液與含水驅(qū)替液的密度。
[0010] 該含水基液的粘度和密度在國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)（IUPAC)的"標(biāo)準(zhǔn)溫度和 壓力"（STP)下定義，即273.15 K的溫度和100 k化的絕對(duì)壓力。為了避免疑問，優(yōu)選在不存 在任何溶解氣體的情況下測(cè)定該含水基液的粘度。
[0011] 不希望被任何理論所束縛，據(jù)信在該含水驅(qū)替液中的溶解鋒釋放了原油的附加組 分，所述附加組分通過用不存在溶解鋒的含水基液對(duì)儲(chǔ)層進(jìn)行水驅(qū)并不會(huì)W不同方式從該 儲(chǔ)集巖的孔隙中釋放。因此，"釋放油墻(bank of released oil)"朝向生產(chǎn)井驅(qū)掃(swept) 穿過該儲(chǔ)層。術(shù)語"釋放油墻"是本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的，并且是指其中油飽和率由于應(yīng)用 了改進(jìn)的采油方法而得W提高的一部分儲(chǔ)層。由此，本發(fā)明的方法的優(yōu)點(diǎn)在于在生產(chǎn)井處 采收增量的油。
[0012] 在任意特定鋒濃度下實(shí)現(xiàn)的采油率增量似乎隨著該含水基液的鹽度(TDS濃度）的 提高而提高。因此優(yōu)選的是，用于形成該含水驅(qū)替液的含水基液具有至少1，〇〇〇 ppmv、更優(yōu) 選至少5,000 ppmv、再更優(yōu)選至少10,000 ppmv、再更優(yōu)選至少20,000 ppmv、特別是至少 30，000、例如至少50，000或至少100，000 ppmv的TDS濃度。
[0013] 優(yōu)選地，存在于該含水基液中的溶解固體包括選自W下的離子:第IA族金屬陽離 子(優(yōu)選鋼或鐘陽離子及其混合物）、第ΠΑ族金屬陽離子(優(yōu)選巧或儀陽離子及其混合物）、 面素陰離子(優(yōu)選氣、氯或漠陰離子及其混合物）、硫酸根陰離子、硝酸根陰離子、碳酸氨根 陰離子、碳酸根陰離子或有機(jī)酸陰離子。存在于該含水基液中的溶解固體優(yōu)選包含一種或 多種運(yùn)些陽離子和一種或多種運(yùn)些陰離子的混合物。可W溶解在該含水基液中的優(yōu)選的有 機(jī)酸陰離子包括Cl至C6有機(jī)酸陰離子，例如甲酸根、乙酸根、丙酸根、草酸根或丙二酸根陰離 子。優(yōu)選地，該含水基液中至少90%、更優(yōu)選至少95%、特別是至少98%的溶解離子選自第IA族 金屬陽離子、第IIA族金屬陽離子和面素陰離子(基于離子強(qiáng)度）。優(yōu)選地，該含水基液中至 少70%、優(yōu)選至少75%的溶解離子選自鋼陽離子、鐘陽離子、氯陰離子和漠陰離子(基于離子 強(qiáng)度）。優(yōu)選地，該含水基液中至少50%、更優(yōu)選至少60%、例如至少65%的溶解離子是鋼陽離 子和氯陰離子(基于離子強(qiáng)度）。離子強(qiáng)度I在本文中定義為：
其中Cl是離子i的摩爾濃度(mol.dnf3)，zi是該離子的電荷數(shù)，并且對(duì)溶液中的所有離 子計(jì)算總和(基于溶解固體為游離離子形式的假設(shè)）。
[0014] 可W用作含水基液的合適的水包括海水、河口水、半咸水、產(chǎn)出水(在生產(chǎn)設(shè)施中 從由含油儲(chǔ)層制得的流體中分離的水）、脫鹽水(已經(jīng)從中移除至少一部分溶解固體的水）、 含水層水和淡水如湖水和河水。如果需要的話，水的混合物可W用作含水基液。優(yōu)選地，該 含水基液是海水、產(chǎn)出水或其混合物。通常，運(yùn)些水僅含有痕量的鋒，優(yōu)選小于10 ppmv、例 如小于5 ppmv的鋒濃度。如果需要的話，該含水基液可W包含水混溶性助溶劑，例如Cl至C4 醇，優(yōu)選甲醇或乙醇、酬，例如丙酬、或二醇，例如乙二醇。優(yōu)選地，助溶劑W小于5體積％、特 別是小于1體積%的量存在于該含水基液中。為了避免疑問，本文中提到的ppm濃度基于溶劑 (即水和用于形成該含水基液的任何任選助溶劑)的總體積。
[0015] 當(dāng)要避免注入硫酸根陰離子時(shí)（由于形成礦物質(zhì)結(jié)垢或儲(chǔ)層酸化的風(fēng)險(xiǎn)），該含水 基液優(yōu)選包含硫酸根減少的水。硫酸根減少的含水基液可W通過W下方法制得:使具有高 硫酸根濃度的進(jìn)料水，例如海水、河口水、半咸水、產(chǎn)出水或含水層水與選擇性排除硫酸根 陰離子并同時(shí)允許單價(jià)離子如鋼和氯離子經(jīng)由其穿過的納濾膜接觸，由此產(chǎn)生硫酸根陰離 子濃度低于進(jìn)料水的滲透液和硫酸根陰離子濃度高于進(jìn)料水的滲余液。
[0016] 該含水驅(qū)替液包含鋒鹽在含水基液中的溶液，運(yùn)種溶液通過將鋒鹽計(jì)量加入到該 含水基液中來形成。通常，該鋒鹽W提供10至3,750 ppmv的在所得含水驅(qū)替液中的溶解鋒 濃度的量計(jì)量加入到含水基液中。
[0017] 合適地，該含水驅(qū)替液在注入到儲(chǔ)層中之前具有最多3,750 ppmv，優(yōu)選最多3,000 ppmv，更優(yōu)選最多2,500 ppmv，再更優(yōu)選最多2,000 ppmv，還更優(yōu)選最多1,250 ppmv，特別 地最多1，〇〇〇 ppmv，例如最多750 ppmv的溶解鋒濃度。合適地，該含水驅(qū)替液的溶解鋒濃度 在注入到該儲(chǔ)層中之前為至少10 ppmv，優(yōu)選至少40 ppmv，再更優(yōu)選至少75 ppmv，特別地 至少100 ppmv。優(yōu)選地，該含水驅(qū)替液的溶解鋒濃度在注入到儲(chǔ)層中之前為40至1，250 ppmv,更優(yōu)選為 125至 1,000 ppmv,例如為 150至500 ppmv。
[0018] 溶解鋒濃度的下限是當(dāng)鋒鹽計(jì)量加入到含水基液中時(shí)從儲(chǔ)集巖中釋放和驅(qū)替增 產(chǎn)的油所需的最小鋒濃度，并可W由例如實(shí)驗(yàn)室?guī)r屯、驅(qū)替研究來確定。
[0019] 已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的采油率增量隨著提高的含水驅(qū)替液的離子強(qiáng) 度與含水驅(qū)替液中溶解鋒的摩爾濃度之比而提高。含水驅(qū)替液中離子強(qiáng)度與溶解鋒的摩爾 濃度之比優(yōu)選為至少5:1，更優(yōu)選至少10:1，再更優(yōu)選至少100:1，例如，至少1,000:1(基于 溶解固體(包括溶解鋒)為游離離子形式的假設(shè)）。
[0020] 還已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，采用本發(fā)明的方法實(shí)現(xiàn)的采油率增量隨著含水驅(qū)替液中提高的溶解 氯離子與溶解鋒的摩爾比而提高。含水驅(qū)替液中溶解氯對(duì)溶解鋒的摩爾比優(yōu)選為至少5:1， 更優(yōu)選至少10:1，再更優(yōu)選至少100:1，例如至少1，000:1。
[0021] 優(yōu)選地，計(jì)量加入到含水基液中W形成含水驅(qū)替液的鋒鹽可W是面化鋒(優(yōu)選氯 化鋒、漠化鋒或艦化鋒）、水溶性非馨合簇酸鋒(優(yōu)選乙酸鋒或乳酸鋒）、硫酸鋒、亞硝酸鋒、 硝酸鋒、氨氧化鋒或堿式碳酸鋒。氨氧化鋒和堿式碳酸鋒可W通過添加酸來變得可溶于含 水基液。當(dāng)要避免注入硫酸根陰離子時(shí)（由于形成礦物質(zhì)結(jié)垢或儲(chǔ)層酸化的風(fēng)險(xiǎn)），優(yōu)選不 向該含水基液中計(jì)量加入硫酸鋒。
[0022] 不希望被任何理論所束縛，優(yōu)選的是從該含水驅(qū)替液中省去鋒的馨合劑，如乙二 胺四乙酸(邸TA)，因?yàn)閾?jù)信馨合的鋒物類在釋放增量原油方面不那么有效。
[0023] 本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，溶解鋒在注入儲(chǔ)層前或在儲(chǔ)層中在水溶液中存在的形式 可W取決于抑。不希望被任何理論所束縛，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)鋒鹽的不溶形式可W在中性或弱堿性 pH下從水溶液中沉淀。同樣據(jù)信，此類不溶性鋒鹽從溶液中沉淀時(shí)的抑可W根據(jù)用于制備 含水驅(qū)替液的含水基液的組成而改變。不溶性鋒鹽從含水驅(qū)替液中沉淀時(shí)的抑可W使用例 行實(shí)驗(yàn)容易地確定。如果需要的話，將含水驅(qū)替液的P的周節(jié)至在將含水驅(qū)替液注入到注入 井中之前可溶形式的鋒鹽存在于含水驅(qū)替液中的值。通常，在酸性抑下減輕不溶性鋒鹽沉 淀的風(fēng)險(xiǎn)。因此，在添加鋒鹽之前或之后，可w將酸加入