(10)申请公布号
(43)申请公布日 (21)申请号 201510661789.X
(22)申请日 2015.10.14
E21B 43/16(2006.01)
E21B 43/22(2006.01)
C09K 8/594(2006.01)
C09K 8/584(2006.01)
B01F 3/08(2006.01)
(71)申请人中国石油天然气股份有限公司
地址100007 北京市东城区东直门北大街9
号
申请人大庆油田有限责任公司
(72)发明人程杰成 庞志庆 白文广 刘性全
雷友忠 刘勇 汪艳勇 熊霄
(74)专利代理机构北京尚诚知识产权代理有限
公司 11322
代理人鲁兵 郭凡
(54)发明名称
率的方法
(57)摘要
本发明公开了一种利用表面活性剂提高二
氧化碳驱油采收率的方法，将选定的表面活性剂
与超临界二氧化碳按质量比为(0.00061：1)～
(0.00338：1)的比例在压力为8MPa，温度为50℃
的条件下混合均匀作为驱油剂，注入油藏中。本发
明优选出能降低二氧化碳与原油最小混相压力的
表面活性剂，在注入的二氧化碳中加入该表面活
性剂进行二氧化碳驱油作业，能提高二氧化碳驱
油采收率。(51)Int.Cl.
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请权利要求书1页 说明书9页 附图1页CN 105257264 A 2016.01.20
C N 105257264
A
1.一种利用表面活性剂提高二氧化碳驱油采收率的方法，其特征在于，步骤如下：
将表面活性剂与二氧化碳在二氧化碳超临界条件下混合均匀形成表面活性剂-二氧化碳复合驱油剂，将该复合驱油剂注入油藏中；复合驱油剂中表面活性剂质量浓度小于表面活性剂在该条件下在超临界二
氧化碳中的溶解度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述超临界条件为压力8MPa，温度为50℃。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述表面活性剂为含有亲二氧化碳基团的表面活性剂，所述亲二氧化碳基团包括全氟醚、全氟烷烃、硅氧烷、叔胺、脂肪醚、炔醇和炔二醇等。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述的表面活性剂包括硅醚类表面活性剂和聚醚类表面活性剂；硅醚类表面活性剂选自烯丙基聚乙二醇(HMTS)、三聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-3)、七聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-7)、十二聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-12)和十六聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-16)中的一种或几种；聚醚类表面活性剂选自十四醇五聚氧乙烯醚(C14(5))、十六醇三聚氧乙烯醚(C16(3))、十六醇五聚氧乙烯醚(C16(5))和三聚乙二醇聚贝特十六醇醚(GC16(3))中的一种或几种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，压力8MPa，温度为50℃条件下，所述不同表面活性剂在超临界二氧化碳中的溶解度在0.205wt％～9.98wt％变化，表面活性剂与二氧化碳的质量比为0.00061～0.00338份至对应表面活性剂所述溶解度：1。
6.根据权利要求1-5任一所述的方法，其特征在于，所述复合驱油剂中表面活性剂为十六醇五聚氧乙烯醚(C16(5))，其与二氧化碳按质量比为0.00061～0.363：1混合，混合压力为8MPa，温度为50℃。
7.一种二氧化碳驱油中使用的驱油剂，其特征在于，为权利要求1-6任一所述方法中提到的表面活性剂-二氧化碳复合驱油剂。
8.一种权利要求7所述驱油剂的制备方法，其特征在于，将表面活性剂与二氧化碳在二氧化碳超临界条件下混合得到表面活性剂-二氧化碳复合驱油剂。
9.根据权利要求8所述制备方法，其特征在于，表面活性剂在温度50℃、压力8MPa超临界条件下在二氧化碳中的溶解度为0.205wt％～9.98wt％，在该超临界条件下表面活性剂与二氧化碳按质量比0.00061～0.00338至对应表面活性剂所述溶解度：1混合。
10.一种二氧化碳驱油的方法，其特征在于，对未开发油藏，使用权利要求7所述驱油剂在油藏驱替压力和温度下进行注入，注入体积为1.0PV；所述驱替压力和温度大于二氧化碳超临界条件。
一种利用表面活性剂提高二氧化碳驱油采收率的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及二氧化碳驱油助剂技术领域，特别是涉及一种表面活性剂用于提高二氧化碳驱油采收率的方法。
背景技术
[0002] 近年来，由于人类对煤、石油、天然气等化石燃料的过度依赖，工业和人类生活过程中产生的温室气体排放量日益增加，由此导致的温室效应正在严重威胁着人类赖以生存的环境。在人类排放的温室气体中，65％以上为二氧化碳，这些二氧化碳中又有大约69％是与能源供应和使用相关的。如何既能实现温室气体的减排，又能满足人类日益增长的能源需求成为国际社会面临的一个重大问题。
[0003] 二氧化碳驱油技术是一种将超临界的二氧化碳流体(二氧化碳临界点为压力7.4MPa，温度31.2℃)作为驱油剂注到油藏中，利用注入的二氧化碳能够降低原油粘度、改善油水流度比、使原油体积膨胀、增加油藏能量的特性，在一定条件下可实现混相驱替，从而达到扩大波及程度、提高油藏采收率的目的，能将原始石油地质储量采收率增加20％，目前已成为实现提高原油采收率的三次采油技术的重要技术之一。2014年在产提高采收率项目中，二氧化碳驱油项目约占38.9％，其中美国项目最多，年总产量为3890.2万吨，目前占美国总原油产量的6％。
[0004] 室内实验及现场实践表明，混相驱(驱替过程中油藏压力高于原油与二氧化碳的最小混相压力)会比非混相驱(驱替过程中油藏压力低于原油与二氧化碳的最小混相压力)采出更多的原油，一般情况下，混相驱比非混相驱采收率高5％-10％左右。要想实现混相驱，地层压力要高于二氧化碳与原油的最小混相压力。然而国内部分油田由于受到地层原油重质成分多和温度高的限制，导致二氧化碳与原油的最小混相压力偏高，无法达到混相驱，影响驱油效果。虽然可以通过多注少采的方式提高地层压力(多注二氧化碳少采原油)，但提高的幅度有限，还会影响油田产量。
[0005] 由于存在以上问题，二氧化碳驱油目前还不能广泛应用。
[0006] 在驱油领域，表面活性剂在表活剂-碱-聚合物三元复合驱中被广泛使用。在二氧化碳驱中，CN103867169A公开了“气溶性表面活性剂用于二氧化碳驱油流度控制中的方法”，该技术将气溶性表面活性剂与超临界二氧化碳按质量分比为0.1％～1.5％的比例混合均匀，混合时的压力为7～20MPa，温度为40℃～90℃，然后注入油藏中。该技术首次将气溶性表面活性剂应用于二氧化碳驱油中，但需选用气溶性表面活性剂脂肪醇聚氧乙烯聚氧丙烯醚(2EH-PO5-EO9)或壬基酚聚氧乙烯醚(TX-15)，利用该类表面活性剂进行地下起泡控制二氧化碳流度，可以扩大波及体积，但不能提高驱油效率，对原油采收率的提高幅度不明确，且表面活性剂的使用条件和选择条件苛刻，对于那些二氧化碳与原油最小混相压力偏高的油田仍然不能适用。
发明内容
[0007] 本发明的目的在于提供一种能降低二氧化碳与原油最小混相压力，经济实用的提高二氧化碳驱油采收率的方法。
[0008] 一种利用表面活性剂提高二氧化碳驱油采收率的方法，其特征在于，步骤如下：[0009] 将表面活性剂与二氧化碳在二氧化碳超临界条件下混合均匀形成表面活性剂-二氧化碳复合驱油剂，将该复合驱油剂注入油藏中；复合驱油剂中表面活性剂质量浓度小于表面活性剂在该条件下在超临界二氧化碳
中的溶解度。
[0010] 以上方法中，所述超临界条件为压力8MPa，温度为50℃。所述表面活性剂为含有亲二氧化碳基团的表面活性剂，所述亲二氧化碳基团包括全氟醚、全氟烷烃、硅氧烷、叔胺、脂肪醚、炔醇和炔二醇等。所述的表面活性剂包括硅醚类表面活性剂和聚醚类表面活性剂；硅醚类表面活性剂选自烯丙基聚乙二醇(HMTS)、三聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-3)、七聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-7)、十二聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-12)和十六聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-16)中的一种或几种；聚醚类表面活性剂选自十四醇五聚氧乙烯醚(C14(5))、十六醇三聚氧乙烯醚(C16(3))、十六醇五聚氧乙烯醚(C16(5))和三聚乙二醇聚贝特十六醇醚(GC16(3))中的一种或几种。
[0011] 具体的，以上方法在压力8MPa，温度为50℃条件下，所述不同表面活性剂在超临界二氧化碳中的溶解度在0.205wt％～9.98wt％变化，表面活性剂与二氧化碳的质量比为0.00061～0.00338份至对应表面活性剂所述溶解度：1。不同的表活剂与二氧化碳的配比在0.00061～0.00338：1的数值范围内变化，同一表活剂与二氧化碳的配比上限为其在二氧化碳中的溶解度。例如，表面活性剂为十六醇五聚氧乙烯醚(C16(5))时，依据表1数据，其与二氧化碳可按质量比为0.00061～0.363：1混合，混合压力为8MPa，温度为50℃。其他表面活性剂与二氧化碳的混合比例也同样可依表1所列数值确定范围。
[0012] 本发明另一目的在于提供一种二氧化碳驱油中使用的驱油剂，为前面方法中提到的表面活性剂-二氧化碳复合驱油剂。
[0013] 该驱油剂的制备方法，是将表面活性剂与二氧化碳在二氧化碳超临界条件下混合得到表面活性剂-二氧化碳复合驱油剂。
[0014] 利用该驱油剂，本发明提供一种二氧化碳驱油的方法，是对未开发油藏(水驱前)，使用所述驱油剂在油藏驱替压力和温度下进行注入，注入体积一般为1.0PV；所述驱替压力和温度大于二氧化碳超临界条件。
[0015] 与现有技术相比，本发明具有如下特点：
[0016] 本发明提供了一种利用表面活性剂提高二氧化碳驱油采收率的方法，通过室内实验优选出能降低二氧化碳与原油最小混相压力的表面活性剂，在注入的二氧化碳中加入该表面活性剂，进行二氧化碳驱油作业，提高二氧化碳驱油采收率。本发明优选出的表面活性剂因带有亲二氧化碳官能团，与二氧化碳具有良好的亲和性，亲二氧化碳官能团包括全氟醚和全氟烷烃、硅氧烷、叔胺、脂肪醚、炔醇和炔二醇等，综合考虑经济性因素后，优选了硅醚和聚醚这两种表面活性剂。与二氧化碳中不加表面活性剂的驱油方法相比，使用本发明方法，二氧化碳与原油的一次接触最小混相压力能够下降2.11-5.11MPa，多次接触最小混相压力能够下降3.5-4.2MPa；采收率能够提高17.31-19.38个百分点，获得
了较好的提高采收率效果。
附图说明
[0017] 图1所示为不加表面活性剂(纯CO2)最小混相压力拟合结果图。
具体实施方式
[0018] 在驱油领域，通常想要实现二氧化碳混相驱油，就需要提高地层压力。本发明中发明人变换思路，通过降低二氧化碳与原油的最小混相压力的方法，使地层压力高于二氧化碳与原油的最小混相压力，从而实现二氧化碳混相驱油。因为降低二氧化碳与原油的最小混相压力降低幅度没有限制，也不会影响油田产量，因此是提高二氧化碳驱油采收率较为可行的研究方向。
[0019] 目前国外油田在实施二氧化碳混相驱之前会对油藏进行筛选，排除无法实施二氧化碳混相驱油的油藏，因此在降低最小混相压力方面并没有太多研究；国内还处于探索阶段，主要为混相溶剂法：即在注入纯二氧化碳前，先注入混相溶剂段塞，混相溶剂采用烷烃或混合溶剂(石油醚、烷烃混合物、醇的混合物等)。这种方法可以将二氧化碳与原油混相压力有不同程度的降低，在一定程度上提高了采收率，但是烷烃加入量较高，导致成本高，带来的经济效益并不显著。
[0020] 本发明不是采用溶剂与二氧化碳混合，而是选用同时具有亲水性和较高二氧化碳亲和性的表面
活性剂与超临界二氧化碳混合，得到混合物来代替纯二氧化碳作为驱油剂注入地下油藏进行驱油。
[0021] 以下结合具体实施例，更具体地说明本发明的内容，并对本发明作进一步阐述，但这些实施例绝非对本发明有任何限制。本领域技术人员在本说明书的启示下对本发明实施例中所作的任何变动都将属于本发明的范围内。
[0022] 实施例、表活剂-二氧化碳复合驱油剂及其配制
[0023] 分别按表1中的说明调整本发明方法中的各参数，提供了利用表面活性剂提高二氧化碳驱油采收率的方法的具体实施例1-9。
[0024] 具体方法为：将表面活性剂与超临界二氧化碳按质量比为(0.00061：1)～(0.00338：1)的比例混合均匀得到表活剂-二氧化碳复合驱油剂(流体)，然后将该复合驱油剂注入油藏中。
[0025] 考虑到二氧化碳临界点(压力7.4MPa，温度31.2℃)，实施例混合时选用压力为8MPa，温度为50℃。当然，在二氧化碳临界点之上的其它数值理论上均可以完成表活剂-二氧化碳复合驱油剂的制备，实际应用中可考虑生产条件、安全性和经济性等因素来确定压力和温度数值，本实施例对此仅作为指引而非限制。
[0026] 关于表面活性剂，本发明选用同时具有亲水性和较高二氧化碳亲和性的表面活性剂与二氧化碳
混合，此类表面活性剂中含有亲二氧化碳基团，包括全氟醚、全氟烷烃、硅氧烷、叔胺、脂肪醚、炔醇和炔二醇等。优选的表面活性剂为硅醚类表面活性剂和聚醚类表面活性剂。其中，硅醚类表面活性剂选自烯丙基聚乙二醇(HMTS)、三聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-3)、七聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-7)、十二聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-12)和十六聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷(NTS-16)中的一种或几种；聚醚类表面活性剂选自十四醇五聚氧乙烯醚(C14(5))，十六醇三聚氧乙烯醚(C16(3))，十六醇五聚氧乙烯醚(C16(5))和三聚乙二醇聚贝特十六醇醚(GC16(3))中的一种或几种。比较例表面活性
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