СОСТАВ ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ И СПОСОБ ЕГО ПРИГОТОВЛЕНИЯ Российский патент 1999 года по МПК E21B43/22 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам для добычи нефти на основе углеводородных и/или нефтяных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ), обладающих ультранизким межфазным натяжением на границе нефть-вода, что определяет их способность самопроизвольно образовывать устойчивые эмульсии прямого типа (типа "масло в воде") и проявлять определенные нефтеотмывающие свойства при закачке в пласт.

Основным недостатком известных составов является кратковременность их эффективного действия при закачке в пласт, т.к. из-за адсорбции ПАВ на развитой поверхности пород пласта происходит "обеднение" составов молекулами ПАВ, что приводит к снижению их нефтеотмывающих свойств.

Цель изобретения - создание состава, проявляющего в условиях пласта высокие нефтеотмывающие свойства и низкую величину адсорбции ПАВ.

Для достижения поставленной цели состав для добычи нефти, состоящий из ПАВ и нефтяной фазы, дополнительно содержит регулятор - вещество, повышающее растворимость ПАВ в нефтяной фазе и обеспечивающее коллоидное состояние асфальтенов в нефти. В результате чего в таком составе образуются ассоциаты из полярных асфальтово-смолистых компонентов нефти и молекул ПАВ, что уменьшает в составе количество свободных молекул ПАВ и, соответственно, снижает их величину адсорбции на породе пласта.

Указанные компоненты в разработанном составе содержатся в следующем соотношении, мас.%:
ПАВ - 15,0 - 25,0
Нефтяная фаза - 50 - 70,0
Регулятор - 15,0 - 25,0
В качестве ПАВ используют продукты конденсации окиси этилена с углеводородными производными, содержащими подвижный атом водорода, например оксиэтилированные производные жирных спиртов, кислот, алкилфенолов, а также сополимеры окисей этилена и пропилена, товарные формы которых типа ОКСИ-ФОС, ОЖК, ОС, АФ, ОП, Проксанол и др. широко применяются в качестве моющих, диспергирующих, смачивающих, деэмульгирующих и прочих неионогенных ПАВ в различных технологических процессах, в том числе и в процессах нефтедобычи и нефтепереработки.

В качестве нефтяной фазы используют товарную нефть с остаточным содержанием воды и хлористых солей не ниже III группы качества (по ГОСТу 9965-76 "Нефть. Степень подготовки для нефтеперерабатывающих предприятий. Технические условия"). Для приготовления состава с указанным содержанием ПАВ применяют тяжелую (плотность 900 кг/см³ и более) нефть с высоким содержанием асфальтенов и смол (соответственно не менее 10 и 30 мас.%). Легкие парафинистые или парафино-нафтеновые нефти не могут быть использованы для данной цели, т. к. обладают слабой растворяющей способностью в отношении применяемых ПАВ, а сравнительно небольшое ( в пределах 1 - 2 мас.%) содержание асфальтенов в таких нефтях не обеспечивает необходимого "связывания" молекул ПАВ коллоидно-дисперсными частицами асфальтенов.

В качестве регулятора - вещества, повышающего растворимость неионогенных ПАВ и влияющего на коллоидное состояние асфальтенов в нефтяной фазе, применяют маловязкую, тяжелую (плотность 1400 кг/м³ и более) жидкость, обладающую неорганической растворяющей способностью в отношении асфальтово-смолистых компонентов нефти и применяемого ПАВ, например хлороформ, четыреххлористый углерод и д.п.

Способ приготовления состава для добычи нефти включает вначале операцию смешения - (растворения) ПАВ и указанного растворителя - регулятора, взятых в соотношении 1:1 (мас.). Затем, при постоянном перемешивании системы, полученный раствор добавляют в пределах 30 - 50 мас.% в указанную нефтяную фазу - тяжелую, асфальтово-смолистую нефть.

Известен способ и состав для добычи нефти [Holm Le Roy W. "Soluble oilcomposition", Union Oil Co of California, Пат. США, кл. 252 - 8.55 D, E 21 B 43/16, N 3691072], называемый "растворимой нефтью" (РН), включающий (в % по объему): жидких углеводородов (нефть, нефтепродукты с плотностью 0,75 - 0,85 г/м³) - 45 - 90%, ПАВ (алкиларилсульфонаты, имеющие в своем составе алкильную цепь из 10 - 20 атомов углерода ) - 4 - 30%, полярный растворитель (вторичный бутиловый спирт) -0,5 - 8% и соль одновалентного катиона (NaCl, KCL) - 0,15%. При контакте с водой в таком составе может "раствориться" воды до 40% (по объему) в виде микроэмульсии типа "вода в нефти". При большем содержании воды происходит обращение фаз с образованием микроэмульсии типа "нефть в воде". Такие микроэмульсии, известные под названием марафлуд или мицеллярные дисперсии, обладают высокими нефтеотмывающими свойствами. Самый крупный проект, осуществленный в США фирмой Marathon по закачке такой микроэмульсии в песчаники робинсон в шт. Иллинойс, позволил получить 40 тыс.м³ нефти. Однако сложности в приготовлении такого состава в промысловых условиях и высокая стоимость проведения данных обработок, в первую очередь из-за больших потерь ПАВ в пласте в результате их адсорбции, вынудили фирму искать более экономичные составы.

Предлагаемый состав для добычи нефти, в отличие от прототипа, содержит меньшее количество ингредиентов, более прост в приготовлении, образует более стойкую (кинетически и агрегативно) микроэмульсию типа "нефть в воде" и, в результате замедленной адсорбции ПАВ на породе пласта, обладает большей нефтеотмывающей способностью, т.е. является экономически более эффективным.

Следующие примеры иллюстрируют свойства предлагаемого состава и состава прототипа.

Для приготовления предлагаемых составов взяты в качестве ПАВ - продукты оксиэтилирования (неионогенные ПАВ) ОКСИФОС, ОЖК, ОС-20, АФ-12 и ОП-10 в пределах концентраций 15 - 25 мас.% , нефтяной фазы (тяжелая товарная нефть, плотность - 950 кг/м³, содержащая асфальтенов - 11,2%, смол - 37,8%, парафина - 2,1% и воды - не более 1%) в количестве 50% и регулятор-растворитель (CCL 4) в пределах 15 - 25 мас.% .

Составы-прототипы готовились на основе товарной нефти (плотность 850 кг/м, содержание асфальтенов - 1,7%, смол - 15,9%, парафина - 2,8%), анионактивного ПАВ алкиларилсульфоната - ААСН (мол. масса - 520) в пределах 4 - 30%, полярного растворителя (втор. бутилового спирта) в пределах - 0,5 - 8%. В качестве соли одновалентного катиона использовалась NaCl, которая вводилась в состав в виде 0,3% водного раствора, общий объем которого в системе составлял 50 мас.% .

Способ приготовления составов-прототипов заключался в следующем, вначале анионный ПАВ растворяли в полярном растворителе, полученный раствор смешивали с нефтяной фазой в такой пропорции, чтобы содержание ПАВ в нефтяном растворе колебалось в пределах от 4 до 30 мас.% . Далее в полученный НР добавляли 1:1 (мас.) 0,3% водный раствор NaCl.

Для сопоставления свойств образуемых микроэмульсий в предлагаемый состав также добавляли 1:1 (мас.) 0,3% водный раствор NaCl.

В табл. 1 приведены данные о содержание ингредиентов, а в табл. 2 общие физико-химические свойства предлагаемого состава и состава-прототипа.

Из данных табл. 2 видно, что нефтевытесняющие свойства разработанного состава значительно (в несколько раз) превосходят аналогичные свойства состава-прототипа. Однако разработанные составы с минимальным содержанием ПАВ (15 мас.%) оказались по эффективности близкими (равными) составу-прототипу, у которого содержание ПАВ соответствует 30 мас.%, т.е. максимальному значению. На основании чего нижним пределом содержания неионогенных ПАВ в разработанном составе является 15 мас.%, а за верхний предел, по экономическим соображениям, была взята концентрация ПАВ в пределах 25 мас.%.

Содержание регулятора-растворителя в разработанном составе в пределах 15 - 25 мас.% позволяет не только осуществить предварительное эффективное растворение ПАВ в данном регуляторе, но и обеспечить необходимое коллоидно-дисперсное (близкое к молекулярному) состояние асфальтово-смолистых веществ в нефти, что способствует образованию ассоциатов из молекул ПАВ и полярных компонентов нефти и замедляет адсорбцию ПАВ, т.е. позволяет одним объемом состава произвести отмыв большего объема нефти из порового пространства пласта.

Технология применения разработанного состава для добычи проста и мало чем отличается от известной технологии марафлуда (технологии применения мицеллярных дисперсий).

Состав и способ относятся к нефтедобывающей промышленности, в частности к составам и способам для добычи нефти на основе углеводородных и/или нефтяных растворов поверхностно-активных веществ (ПАВ), способных самопроизвольно образовывать устойчивые эмульсии. Состав для добычи нефти содержит в качестве поверхностно-активного вещества продукты конденсации окиси этилена с углеводородными производными, содержащими подвижный атом водорода - оксиэтилированные производные жирных спиртов, кислот, алкилфенолов - 15-25 мас.%, в качестве нефтяной фазы - тяжелую асфальтово-смолистую нефть плотностью 900 кг/м₃ и более с содержанием асфальтенов 10% и более - 50-70 мас.% и в качестве растворителя - регулятор, повышающий растворимость неионогенных поверхностно-активных веществ и асфальтово-смолистых компонентов в нефти - четыреххлористный углерод или хлороформ - 15-25 мас.%. Способ приготовления состава для добычи нефти предусматривает, что вначале смешивают ПАВ и растворитель-регулятор в соотношении 1:1, а затем при постоянном перемешивании полученный раствор вводят в указанную нефтяную фазу также в пределах 30-50 мас. %. Техническим результатом является повышение нефтеотмывающих свойств и снижение величины адсорбции ПАВ. 2 с.п. ф-лы, 2 табл.

1. Состав для добычи нефти, содержащий нефтяную фазу, поверхностно-активные вещества (ПАВ) и растворитель, отличающийся тем, что в качестве ПАВ используют продукты конденсации окиси этилена с углеводородными производными, содержащими подвижный атом водорода - оксиэтилированные производные жирных спиртов, кислот, алкилфенолов, в качестве нефтяной фазы используют тяжелую асфальтово-смолистую нефть с плотностью 900 кг/м³ и более, содержанием асфальтенов 10% и более и в качестве растворителя - регулятор, повышающий растворимость неионогенных поверхностно-активных веществ и асфальтово-смолистых компонентов в нефти - четыреххлористый углерод или хлороформ при следующем соотношении компонентов, мас.%:
Указанная нефтяная фаза - 50 - 70
Указанные поверхностно-активные вещества - 15 - 25
Указанный растворитель-регулятор - 15 - 25
2. Способ приготовления состава для добычи нефти, включающий смешение поверхностно-активных веществ ПАВ с растворителем, а затем с нефтяной фазой, отличающийся тем, что при приготовлении состава по п.1 вначале смешивают ПАВ с указанным растворителем-регулятором в соотношении 1 : 1 (мас.), а затем при постоянном перемешивании полученный раствор добавляют в пределах 30 - 50 мас.% в указанную нефтяную фазу.