КОМПОЗИЦИЯ И СПОСОБ ПОВЫШЕННОЙ ДОБЫЧИ НЕФТИ Российский патент 2009 года по МПК C09K8/58 E21B43/22 

Родственные заявки

Эта патентная заявка заявляет приоритет американской предварительной патентной заявки №60/561669, поданной 13 апреля 2004 г, которая целиком включена в данное описание.

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к химической композиции и использованию химической композиции для увеличения добычи и запасов нефти.

Уровень техники

Когда нефть присутствует в подземных горных породах, таких как песчаник, карбонат или глинистый сланец, нефть обычно разрабатывают, буря скважины до нефтеносного пласта и давая возможность существующему градиенту давления выталкивать нефть из скважины. Этот процесс известен как добыча первичным способом. Когда и где градиент давления недостаточен для добычи нефти с желаемой скоростью, то обычно проводят метод улучшенной добычи для извлечения дополнительного количества нефти. Процесс известен как добыча вторичным способом. За добычей нефти первичным способом следует добыча нефти вторичным способом, такая как вливание воды или нагнетание газа для выталкивания дополнительного количества нефти, которая способна удалить, в общем, около 30% от общего содержания нефти в нефтяном резервуаре многих месторождений.

При заводнении вода под давлением впрыскивается в нефтеносный пласт после добычи первичным способом и производит добычу из соседних углеводородных эксплуатационных скважин. Сначала углеводород и затем углеводород и вода добываются из эксплуатационной скважины.

Даже после добычи вторичным способом, таким как заводнение, большие количества исходной нефти остаются на месте. Фракция неизвлекаемого углеводорода обычно наиболее высока для тяжелых нефтей, гудрона и комплексных образований. В больших нефтяных месторождениях более миллиарда баррелей нефти может оставаться после обычного заводнения. В дополнение к заводнению также используются проекты вытеснения при смешении с диоксидом углерода. Следовательно, добыча третичным способом становится центром внимания. По оценкам, современные методики добычи третичным способом способны удалить дополнительные 5-20 процентов нефти, остающейся в резервуаре. В данной современной мировой потребности в углеводородных полезных ископаемых разработка эффективных стратегий нефтедобычи третичным способом для более высокой добычи нефти обещает иметь значительное экономическое влияние. Современные методы добычи третичным способом эффективны, но дороги. Современные третичные способы все еще оставляют значительные количества исходной нефти в месте месторождения.

Большинство остающейся на месте нефти после добычи первичным и вторичным способами находится в микроловушках из-за капиллярных сил или адсорбировано на поверхности минералов вследствие неснижаемой нефтенасыщенности, а также находится в неработающих нефтеносных пластах внутри горной породы. Содействие движению обычно неподвижной остаточной нефти или других углеводородов обычно называют добычей третичным способом. Известно использование микроорганизмов, таких как бактерии, для того, чтобы вытеснять нефть из микроловушек или нефть, адсорбированную на поверхности минералов, для того, чтобы извлечь дополнительное количество нефти в ходе фазы заводнения. Это обычно включает введение микроорганизмов извне. Эти микробы производят метан, который затем извлекается.

Также известно, что полимеры и желатинизированные и поперечносшитые водорастворимые полимеры полезны для увеличения добычи нефти и в других нефтепромысловых процессах. Их использовали для изменения проницаемости подземных пород для того, чтобы увеличить эффективность процессов заводнения. Вообще полимеры или полимеры наряду с гелеобразующими агентами, такими как соответствующий сшивающий агент, в жидкости впрыскиваются в пласт. Как увеличенная добыча, основанная на микробах, так и увеличенная добыча, основанная на полимерах, являются дорогостоящими процессами.

Диагенетическая структура и тип пористости, обнаруженный в различных углеводородсодержащих породах может указывать на пропускную способность пласта, его емкость и возможность для заводнения или нагнетания СO₂. Цель заключается в вытеснении нефти из высокоемких секций, но с малой добычей в секции с высокой добычей. Это позволяет увеличить добычу нефти сверх предсказанной первичной истощающей добычи таким образом, что добывается большее процентное содержание исходной нефти в месторождении.

Традиционные процессы добычи третичными методами включают введение СO₂ или воды в скважину. Существует потребность в улучшенной композиции для увеличения добычи нефти. Было бы полезно использовать коммерчески доступное традиционное впрыскивающее оборудование для снижения капитальных затрат.

Для полной капитализации своих национальных ресурсов страны-производители нефти должны увеличить внутреннее производство бензина посредством использования улучшенной технологии нефтедобычи. Фирмы-производители, обычно консервативные в точном определении добываемых запасов, имеют потребность в увеличении добываемых запасов из проверенных резервов, в противоположность разработке непроверенных резервов. Существует необходимость в рентабельных методах добычи нефти для того, чтобы довести до максимума удаление исходной нефти из места на каждое месторождение. Существует необходимость в рентабельных методах добычи нефти для снижения роста цен путем более тщательной разметки минимального размера месторождения и других параметров, необходимых для успешной добычи нефти. Существует потребность в добыче третичным способом, который использует простые или применяемые в настоящее время прикладные методы.

Патент США №6225263 обучает способу увеличения добычи нефти и/или газа из подземных пластов путем впрыскивания в пласт водного раствора моноалкилового эфира полиэтиленгликоля.

Патент США №3902557 описывает способ обработки пласта, окружая скважину путем впрыскивания растворителя, включающего С₄-С₁₀алкиловый эфир полигликолевого эфира, содержащий 10-22 атомов углерода на молекулу. С₄-С₈моноалкиловый эфиры три и тетраэтиленгликолей являются предпочтительными, в частности, гексиловый эфир, в то время как бутиловый эфир также упоминался. Растворитель может быть разбавлен органической жидкостью, такой как спирт, например, изопропанол.

Патент Франции №2735524 направлен на метод добычи вторичным и третичным способами посредством использования спирта в количестве от 1 до 5% по весу к сольватным асфальтенам.

Существует потребность в рентабельной композиции и способе использования композиции для того, чтобы улучшить увеличенную нефтедобычу. Существует потребность в капитализации исходной нефти в месте месторождения, которая оказалась не извлеченной при добыче первичным и вторичным способами.

Сущность изобретения

Для того чтобы удовлетворить одну или несколько из этих потребностей, настоящее изобретение преимущественно обеспечивает композицию и способ добычи нефти третичным способом. Изобретение включает рентабельную изготовляемую на заказ смесь органических химических веществ для стимулирования добычи нефти. Благодаря действию поверхностно-активного вещества или растворителя эта композиция делает подвижной остаточную нефть, заключенную в резервуаре.

Это изобретение включает химическую композицию для использования в буровых работах для нефтедобычи и способ использования химической композиции. Химическая композиция включает соединение аммиака, спирт и водный раствор носитель. Водный раствор носитель существует в достаточном объеме, таком, чтобы полностью растворить соединение аммиака и спирт в водном растворе носителя. Несмотря на то, что нагревание не является обязательным, было показано, что небольшое повышение температуры имеет положительные эффекты. Химическая композиция показывает полное распределение по жидкости-носителю соединения аммиака и спирта.

В предпочтительном варианте осуществления спирт, пригодный для химической композиции изобретения, содержит от примерно одного до примерно шести атомов углерода. Спирт является предпочтительно неароматическим. Более подходящими являются спирты, содержащие один-четыре атома углерода, то есть метиловый, этиловый, пропиловый и/или бутиловый спирт. Из пропиловых спиртов изопропиловый является особенно предпочтительным. Спирт предпочтителен в количестве приблизительно от 4 до 16 процентов по объему химической композиции.

В химической композиции изобретения предпочтительным раствором носителем является вода. Этот раствор может быть морской водой, такой как добываемые вместе с нефтью воды. Водный раствор носитель является предпочтительным. В предпочтительном варианте осуществления существует только один раствор носитель и им является именно вода. Раствор носитель, присутствующий в количестве от приблизительно 76 до 94 процентов по объему химической композиции, является предпочтительным.

Соединение аммиака химической композиции является предпочтительно аммиаком или гидроксидом аммония. Соединение аммиака присутствует в количестве приблизительно от 2 до 8 процентов по объему химической композиции.

Предпочтительные количества соединения аммиака и спирта определяют диапазон соотношений, который является предпочтительным. Предпочтительное соотношение спирта к соединению аммиака находится между приблизительно 1:1 спирта к соединению аммиака и приблизительно 3:1 спирта к соединению аммиака, причем соотношения составлены на основе объема. Соотношение приблизительно 2:1 спирта к соединению аммиака является наиболее предпочтительным.

Это изобретение также включает способ добычи углеводородов из пласта углеводородов, содержащего запасы углеводородов. Способ по изобретению включает введение химической композиции в пласт углеводородов в количестве, эффективном для существенного увеличения добычи углеводородов из пласта. Последующая добыча углеводородов из пласта углеводородов может быть через ту же скважину или через другие скважины месторождения.

Настоящее изобретение может быть использовано для добычи вторичным и/или третичным способами. Полагают, что композиция изобретения улучшит проницаемость породы, расположенной рядом с буровой скважиной.

Краткое описание изобретения

Для того чтобы признаки, преимущества и задачи изобретения, а также другие возникающие вопросы были понятны, более детальное описание изобретения, кратко суммированного выше, можно получить путем ссылки на его вариант осуществления, который проиллюстрирован в прилагаемых чертежах, которые образуют часть этого подробного описания. Следует отметить, однако, что чертежи иллюстрируют только предпочтительный вариант осуществления изобретения и, таким образом, не должны рассматриваться как ограничивающие сущность изобретения, поскольку оно может допускать другие равно эффективные варианты осуществления.

Фиг.1 представляет собой упрощенную блок-схему введения химического соединения изобретения в резервуар; и

Фиг.2 представляет собой упрошенную блок-схему оборудования, участвующего в одном из вариантов осуществления изобретения, который включает введение воды, добываемой совместно с нефтью, вместе с химической композицией изобретения в скважину.

Подробное описание изобретения

Спирты могут, в большинстве случаев, быть определены как R-OH, где R является комбинацией атомов углерода и водорода, причем вода исключается из этого определения. Предпочтительный спирт изобретения является неразветвленным, в противоположность ароматическому, с непрерывной цепью углеродных атомов, длиной от 1 до 8 углеродов. Насыщенные спирты являются более предпочтительными, поскольку они склонны быть более стабильными, чем ненасыщенные спирты. Метиловый спирт, этиловый спирт, изопропиловый спирт, н-пропиловый спирт и бутиловый спирт являются предпочтительными. Пропиловый спирт особенно предпочтителен. Из пропиловых спиртов изопропиловый является особенно предпочтительным. Смеси метилового, этилового, пропилового и/или бутилового спиртов для создания спирта изобретения также входят в объем изобретения. Смесь этилового и пропилового спирта является предпочтительной. Поскольку химия молекулы спирта определяется функциональной группой ОН, специалистам в данной области понятно, что другие спирты могут быть эффективны по отдельности или в комбинации. Однако использование только одного спирта, имеющего непрерывную цепь от 1 до 8 атомов углерода или только одного спирта, причем спирт является смесью спиртов с 1-8 углеродами без других спиртов, является эффективным и предпочтительным.

Примечательно, что спирты могут образовываться на месте, например, по реакции солей с соответствующими реагентами в присутствии воды. Получение спирта на месте также входит в объем настоящего изобретения.

Дополнительно поверхностно-активные вещества могут быть добавлены к химической композиции для того, чтобы уменьшить межфазное натяжение вода-нефть и улучшить эффективность, но изобретение обеспечивает эффективные и рентабельные результаты посредством использования смеси только соединения аммиака, спирта и раствора носителя.

Аммиак добавляют к химической композиции. Аммиак может быть представлен во многих формах, причем предпочтительными формами являются безводный аммиак и гидроксид аммония. Аммиак может быть получен по реакции или диссоциацией. Ионы аммония, такие как растворенные соли аммония, также включены в это изобретение. Аммиак полностью растворим в воде, растворяясь до степени примерно 700 объемов в одном объеме растворителя. Процесс растворения сопровождается реакцией NH₃+Н₂O, давая, таким образом, NH₄ ⁺+ОН^-. Это также относится к гидроксиду аммония. Таким образом, гидроксид аммония, который часто коммерчески выпускается с существенными количествами аммиака в воде, включен в термин аммиак в этом изобретении. Также в объем изобретения входят другие предшественники, которые образуют ионы аммония на месте.

Изопропиловый спирт, также известный как изопропанол, имеет формулу С₃Н₈О и является ненасыщенным. Это особенно предпочтительный спирт этого изобретения. Отмечают, что изопропиловый спирт имеет температуру кипения 82,4°С и удельный вес 0,78 при 20°С. Пороговая концентрация запаха изопропилового спирта в воздухе составляет 22 части на миллион частей воздуха. Контакт между изопропиловым спиртом и воздухом иногда приводит к образованию пероксидов, другому возможному элементу композиции, добавляемому или образовываемому на месте. Таким образом, альтернативный вариант осуществления изобретения включает добавление пероксида к соединению аммиака и спирту. Полагают, что изопропиловый спирт изменяет смачиваемость пластов, особенно на границе разлома материнской породы. Превращение в вязкое состояние достигается путем изменения свойств жидкости в резервуаре.

Пример 1

Безводный аммиак использовали в этом примере, Baume 26.

  Изопропиловый спирт Безводный аммиак Вода Объемные % 8 4 88

Получающуюся в результате композицию разбавляли в пять раз так, чтобы была 1 часть композиции изобретения и 4 части растворителя. В качестве растворителя использовали воду. Морская вода из воды, добываемой вместе с нефтью, также может быть использована. Это тестировали на скважине и наблюдали существенное увеличение добычи.

Пример 2

Тест идентифицировали как тест №1300. Нижеследующее является таблицей сравнения химической композиции изобретения с реликтовой водой

№1300 Поверхностная вязкость, мПа*с Плотность, г/см³ рН Химреагент 0,79 0,958 11,635 Реликтовая вода №1 0,83 0,985 9,439 Реликтовая вода №2 0,78 0,982 9,362

Этот пример выполняли при концентрации 0% (относительно искусственной реликтовой воды), 0,2%, 0,5%, 1,0%, 2,0%, 4,0%, 6,0%, 8,0%, 10%, 15%, 20%, 100%.

Результаты этих тестов указывают, что растворимость химической композиции является хорошей при различной концентрации.

Пример 3

Тест идентифицировали как тест №700. Нижеследующее является таблицей сравнения химической композиции изобретения с реликтовой водой:

№700 Поверхностная вязкость, мПа*с Плотность, г/см³ рН Химреагент 0,83 0,964 11,791 Реликтовая вода №1 0,83 0,985 9,439 Реликтовая вода №2 0,78 0,982 9,362

Химреагент может быть восстановлен и повторно использован для дополнительного снижения затрат. Химическая композиция, по-видимому не реагирует с нефтью, а также существенное количество не захватывается пластом. Таким образом, химическая композиция может быть отделена от нефти/текучей среды и использована повторно.

В то время как изобретение было продемонстрировано и описано только в нескольких из его форм, специалистам в данной области должно быть очевидно, что оно не столь ограничено и допускает различные изменения без уклонения от сущности изобретения.

Например, в то время как изобретение было описано как полезное для добычи третичным способом, оно может быть использовано для стимулирования выработки в любой момент жизни скважины, включая совпадение по времени с добычей вторичным способом. В то время как было описано традиционное впрыскивание, изобретение включает любой способ приведения химической композиции в контакт с нефтеносными пластами. Различные способы образования химической композиции, включая создание на месте, включены в это изобретение. Виды использования химической композиции, связанные со свойствами, обнаруженными для композиции, также включены в это изобретение. Способ изобретения может быть применен для обработок, стимулирующих скважину, таких как образование водного барьера, консолидации песка, кислотная обработка песчаника и способы, увеличивающие нефтедобычу, такие как добыча нефти третичным способом. Химическая композиция может впрыскиваться в добывающую скважину для стимуляции углеводородов в скважине. Желатинизированные или превращенные в вязкое состояние средства доставки этой химической композиции также включены в это изобретение.

Настоящее изобретение относится к химической композиции и ее использованию для увеличения добычи и запасов нефти вторичным и/или третичным способами. Химическая композиция для использования в буровых работах для добычи нефти содержит соединение аммиака, спирт и водный раствор носитель, который присутствует в объеме, достаточном, чтобы полностью растворить соединение аммиака и спирт. Способ использования указанной выше композиции включает введение этой композиции в пласт в количестве, эффективном при добавлении к пласту для существенного увеличения добычи углеводородов, и извлечение углеводородов. Технический результат - повышение нефтедобычи. 2 н. и 17 з.п. ф-лы, 2 ил.

1. Химическая композиция для использования в буровых работах при добыче нефти, содержащая:
соединение аммиака,
спирт и
водный раствор носитель, находящийся в объеме, достаточном для того, чтобы полностью растворить соединение аммиака и спирт в водном растворе носителе, причем соединение аммиака и спирт по существу распределены по жидкости-носителю, причем химическая композиция действует для того, чтобы приводить в движение нефть в резервуаре, что приводит к увеличению добычи из резервуара.

2. Химическая композиция по п.1, в которой спирт содержит от одного до шести атомов углерода и не является ароматическим.

3. Химическая композиция по п.2, в которой спиртом является пропиловый спирт.

4. Химическая композиция по п.3, в которой спиртом является изопропиловый спирт.

5. Химическая композиция по п.2, в которой спиртом является бутиловый спирт.

6. Химическая композиция по п.2, в которой спиртом является этиловый спирт.

7. Химическая композиция по п.2, в которой спиртом является метиловый спирт.

8. Химическая композиция по п.1, в которой раствором носителем является вода.

9. Химическая композиция по п.1, в которой раствор носитель состоит по существу из воды.

10. Химическая композиция по п.1, в которой соединением аммиака является аммиак.

11. Химическая композиция по п.1, в которой соединением аммиака является гидроксид аммония.

12. Химическая композиция по п.1, в которой спирт присутствует в количестве приблизительно от 4 до 16 об.% от химической композиции.

13. Химическая композиция по п.1, в которой соединение аммиака присутствует в количестве приблизительно от 2 до 8 об.% от химической композиции.

14. Химическая композиция по п.1, в которой раствор носитель присутствует в количестве приблизительно от 76 до 94 об.% от химической композиции.

15. Химическая композиция по п.1, в которой спирт и соединение аммиака определяют соотношение спирта и соединения аммиака, причем соотношение находится между приблизительно 1:1 спирта к аммиаку и приблизительно 3:1 спирта к аммиаку по объему.

16. Способ добычи углеводородов из пласта углеводородов, содержащего запасы углеводородов, включающий стадии:
введения химической композиции по п.1 в пласт углеводородов в количестве, эффективном при добавлении к пласту для существенного увеличения добычи углеводородов из запасов; и
извлечение углеводородов из углеводородного пласта.

17. Способ по п.16, дополнительно включающий стадию регенерации существенного количества химической композиции, следующую за введением химической композиции в пласт углеводородов, так, что химическая композиция может быть использована снова в пласте углеводородов.

18. Химическая композиция по п.1, где химическая композиция является не реагирующей с нефтью и действующей для увеличения добычи нефти при буровых работах без добавления внешнего поверхностно-активного вещества.

19. Химическая композиция по п.1, в которой композиция не включает щелочной гипохлорит для химического окисления компоненты нефти.