КОМПОЗИЦИИ НА ОСНОВЕ СУЛЬФИРОВАННЫХ ВНУТРЕННИХ КЕТОНОВ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ НЕФТЕОТДАЧИ Российский патент 2023 года по МПК C09K8/584 

Настоящее изобретение относится к области добычи нефти и, в частности, к способам, относящимся к повышению нефтеотдачи пластов.

Во время добычи нефти из коллектора углеводородов (нефтесодержащего пласта, такого как, например, консолидированная или неконсолидированная горная порода или песок), в соответствии с первым этапом, известным как «первичная добыча», нефть выходит из добывающей скважины за счет избыточного давления, преобладающего в естественных условиях в коллекторе. Эта первичная добыча дает доступ только к небольшому количеству нефти, содержащейся в коллекторе, обычно самое большее примерно от 10% до 15%.

Чтобы обеспечить продолжение добычи нефти после этой первичной добычи, используются вторичные способы добычи, когда давление в коллекторе становится недостаточным для вытеснения нефти, которая все еще в нем остается. Как правило, закачивают текучую среду (например, повторное закачивание пластовых вод, разбавленных или неразбавленных, закачивание морской или речной воды или же закачивание газа) в коллектор углеводородов с целью создания в коллекторе избыточного давления, способного увлекать нефть в направлении к добывающей скважине (скважинам). Распространенным способом в данном контексте является закачка воды (также обозначаемая термином «заводнение»), при которой большие объемы воды закачиваются под давлением в коллектор через нагнетательные скважины. Закачиваемая вода увлекает часть нефти, с которой она контактирует, и проталкивает ее к одной или более добывающим скважинам. Однако вторичные способы добычи, такие как заводнение, позволяют извлекать только относительно небольшую часть углеводородов в пласте (обычно около 30%). Это неполное вытеснение обусловлено, в частности, удерживанием нефти капиллярными силами, различиями в вязкости и плотности, существующими между закачиваемой текучей средой и находящимися в пласте углеводородами, а также неоднородностями на микроскопическом или макроскопическом уровне (в масштабе пор, а также в масштабе коллектора).

Для извлечения остальной нефти, которая остается в подземных пластах после осуществления способов первичной и вторичной добычи, предложены различные способы, называемые «повышением нефтеотдачи», сокращенно EOR (или повышенное (или улучшенное) извлечение углеводородов, EHR). Среди этих способов можно упомянуть способы, аналогичные упомянутой выше закачке воды (заводнению), но с использованием воды, содержащей добавки, например водорастворимые поверхностно-активные вещества (тогда это, как правило, называется заводнением с применением поверхностно-активных веществ). Использование таких поверхностно-активных веществ заметно снижает поверхностное натяжение на границе раздела вода/нефть, что позволяет обеспечить более эффективное увлечение нефти, удерживающейся в сужениях пор.

Поверхностно-активные вещества, обычно рекомендуемые для EOR, как правило, являются анионогенными поверхностно-активными веществами, в основном, сульфатного или сульфонатного типа. В частности, в патентной заявке WO 2016/177817 описаны композиции, подходящие для EOR, которые содержат определенные сульфонаты, а именно внутренние кетоны, сульфированные в альфа-положении к кетонной группе, более конкретно, смеси моносульфированных кетонов (т.е. кетонов, сульфированных только в одном из альфа-положений к карбонильной группе) и дисульфированных кетонов (кетонов, сульфированных в обоих положениях). Композиции, описанные в WO 2016/177817, обычно получают сульфированием внутренних кетонов.

В контексте исследований, приведших к настоящему изобретению, авторы настоящего изобретения показали, что в наиболее общем случае смеси типа, описанного в WO 2016/177817, и, в частности, смеси в примерах этой патентной заявки, обладают недостатком в отношении транспортировки в пористой среде.

Точнее, обнаружено, что закачивание смесей WO 2016/177817 приводит к постоянному росту снижения подвижности при закачивании смеси, что приводит к повреждению пористой среды.

«Снижение подвижности» (сокращенно Rm), упоминаемое в настоящем описании, является параметром, который хорошо известен в области добычи нефти, и он применяется здесь к закачиванию водного раствора поверхностно-активного вещества. Для данного водного раствора поверхностно-активного вещества, содержащего по меньшей мере одно поверхностно-активное вещество и водную растворяющую среду (которая может обычно представлять собой воду или насыщенный солевой раствор), значение снижения подвижности получают из соотношения Дарси: оно соответствует соотношению между потерей напора (ΔP раствора), измеренной при закачке водного раствора или поверхностно-активных веществ, рассматриваемых при данном расходе, к значению потери напора (ΔP растворителя), измеренному перед закачкой раствора поверхностно-активного вещества, при закачке водной растворяющей среды без поверхностно-активных веществ:

Rm = ΔP раствора / ΔP растворителя

В случае ламинарного потока жидкости в пористой среде с сечением S и длиной L закон Дарси записывается следующим образом:

где:

Q представляет собой скорость потока текучей среды с вязкостью ƞ,

ΔP представляет собой потерю напора, вызванную потоком текучей среды,

k представляет собой проницаемость, которую можно определить как гидравлическую проводимость пористой среды, и выражается в Дарси (1 Д ≈ 0,987 мкм²).

Снижение подвижности Rm, определенное выше, соответствует эффективной вязкости раствора поверхностно-активного вещества в пористой среде и по определению больше 1. Чем выше значение Rm для раствора поверхностно-активного вещества, тем труднее оказывается закачать указанный раствор.

За исключением случаев, когда отношение Rm чрезмерно велико, существование Rm само по себе не указывает на какую-либо конкретную проблему с точки зрения распространения текучей среды. С другой стороны, рост величины снижения подвижности при продолжении закачивания указывает на другую проблему, а именно на повреждение пористой среды с течением времени в ходе закачивания. Обычно это может быть связано с явлением забивания пористой структуры. Это является проблемой, которая встречается в самом общем случае с композициями типа, описанного в WO 2016/177817. Эта проблема особенно заметна при относительно низких скоростях потока, которые де-факто получаются внутри пористого пласта.

Одной из целей настоящего изобретения является предложить композиции на основе сульфированных внутренних кетонов, которые не приводят к этому явлению усиления снижения подвижности с течением времени.

Для этого авторы изобретения продемонстрировали оригинальное техническое решение: установлено, что эффект роста снижения подвижности может быть нейтрализован применением сульфированных внутренних кетонов наряду с достаточным количеством несульфированных внутренних кетонов.

Что делает этот результат еще более удивительным, так это то, что априори ожидалось, что присутствие внутренних кетоновых соединений приведет к росту снижения подвижности: причина заключается в том, что внутренние кетоны похожи на гидрофобные соединения, и поэтому было бы более логично предположить, что их использование вызовет явление, противоположное полученному.

Что еще более необычно, обнаружено, что несульфированные внутренние кетоны обеспечивают свой эффект ингибирования роста снижения подвижности, только когда они используются в достаточном количестве. Другими словами, в отличие от того, что можно было интуитивно предположить, решение, обнаруженное изобретателями для предотвращения роста снижения подвижности, включает в себя не только использование добавок, которые сами по себе с большей вероятностью приведут к росту, но также включает в себя использование этих добавок в значительном количестве.

Более конкретно, и вне связи с какой-либо конкретной теорией, исследования, проведенные авторами изобретения в контексте настоящего изобретения, показывают, что при добавлении несульфированных внутренних кетонов в композицию на основе сульфированных внутренних кетонов, существует предельное значение молярной концентрации несульфированных кетонов (определяемое отношением количества несульфированных кетонов к общему количеству сульфированных и несульфированных кетонов), называемое далее «предельная молярная концентрация», такое, что:

- для смесей на основе сульфированных и несульфированных кетонов с молярной концентрацией несульфированных кетонов ниже предельной молярной концентрации наблюдается рост снижения подвижности со временем, когда смесь закачивается в пористую среду;

- для смесей на основе сульфированных и несульфированных кетонов с молярной концентрацией несульфированных кетонов, которая больше или равна предельной молярной концентрации, снижение подвижности достигает предельного значения после короткого периода стабилизации, и затем снижение подвижности остается практически стабильным с течением времени.

Для данной композиции сульфированных кетонов и несульфированных кетонов предельная молярная концентрация несульфированных кетонов может варьировать в широком диапазоне в зависимости от используемых сульфированных кетонов и несульфированных кетонов. Для данной композиции на основе специфических сульфированных кетонов и несульфированных кетонов предельная молярная концентрация может быть установлена экспериментально путем повторения тестирования одной молярной концентрации несульфированных кетонов и наблюдения изменения уменьшения подвижности, которое получается для данной концентрации. Если снижение подвижности стабилизируется, то тестируемая молярная концентрация выше или равна предельному отношению; в противном случае она ниже. Поэтому при исследовании ряда молярных концентраций возможно легко определить предельную молярную концентрацию несульфированных кетонов для данной системы сульфированные кетоны/несульфированные кетоны путем последовательных подходов.

В наиболее общем случае, предельная молярная концентрация несульфированных кетонов для данной системы сульфированные кетоны/несульфированные кетоны обычно превышает 10% (она составляет, например, порядка 15% для композиции иллюстративного примера, более подробно описанного в конце настоящего описания).

Кроме того, в контексте настоящего изобретения, предпочтение отдается использованию несульфированных кетонов в качестве добавки, при молярной концентрации несульфированных кетонов, которая предпочтительно составляет менее 50%, обычно не более 30% или даже не более 25%.

В соответствии с первым аспектом, настоящее изобретение относится к предпочтительным композициям, идентифицированным авторами изобретения, причем эти композиции представляют собой композиции сульфированных внутренних кетонов, которые содержат несульфированные кетоны в количестве, большем или равном предельному значению, приводящему к стабилизации снижения подвижности.

В частности, настоящее изобретение относится к композициям, содержащим:

(А) внутренние кетоны, сульфированные в альфа-положении к кетонной группе, и

(B) несульфированные внутренние кетоны,

с молярным отношением B/(A+B), соответствующим молярной концентрации несульфированных кетонов, которая больше или равна предельной молярной концентрации несульфированных кетонов, при которой наблюдается стабилизация в снижении подвижности при введении в пористую среду смеси указанных сульфированных внутренних кетонов и указанных несульфированных внутренних кетонов.

Как правило, в композиции по изобретению молярное отношение B/(A+B) составляет от 10% до 50%, и предпочтительно менее 50%, в частности от 10% до 30%.

В соответствии с другим аспектом, изобретение относится к применению указанных выше композиций для повышения нефтеотдачи.

В этом контексте изобретение в частности относится к способу повышения нефтеотдачи подземного пласта, в котором:

- композиция указанного типа закачивается в указанный подземный пласт через по меньшей мере одну нагнетательную скважину; и

- текучая среда, транспортирующая нефть, покидающую подземный пласт, извлекается через по меньшей мере одну добывающую скважину.

Далее будут описаны более подробно различные признаки и конкретные варианты осуществления изобретения.

Внутренние кетоны, сульфированные в альфа-положении к кетонной группе

(соединения А)

Сульфированные внутренние кетоновые соединения А, присутствующие в композициях изобретения, преимущественно присутствуют в виде смеси, включающей (i) моносульфированные внутренние кетоны (т.е. внутренние кетоны, сульфированные только в одном из альфа-положений к карбонильной группе С=О); и (ii) дисульфированные внутренние кетоны (т.е. внутренние кетоны, сульфированные в обоих альфа-положениях к карбонильной группе).

Соотношение моносульфированные внутренние кетоны/дисульфированные внутренние кетоны предпочтительно находится между 1:99 и 99:1, например, между 3:97 и 97:3; в частности, между 5:95 и 95:5.

В соответствии с одним предпочтительным вариантом осуществления, соединения А, присутствующие в композиции по изобретению, включают смесь по меньшей мере одного моносульфоната и по меньшей мере одного дисульфоната, соответствующих формулам (1) и (2), приведенным ниже:

где:

каждый из R₁, R₃ и R₅, которые являются одинаковыми или различными, независимо представляет собой водород или линейную или разветвленную алкильную цепь, имеющую 1-20 атомов углерода;

каждый из R₂ и R₄, которые являются одинаковыми или различными, независимо представляют собой линейную алкильную цепь или содержат 4-24 атома углерода, причем указанная алкильная цепь может содержать циклоалифатические группы; и

Х представляет собой Н; или же -SO₃X представляет собой сульфонатную соль, образованную с 1/н моль катионов Xⁿ⁺, где n является валентностью катиона, этот катион предпочтительно выбирают из группы, состоящей из катионов аммония NH и катионов металлов, особенно катионов щелочных металлов и щелочноземельных металлов, таких как катионы натрия, калия, кальция и магния.

Предпочтительно каждый из R₁, R₃ и R₅ представляет собой водород или же алкильную группу, имеющую 1-6 атомов углерода, и предпочтительно каждый из R₁, R₃ и R₅ обозначает водород или метильную, этильную, пропильную, бутильную, пентильную или гексильную группу; и предпочтительно водород.

Каждый из R₂ и R₄ предпочтительно содержит 6-18 атомов углерода и более предпочтительно 6-14 атомов углерода.

Соединения формул (1) и (2) предпочтительно получают сульфированием внутренних кетонов, полученных из жирных кислот или же смеси жирных кислот, обычно с использованием реакции Пирия. Жирные кислоты, в значительной степени подходящие в качестве отправной точки для синтеза соединений формул (1) и (2), включают каприловую, каприновую, лауриновую, миристиновую, пальмитиновую, стеариновую, арахидиновую, бегеновую, лигноцериновую и церотиновую кислоты и их смеси. Также можно начинать с некоторых из их производных, таких как их сложные эфиры и их ангидриды. Предпочтительными жирными кислотами являются каприловая, каприновая, лауриновая, миристиновая, пальмитиновая, стеариновая, нафтеновая и изостеариновая кислоты и их смеси.

В частности, можно начинать со смесей жирных кислот в виде «фракций», полученных из растительных или животных масел, в частности, путем гидролиза или алкоголиза. Хорошими кандидатами являются кислоты, полученные из кокосового масла или пальмового масла, которые содержат жирные кислоты, содержащие 8-18 атомов углерода.

Исходные жирные кислоты могут необязательно содержать одну или более этиленовых ненасыщенностей, как, например, в случае олеиновой, линоленовой или эруковой кислот. Однако, вообще говоря, предпочтение будет отдаваться исключению присутствия таких ненасыщенностей, благодаря тому обстоятельству, что двойные связи подвержены сульфированию и, следовательно, приводят к смесям с менее четко выраженными структурами, чем в случае алкильных цепей, лишенных двойных связей.

Другими внутренними кетонами, подходящими для получения сульфированных внутренних кетонов по изобретению, являются кетоны, полученные из нафтеновых кислот.

Сульфонаты формулы (1) или (2) могут быть получены из одного внутреннего кетона с четко определенным составом. Сульфонаты формул (1) или (2) обычно получают из смеси двух или более различных внутренних кетонов, что означает, что сульфированные внутренние кетоны представляют собой смеси, содержащие два или более соединений формул (1) и (2), имеющих различную длину цепи.

Несульфированные внутренние кетоны

(соединения B)

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления, соединения В, присутствующие в композиции по изобретению, соответствуют несульфированной версии дополнительно присутствующих соединений A.

Поэтому, как правило, когда соединения А представляют собой моносульфированные дисульфонатные соединения, соответствующие, соответственно, указанным выше формулам (1) и (2), соединения В предпочтительно соответствуют приведенной ниже формуле (3):

(3)

где:

R₁, R₂, R₃, R₄ и R₅ имеют указанные выше значения; и

R₆ представляет собой водород или же линейную или разветвленную алкильную цепь, содержащую 1-20 атомов углерода, предпочтительно водород.

В соответствии с одним особенно предпочтительным вариантом осуществления композицию по изобретению получают только частично сульфированием соединения формулы (3) или же смеси соединений формулы (3) с использованием сульфирующего агента. Таким образом, продукт представляет собой смесь соединений формул (1) и (2), составляющих соединения A композиции, и остаточных соединений формулы (3), составляющих соединения B композиции.

В соответствии с данным вариантом осуществления, частичное сульфирование соединений формулы (3) преимущественно проводят так, чтобы молярная концентрация несульфированных кетонов в конце сульфирования была по меньшей мере равна предельной молярной концентрации, обеспечивающей стабилизацию снижения подвижности.

Частичное сульфирование соединений формулы (3) теоретически можно проводить с использованием любого подходящего сульфирующего агента. Например, используя сульфирующий агент, преимущественно концентрированный сульфирующий агент, выбранный из серной кислоты, моногидрата серной кислоты, олеума, хлорсульфоновой кислоты, сульфоновой кислоты и триоксида серы SO₃.

Согласно одному из предпочтительных вариантов осуществления сульфирование проводят с использованием газообразного триоксида серы SO₃ в качестве сульфирующего агента, предпочтительно с использованием способа с падающей пленкой.

В конце сульфирования реакционная смесь может быть предпочтительно подвергнута старению. Кроме того, в целом предпочтительно нейтрализовать реакционную смесь основным соединением, обычно NaOH, причем эта нейтрализация предпочтительно осуществляется при перемешивании, и предпочтительно при температуре 40-100 °C в течение периода времени от 15 мин до 5 ч, обычно от 40 мин до 3 ч.

Возможные добавки

Композиция по изобретению может преимущественно содержать некоторое число добавок в дополнение к соединениям A и B.

В частности, предпочтительно, чтобы композиция по изобретению содержала соединения А и В в водной среде, содержащей растворенные соли, обычно в насыщенном солевом растворе.

Минерализация этой водной среды, содержащей растворенные соли, предпочтительно аналогична минерализации подземного пласта, в который должна быть закачана композиция по изобретению, что способствует повышению эффективности извлечения нефти.

Общее количество солей в композиции по изобретению, как правило, предпочтительно находится в диапазоне 1-200 г/л, предпочтительно 5-150 г/л.

Соли, преимущественно присутствующие в композиции изобретения, могут включать, в частности и без ограничения, галогениды щелочных металлов и щелочноземельных металлов, такие как NaCl, KCl, RbCl, CsCl, MgCl, BeCl₂ и CaCl₂.

Композиция по изобретению обычно содержит два или более типа различных солей, и концентрация указанных солей соответствует общему количеству всех присутствующих солей.

Как правило, в композиции по изобретению, содержащей солевую водную среду указанного типа, общая концентрация соединений А и В в указанной солевой водной среде составляет 0,5-50 г/л, предпочтительно 1-30 г/л, например, 2-20 г/л.

Кроме того, композиция по изобретению может преимущественно содержать другие добавки, особенно добавки, повышающие качество извлечения нефти.

Соответственно, в качестве неограничивающего примера композиция по изобретению может преимущественно содержать дополнительные поверхностно-активные вещества, примерами которых являются неионогенные поверхностно-активные вещества, выбранные, например, в соответствующих случаях, из алкоксилированных нонилфенолов, алкоксилированных динонилфенолов и алкоксилатов, в частности разветвленных С8-С20 спиртов. Дополнительные сульфатированные, фосфатные или карбоксилированные поверхностно-активные вещества или сульфированные поверхностно-активные вещества, отличные от соединений А.

Предпочтительными поверхностно-активными веществами в контексте настоящего изобретения являются сульфонаты простого алкилглицерилового эфира (AGES), примерами которых являются вещества, полученные с помощью процессов, описанных в US 3024273 или US 2989547.

AGES могут быть описаны следующей общей формулой:

R₇-O-[-CH₂-CH(OH)-CH₂-O-]_m-CH₂CH(OH)-CH₂-SO₃Y (4)

в которой:

R₇ представляет собой линейную или разветвленную алкильную или алкенильную цепь, имеющую обычно 3-32 атома углерода;

m равно 0, или же m представляет собой целое число от 1 до 20, предпочтительно от 2 до 15;

Y представляет собой катион, предпочтительно выбранный из группы, состоящей из натрия, калия, аммония, кальция или магния.

Другими дополнительными поверхностно-активными веществами, имеющими потенциальное преимущество в контексте настоящего изобретения, являются алкоксилированные сульфонаты простого алкилглицерилового эфира (AAGES), которые соответствуют следующей формуле (5):

R₇-O-[-CH₂-CH(OH)-CH₂-O-]_m-[-CH₂-CH(CH₃)-O]_n-[-CH₂-CH₂-O]_p-CH₂CH(OH)-H₂-SO₃Y

(5)

в которой:

R₇, m и Y имеют значения, указанные для приведенной выше формулы (4); и

каждый из n и p, которые являются одинаковыми или разными, представляет собой целое число от 0 до 20, предпочтительно от 2 до 15, при условии, что n+p не равно нулю.

Когда соединения AGES или AAGES присутствуют в композиции по изобретению, они обычно присутствуют в количестве 0,5-50 г/л, предпочтительно 1-25 г/л.

Согласно одному конкретному варианту осуществления AGES или AAGES могут применяться совместно, в случае необходимости, при массовом соотношении AGES/AAGES от 1:10 до 10:1, предпочтительно от 1:5 до 5:1.

Различные аспекты и преимущества изобретения будут дополнительно проиллюстрированы приведенным ниже иллюстративным примером.

ПРИМЕР

В данном примере использовали смесь кетонов, полученных частичным сульфированием внутреннего кетона.

Используемым внутренним кетоном был C23-35 внутренний кетон, который получали реакцией Пирия, катализируемой магнетитом.

Частичное сульфирование проводили с использованием газообразного SO₃ в реакторе с падающей пленкой, охлаждаемом водой через рубашку, при следующих условиях:

- концентрация SO₃ в воздухе: 5% об./об.

- скорость подачи серы: 1,5 кг S/ч

- предполагаемая конверсия SO2 → SO3: 97%

- скорость подачи внутреннего кетона: 12,3 кг/ч;

В конце сульфирования продукт представлял собой смесь М сульфированных и несульфированных внутренних кетонов, имеющую следующие концентрации (определенные с помощью ЯМР-анализа):

А. Сульфированные внутренние кетоны

Моносульфированные внутренние кетоны: 43,7 мол.%

Дисульфированные внутренние кетоны: 32,4 мол.%

B. Остаточные несульфированные внутренние кетоны:

24 мол.%

Часть полученной смеси М далее обрабатывали согласно нижеприведенному протоколу для удаления в ней остаточных несульфированных внутренних кетонов:

- Диспергирование 30 г смеси M в 70 г диоксида кремния в растворителе (CHCl₃).

- Удаление растворителя с помощью роторного испарителя.

- Нанесение на колонку с 330 г силикагеля (флэш-хроматография), обработанную 100% циклогексаном.

- Элюирование несульфированных остаточных внутренних кетонов смесью циклогексан/AcOEt (80:20). Выпаривание данной фракции досуха давало 4,4 г оранжевого воска (KI характеризуется 1H ЯМР).

- Элюирование остальной части образца смесью CH₂Cl₂/MeOH (80:20). Выпаривание данной фракции досуха давало 24,1 г черного масла.

- 23 г этого масла помещали в круглодонную колбу на 500 мл и нейтрализовали при 60°C с помощью 2,2 экв. 2 н. гидроксида натрия относительно кислотности образца, измеренной потенциометрическим методом.

- После нейтрализации неочищенный продукт нагревали до температуры окружающей среды и лиофилизировали с получением 26,3 г коричневого твердого вещества.

В конце протокола получали смесь M0, которая практически не содержит остаточных внутренних кетонов и представляет собой по существу сульфированные внутренние кетоны, содержащиеся в смеси M.

Исходя из смесей M и M0, получали две композиции C и C0, предназначенные для испытаний инжекции, рецептуры этих композиций были следующими:

Композиция C: Композиция C0 : Смесь M: 2 г/л Смесь M0: 2 г/л AGES Exx C13 7 PO 6 EO: 6 г/л AGES Exx C13 7 PO 6 EO: 6 г/л NaCl: 81 г/л NaCl: 81 г/л

Смешивание композиций C и CO в различных пропорциях давало пять растворов с 1 по 5, описанных в таблице ниже, которые содержали переменные количества остаточных внутренних кетонов, как указано в крайнем столбце справа; указанное значение выражено в процентах и соответствует молярной концентрации соединения A, а именно отношению A/(A+B).

Таблица 1. Композиция растворов, вводимых в пористую среду

Раствор № Соотношение
композиция C/композиция C0 Остаточные внутренние кетоны 1 1/0 24% 2 0/1 0 3 0,5/0,5 12% 4 0,75/0,25 18% 5 0,625/0,375 15%

Примечание: Раствор 1 соответствует композиции С, раствор 2 - композиции С0

Полученные таким образом пять растворов подвергали испытанию на инжекцию в следующих условиях.

Цилиндрические образцы промышленной породы типа Бентхаймера с характеристиками, приведенными в таблице 2, использовали в качестве пористой среды для изучения течения растворов, описанных в таблице 1.

Таблица 2. Характеристики пористой среды

Диаметр (см) 1,2 Длина (см) 5 Проницаемость (Д) 1 Объем пор (мл) 1,5

Это испытание проводили в следующих условиях:

Систему выдерживали при 60°С в печи. Скорость инжекции текучей среды составляла 0,0165 мл/мин (что соответствовало сдвигу 15 с^-1 на текучую среду, по мере ее распространения в среде). Датчики давления измеряли разницу давлений на границах пористой среды. Измерения давления использовали в качестве основы для определения снижения подвижности Rm раствора поверхностно-активного вещества.

Результаты построения графиков Rm в зависимости от инжектированного порового объема (PV) позволяют установить для каждого раствора профиль, принятый для изменения Rm.

Эти испытания показывают, что в данном конкретном примере значение предельной молярной концентрации несульфированных внутренних кетонов составляет порядка 15 мол.%.

Для растворов 1, 4 и 5, которые соответствуют композициям по настоящему изобретению, и где количество несульфированных остаточных внутренних кетонов является достаточным, достигается стабилизация величины Rm, которая быстро прекращает свое расхождение.

Напротив, для растворов 2 и 3, в которых количество меньше, профиль изменения отличается, с непрерывным ростом снижения подвижности при введении раствора поверхностно-активного вещества, что означает, что раствор поверхностно-активного вещества повреждает пористую среду.

Изобретение относится к добыче углеводородов. Композиция, подходящая для повышения нефтеотдачи, содержит: (А) внутренние кетоны, сульфированные в альфа-положении к кетонной группе, и (B) несульфированные внутренние кетоны, с молярным отношением B/(A+B), соответствующим молярной концентрации несульфированных кетонов, в которой молярное отношение B/(A+B) составляет от 15% до 50%. Заявленную композицию закачивают в указанный подземный пласт через по меньшей мере одну нагнетательную скважину; и текучую среду, транспортирующую нефть, покидающую подземный пласт, извлекают через по меньшей мере одну добывающую скважину. Достигаемый технический результат – снижение повреждения пласта за счет повышения и стабилизации подвижности закачиваемой композиции. 3 н. и 6 з.п. ф-лы, 2 табл.

1. Композиция, подходящая для повышения нефтеотдачи, содержащая:

(А) внутренние кетоны, сульфированные в альфа-положении к кетонной группе, и

(B) несульфированные внутренние кетоны,

с молярным отношением B/(A+B), соответствующим молярной концентрации несульфированных кетонов,

в которой молярное отношение B/(A+B) составляет от 15% до 50%.

2. Композиция по п.1, в которой соединения А включают смесь по меньшей мере одного моносульфоната и по меньшей мере одного дисульфоната, соответствующие формулам (1) и (2) ниже:

где:

каждый из R₁, R₃ и R₅, которые являются одинаковыми или различными, независимо представляет собой водород или линейную или разветвленную алкильную цепь, имеющую 1-20 атомов углерода;

каждый из R₂ и R₄, которые являются одинаковыми или различными, независимо представляют собой линейную алкильную цепь или содержат 4-24 атома углерода, причем указанная алкильная цепь может содержать циклоалифатические группы; и

Х представляет собой Н; или же -SO₃X представляет собой сульфонатную соль, образованную с 1/н моль катионов Xⁿ⁺, где n является валентностью катиона.

3. Композиция по п.2, в которой соединения В соответствуют формуле (3) ниже:

(3)

где:

R₁, R₂, R₃, R₄ и R₅ являются такими, как определено в п.3; и

R₆ представляет собой водород или же линейную или разветвленную алкильную цепь, содержащую 1-20 атомов углерода.

4. Композиция по п.3, которую получают только частичным сульфированием соединения формулы (3) или же смеси соединений формулы (3) по п.4 с использованием сульфирующего агента.

5. Композиция по п.4, в которой сульфирование проводят с использованием газообразного триоксида серы SO₃ в качестве сульфирующего агента.

6. Композиция по п.5, в которой сульфирование дополнительно осуществляют с использованием способа с падающей пленкой.

7. Композиция по п.1, которая дополнительно содержит:

- водную среду, содержащую растворенные соли; и/или

- анионогенное поверхностно-активное вещество, предпочтительно AGES или AAGES.

8. Применение композиции по п.1 для повышения нефтеотдачи.

9. Способ повышения нефтеотдачи подземного пласта, в котором:

- композицию по п.1 закачивают в указанный подземный пласт через по меньшей мере одну нагнетательную скважину; и

- текучую среду, транспортирующую нефть, покидающую подземный пласт, извлекают через по меньшей мере одну добывающую скважину.