Настоящее изобретение относится к композициям поверхностно-активных веществ, содержащим анионные поверхностно-активные вещества наряду с неионными поверхностно-активными веществами, и к использованию таких композиций в способах химического повышения нефтеотдачи пласта. В частности, композиция поверхностно-активного вещества относится к смесям анионных солей алкилалкоксилированных сульфатов и неионных этоксилатов спиртов для снижения межфазного натяжения для широкого спектра сырых нефтей с различными составами и плотностями в ходе способов химического повышения нефтеотдачи пласта в широком диапазоне температур и минерализации. Изобретение также относится к способу химического повышения нефтеотдачи пластов путем закачивания смесей солей алкилалкоксилированных сульфатов и этоксилатов спиртов.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ И ОБСУЖДЕНИЕ ИЗВЕСТНОГО УРОВНЯ ТЕХНИКИ
За последние десятилетия разработаны различные способы добычи нефти из подземных пластов. Проблемы, возникающие при использовании методов химического повышения нефтеотдачи пластов (EOR), применяемых в пластах с высокой температурой/высокой минерализацией, обычно с использованием композиций поверхностно-активных веществ, часто связаны с нестабильностью растворов в водной среде. В условиях высокой температуры и/или высокой минерализации композиции поверхностно-активных веществ имеют тенденцию к разделению на фазы или выпадению в осадок, что приводит к снижению нефтеотдачи. Вспомогательные поверхностно-активные вещества и/или сорастворители могут использоваться для устранения нестабильности в водной среде. Однако добавление вспомогательных поверхностно-активных веществ и/или сорастворителей также может поставить под угрозу способность основного поверхностно-активного вещества снижать межфазное натяжение (IFT) на границе раздела вода/нефть до сверхнизких значений - необходимое требование для эффективной мобилизации нефти и, следовательно, добычи нефти.
В ряде прошлых исследований оценивались различные системы поверхностно-активных веществ для применения в пластах с высокой температурой и/или высокой минерализацией. Puerto et al. (2012) оценивались смеси алкоксилата глицидилсульфоната и внутреннего олефинсульфоната (IOS) при температурах до 120°C и минерализации до 21% NaCl, без присутствия двухвалентных катионов (таких как Ca2+, Mg2+ и т.д.) в воде. Однако общая концентрация поверхностно-активных веществ была, к сожалению, высокой и составляла 2% масс., и для подтверждения результатов не использовалась сырая нефть. Вместо этого, среднефазные микроэмульсии наблюдались с октаном в качестве модельного масла, без какого-либо указанного значения IFT. Оценивавшиеся поверхностно-активные вещества (алкоксилат глицидилсульфонаты) не являются доступными в качестве коммерческих продуктов и будут более дорогостоящими в производстве, чем соответствующие сульфаты или IOS.
В другом исследовании Chou и Bae (1988) обсуждались композиции поверхностно-активных веществ для высокой минерализации, до 21%. Однако используемый насыщенный солевой раствор состоял только из NaCl, без присутствия двухвалентных катионов. Оценивалась не сырая нефть, а алкановые масла (С6 - С16). В других работах (Han et al., 2013; Ghosh and Obassi, 2013; Jabbar et al., 2017) определялись системы поверхностно-активных веществ, которые обладают стабильностью в водной среде со сверхнизкими значениями IFT или без них, отмечаемыми при высокой температуре и/или минерализации. Однако эти исследования проводились только на одной конкретной сырой нефти или алкановых маслах. Ни в одном из этих исследований не оценивалась и не идентифицировалась стабильная в водной среде система поверхностно-активных веществ, которая обеспечивает сверхнизкую величину IFT для ряда сырых нефтей, имеющих различные составы предельных углеводородов, ароматических соединений, смолистых веществ и асфальтенов (SARA) и различные плотности в диапазоне минерализаций и температур.
В ходе исследований известного уровня техники не удалось идентифицировать единую фазово-стабильную композицию, которая может давать сверхнизкую величину IFT для ряда сырых нефтей с различным составом и свойствами в широком диапазоне температур и минерализаций (см. US 4479894; US 2009/0111717 A1; US 4293428; US 2011/0059873 A1; US 4269271; US 5358045; и US 4077471).
В патенте US 9828815 B2 Baker Hughes описаны пенные текучие среды для условий высокой минерализации, использующие смеси поверхностно-активных веществ, состоящие из анионных поверхностно-активных веществ, сульфатов или сульфонатов, с неионными поверхностно-активными веществами в качестве одного из типов вспомогательного поверхностно-активного вещества. Несмотря на то, что в патенте утверждается, что такие текучие среды способны создавать IFT 10-1-10-3 мН/м для различных применений, включая повышение нефтеотдачи, патент не предоставляет экспериментальных доказательств или примеров для таких утверждений. Диапазон IFT упоминался без какого-либо указания на тип или свойства нефти. Композиции, используемые для примеров, не описаны, и результаты экспериментов применимы только к газлифтной эксплуатации.
В US2011/0083847A1 также описаны смеси поверхностно-активных веществ для третичной добычи сырой нефти, но искомые сверхнизкие значения межфазного натяжения в широком диапазоне минерализации не получены.
Все патенты известного уровня техники, патентные публикации и непатентная литература, перечисленные в данной заявке, включены в настоящий документ посредством ссылки для всех целей.
ЗАДАЧА НАСТОЯЩЕГО ИЗОБРЕТЕНИЯ
Преимущества описанных композиций по изобретению включают их использование при низких общих концентрациях поверхностно-активных веществ 0,5% масс. и менее в насыщенных солевых растворах, в диапазоне минерализаций до 15% (150000 ч/млн) общего содержания растворенных твердых веществ (TDS), включая до 1% двухвалентных катионов (10000 ч/млн) и температурах до 70°C. Композиции обеспечивают сверхнизкие значения IFT при 10-2 мН/м и менее для ряда тяжелых и легких сырых нефтей с различными свойствами (составом SARA и плотностями).
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к композиции определенной группы анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с неионными поверхностно-активными веществами. В частности, настоящее изобретение относится к композиции анионных солей алкилалкоксилированных сульфатов и неионных этоксилатов спиртов для снижения межфазного натяжения с сырыми нефтями в ходе способов повышения нефтеотдачи пласта. Композиции могут эффективно применяться для широкого спектра сырых нефтей с различным составом и плотностью, и они стабильны при температурах до 70°C и минерализации до 15%, включая до 1% двухвалентных катионов.
В настоящем изобретении предложено использование композиций поверхностно-активных веществ при химическом повышении нефтеотдачи пласта, при этом композиция содержит:
i) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата, где алкилалкоксилированный сульфат имеет структуру молекулы, как показано в [I]:
[I]
где
R представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 10-20 атомов углерода, предпочтительно 12-16 атомов углерода,
n=4-15,
m=0-10, более предпочтительно m=0.
M+ представляет собой ион щелочного металла, ион алканоламина, ион алкиламина или ион аммония; и
ii) неионный этоксилат спирта, где указанный этоксилат спирта имеет структуру молекулы, как показано в [II]:
[II]
где
R1 представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 8-24 атомов углерода, предпочтительно 12-24 атомов углерода, наиболее предпочтительно 20+ атомов углерода,
y=20-100, предпочтительно 40 < y ≤ 100, более предпочтительно 50 ≤ y ≤ 100.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения R представляет собой разветвленную алкильную группу, более предпочтительно разветвленную 2-алкильную группу.
Изобретение дополнительно иллюстрируется концентрациями поверхностно-активных веществ, где массовое отношение i)/ii) составляет от 6:1 до 1:6, более предпочтительно от 4:1 до 1:4, наиболее предпочтительно от 3:2 до 2:3.
Изобретение дополнительно иллюстрируется композициями поверхностно-активных веществ, в которых общая концентрация i) и ii) не превышает 0,5% масс. всей композиции.
В дополнительном варианте осуществления изобретения композиция поверхностно-активного вещества снижает межфазное натяжение сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-1 мН/м или менее, более предпочтительно на уровне 10-2 мН/м или менее.
Кроме того, композиция поверхностно-активного вещества способна снижать значения межфазного натяжения сырой нефти в насыщенных солевых растворах с минерализациями от 4% до 15% от общего содержания растворенных твердых веществ.
Другой вариант осуществления настоящего изобретения представляет собой способ химического повышения нефтеотдачи подземного пласта, пройденного по меньшей мере одной нагнетательной скважиной и одной добывающей скважиной, включающий в себя:
i) закачивание в нагнетательную скважину композиции поверхностно-активного вещества, благодаря чему указанная композиция поверхностно-активного вещества контактирует с сырой нефтью, присутствующей в указанном подземном пласте, для снижения межфазного натяжения указанной сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-2 мН/м или менее, причем указанная композиция поверхностно-активного вещества способна снижать значения межфазного натяжения при температурах до 70°C и при минерализации до 15% общего содержания растворенных твердых веществ, включая до 1% двухвалентных катионов, причем указанная композиция поверхностно-активного вещества содержит по меньшей мере
a) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата, где указанный алкилалкоксилированный сульфат имеет структуру молекулы, как показано в [I]:
[I]
где
R представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 10-20 атомов углерода, предпочтительно 12-16 атомов углерода,
n=4-15,
m=0-10,
M+ представляет собой ион щелочного металла, ион алканоламина, ион алкиламина или ион аммония; и
b) неионный этоксилат спирта, где указанный этоксилат спирта имеет структуру молекулы, как показано в [II]:
[II]
где
R1 представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую 8-24 атомов углерода, предпочтительно 12-24 атомов углерода,
y=20-100, предпочтительно 40 < y ≤ 100, более предпочтительно 50 ≤ y ≤ 100,
ii) извлечение сырой нефти из подземного пласта из добывающей скважины.
Эти и другие признаки и преимущества настоящего изобретения станут очевидными из следующего подробного описания.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На фиг.1 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе композиций соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) с тяжелой сырой нефтью (сырая нефть H1) в диапазоне температур 25-60°C.
На фиг.2 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) с легкой сырой нефтью (сырая нефть L1) в диапазоне температур 25-60 °C.
На фиг.3 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) для различных сырых нефтей при 25°C.
На фиг.4 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) для различных сырых нефтей при 40°C.
На фиг.5 показано динамическое IFT в 4% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) для различных сырых нефтей при 60°C.
На фиг.6A показано динамическое IFT соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8 PO сульфат и поверхностно-активного вещества 1 при различных соотношениях концентраций поверхностно-активных веществ в 4% TDS насыщенном солевом растворе для сырой нефти H1 при 25°C.
На фиг.6B показано динамическое IFT соли MIPA ISOFOL C16-8PO сульфат и поверхностно-активного вещества 1 при различных соотношениях концентраций поверхностно-активных веществ в 4% TDS насыщенном солевом растворе для сырой нефти H1 при 25°C.
На фиг.7 показано динамическое IFT в 11,8% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-4 PO сульфат (0,25% масс.) и поверхностно-активного вещества 1 (0,25% масс.) для различных сырых нефтей при 25-40°C.
На фиг.8 показано динамическое IFT в 11,8% TDS насыщенном солевом растворе соли MIPA ISALCHEM C12/C13-4 PO сульфат (0,25% масс.) и вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,25% масс.) для различных сырых нефтей при 40°C.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ
Композиции поверхностно-активных веществ настоящего изобретения обеспечивают стабильные в водной среде растворы в диапазоне температур и минерализаций и создают сверхнизкие межфазные натяжения с очень широким спектром сырых нефтей. Эффективность этих композиций может быть улучшена путем приведения в соответствие гидрофобных структур, наряду с числом PO и/или ЕО звеньев как анионных, так и неионных структур, к потребностям конкретной скважины.
Материалы
Поверхностно-активные вещества, используемые для приготовления композиций поверхностно-активных веществ примеров, представляют собой смеси анионных и неионных поверхностно-активных веществ. Специально оценивавшиеся анионные поверхностно-активные вещества представляют собой, в частности, метилизопропиламиновые (MIPA) и натриевые (Na) соли алкилалкоксилированных сульфатов, и включают, без ограничения, структуры поверхностно-активных веществ, полученные из спиртов с пропокси (PO) и/или этокси (EO) звеньями, как описано в таблице 1.
Таблица 1: Структуры анионных алкилалкоксилированных сульфатных солей
Использованные неионные вспомогательные поверхностно-активные вещества представляют собой алкоксилированные спирты, в частности этоксилированные спирты. Подходящие спирты, которые могут использоваться для синтеза описанных выше алкоксилированных спиртов, включают, без ограничения, линейные спирты, такие как линейные С6 спирты (например, ALFOL 6) и C20+ спирты (например, ALFOL 20+), и разветвленные спирты, такие как 2-алкил-1-алканолы (спирты Гербе, например, ISOFOL 12 и ISOFOL 20), и изотридециловые спирты (например, MARLIPAL О13, С13 оксоспирт). Все примеры, представленные торговыми наименованиями, продаются компанией Sasol Performance Chemicals.
Таблица 2: Структуры неионных этоксилированных спиртов.
(изотридеканол)
(изотридеканол)
(изотридеканол)
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Насыщенные солевые растворы, использованные в данном исследовании, имеют состав и общее содержание растворенных твердых веществ (TDS), показанные в таблице 3. Насыщенный солевой раствор А, насыщенный солевой раствор В и насыщенный солевой раствор С имеют общую концентрацию двухвалентных ионов - 4%, 11,8% и 15%, соответственно.
Таблица 3. Состав используемых насыщенных солевых растворов.
(a) Насыщенный солевой раствор А с 4% TDS
(b) Насыщенный солевой раствор B с 11,8% TDS
(c) Насыщенный солевой раствор C с 15% TDS
Сырые нефти, использовавшиеся в данном исследовании, имеют составы и плотности, приведенные в таблице 4. Используемые здесь термины «тяжелая сырая нефть» и «легкая сырая нефть» имеют следующие значения:
- тяжелая сырая нефть представляет собой сырую нефть, которая имеет менее 30% масс. углеводородов, имеющих углеродные цепи менее чем С15, и плотность в градусах API ниже 30°; и
- легкая сырая нефть представляет собой сырую нефть, которая имеет 30% масс. или более углеводородов, имеющих углеродные цепи менее чем С15, и плотность в градусах API на уровне 30° или выше.
Таблица 4. Состав и плотность использовавшихся сырых нефтей.
(а) Тяжелые сырые нефти
<C15
Предельные
Ароматические
Смолы
Асфальтены
(b) Легкие сырые нефти
<C15
Предельные
Ароматические
Смолы
Асфальтены
Экспериментальные методы
Приготовление образца
Исходные растворы 10% каждого из анионных сульфатов и неионных этоксилатов спирта (АЕ) в воде Nanopure получали до приготовления композиции.
Композиции впоследствии приводили к желаемой концентрации каждого поверхностно-активного вещества из исходных растворов в каждом из насыщенных солевых растворов, перечисленных в таблице 3. Концентрация анионного сульфата в композиции предпочтительно варьирует в диапазоне 0,15-0,4% масс. Концентрация неионного этоксилата в композиции предпочтительно варьирует в диапазоне 0,1-0,35% масс. Общую концентрацию поверхностно-активного вещества в композиции поддерживали постоянной на уровне 0,5% масс.
Испытание на стабильность в водной среде
Подготовленные композиции помещали в печь при температуре в диапазоне 25-70 °C на период времени по меньшей мере 3 месяца. Композиции в течение длительного времени визуально проверяли на предмет какого-либо разделения фаз (РФ), помутнения и выпадения осадка. Композиции, которые показывали признаки разделения фаз, помутнения или выпадения осадка, не проходили испытание на стабильность в водной среде. Композиции, которые оставались прозрачными с течением времени, проходили испытание на стабильность в водной среде.
Если не указано иное, во всей данной заявке испытания на стабильность в водной среде проводились в соответствии со способом, описанным выше.
Измерение динамического IFT
Для композиций, прошедших испытание на стабильность в водной среде, измеряли динамическое IFT для каждой из сырых нефтей таблицы 4 при различных температурах, используя тензиометр DataPhysics для измерения межфазного натяжения. Капиллярную трубку заполняли ~2 мл более плотной фазы, которая представляла собой композицию поверхностно-активного вещества. Нефть в количестве 2-3 мкл, которая представляла собой менее плотную фазу, вводили в капиллярную трубку, заполненную раствором поверхностно-активного вещества, с формированием капли. Затем капиллярную трубку вставляли во вращающийся отсек прибора. Когда трубка вращалась, капля нефти начинала растягиваться и создавалось значение IFT. IFT постепенно изменялось сначала и в большинстве случаев становилось постоянным через 15 мин. Как только значение IFT становилось постоянным, его регистрировали.
Если не указано иное, во всей данной заявке измерения динамического IFT проводились в соответствии со способом, описанным выше.
Результаты
Композиции, содержащие только анионные поверхностно-активные вещества, а именно соли алкилпропоксиэтоксисульфатов, описанные в данном изобретении, полученные в насыщенных солевых растворах, перечисленных в таблице 3, не прошли испытание на стабильность в водной среде в диапазоне температур 25-70 °C. Поэтому для улучшения стабильности в водной среде анионных сульфатных поверхностно-активных веществ требовалось вспомогательное поверхностно-активное вещество (неионное поверхностно-активное вещество).
Эксперимент 1 : Испытания на стабильность в водной среде (композиций из анионных и неионных поверхностно-активных веществ)
Стабильность в водной среде композиций анионного поверхностно-активного вещества, а именно соли MIPA C12/C13-8 PO сульфат (0,4% масс.), и различных неионных этоксилатов спирта (AE) в качестве вспомогательного поверхностно-активного вещества (0,1% масс.) оценивали в диапазоне температур 25-60 °C в 4% TDS насыщенном солевом растворе. Результаты показаны в таблице 5.
Таблица 5. Стабильность в водной среде 0,4% масс. соли MIPA ISALCHEM C12/C13-8PO сульфата и 0,1% масс. вспомогательного поверхностно-активного вещества в 4% TDS насыщенном солевом растворе (РФ/мутный=раствор разделяется на фазы и становится мутным при перемешивании).
тяжелая цепь
(изотридеканол)
6
(изотридеканол)
(изотридеканол)
Как видно из таблицы 5, композиции с AE с короткой цепью (C6), содержащие 15 и 50 EO звеньев (поверхностно-активное вещество 7 и поверхностно-активное вещество 10) в качестве вспомогательного поверхностно-активного вещества, не прошли испытание на стабильность в водной среде при 60°C. Композиции с AE со средней цепью (C12/С13), содержащие 30 и менее EO звеньев (поверхностно-активное вещество 8, поверхностно-активное вещество 9 и поверхностно-активное вещество 10), также не прошли испытание на стабильность в водной среде при 60°C. Композиции, использующие AE со средней цепью, содержащие 50 EO звеньев, и AE с длинной тяжелой цепью, содержащие 25 и более EO звеньев, прошли испытание на стабильность в водной среде во всем диапазоне температур.
ЭКСПЕРИМЕНТ 2 : Определение значений динамического межфазного натяжения (IFT) (различные виды сырой нефти)
Для композиций с использованием поверхностно-активных веществ с 1 по 6, (поскольку они прошли испытания на стабильность в водной среде до 70°C) измеряли динамическое IFT для различных сырых нефтей при разных температурах.
Эксперимент 2.1:
Значения динамического IFT для композиций, содержащих поверхностно-активные вещества 1-6 (0,1% масс.) вместе с анионным поверхностно-активным веществом ISALCHEM C12/13-8PO сульфатной солью MIPA (0,4% масс.), определяли в тяжелой сырой нефти (H1) в диапазоне температур 25-60 °C (4% TDS насыщенный солевой раствор). Результаты показаны на фиг.1.
Композиции, использующие вспомогательные поверхностно-активные вещества с длинной тяжелой цепью с 25 и 50 EO звеньями (поверхностно-активные вещества с 1 по 4), давали сверхнизкое IFT (<0,01 мН/м) для тяжелой сырой нефти (сырая нефть H1) при всех температурах в диапазоне 25-60 °C. Композиции, использующие вспомогательные поверхностно-активные вещества со средней цепью с 50 EO звеньями (поверхностно-активное вещество 5 и поверхностно-активное вещество 6), не смогли создать сверхнизкое IFT для сырой нефти H1, как видно на фиг.1.
Эксперимент 2.2:
В дополнение к этому, значения динамического IFT для композиций, содержащих поверхностно-активные вещества 1-6 (0,1% масс.) вместе с анионным поверхностно-активным веществом ISALCHEM C12/13-8PO сульфатной солью MIPA (0,4% масс.), оценивали в легкой сырой нефти (L1) в диапазоне температур 25-60 °C (4% TDS насыщенный солевой раствор). Результаты показаны на фиг.2.
Только поверхностно-активное вещество 5 и поверхностно-активное вещество 6 (вспомогательные поверхностно-активные вещества со средней цепью с 50 EO звеньями) смогли создать сверхнизкое IFT для легкой сырой нефти (сырая нефть L1) во всем диапазоне температур, как показано на фиг.2.
Эксперимент 2.3:
В целях дальнейшего подтверждения результатов, полученных в экспериментах 2.1 и 2.2, значения динамического IFT для композиций, содержащих поверхностно-активные вещества 1, 4, 5 и 6 (0,1% масс.) вместе с анионным поверхностно-активным веществом ISALCHEM C12/13-8PO сульфатной солью MIPA (0,4% масс.), оценивали в различных сырых нефтях в диапазоне температур 25-60 °C (4% TDS насыщенный солевой раствор). Результаты показаны на фиг.3 - фиг.5.
Результаты IFT, представленные на фиг.3 - фиг.5, дополнительно подтверждают выводы о том, что поверхностно-активные вещества с 1 по 4 способны создавать сверхнизкое IFT для тяжелых сырых нефтей, и поверхностно-активное вещество 5 и поверхностно-активное вещество 6 способны создавать сверхнизкое IFT для легких сырых нефтей в диапазоне температур 25-60 °C.
ЭКСПЕРИМЕНТ 3: Влияние соотношения смешивания анионных и неионных поверхностно-активных веществ на стабильность в водной среде и значения IFT
С целью продемонстрировать влияние различных соотношений смешивания между анионными и неионными поверхностно-активными веществами на стабильность в водной среде и значения IFT, оценивали два анионных поверхностно-активных вещества, а именно соли MIPA ISALCHEM C12/13-8PO сульфат и ISOFOL C16-8PO сульфат, вместе с неионным поверхностно-активным веществом 1.
Эксперимент 3.1: Испытания на стабильность в водной среде
Стабильность в водной среде композиции анионного поверхностно-активного вещества ISALCHEM C12/13-8PO сульфат (соль MIPA) и поверхностно-активного вещества 1 (в различных соотношениях) определяли в насыщенном солевом растворе с 4% TDS при температурах 25-70 °C. Результаты показаны в таблице 6.
Таблица 6. Стабильность в водной среде смесей анионного сульфата и неионного этоксилированного спирта при различных соотношениях поверхностно-активных веществ в насыщенном солевом растворе с 4% TDS при температуре до 70°C.
(а) Анионный сульфат представляет собой соль MIPA ISALCHEM C12/C13-8PO сульфат
% масс.
(b) Анионный сульфат представляет собой соль MIPA ISOFOL C16-8PO сульфат
% масс.
Без вспомогательного поверхностно-активного вещества раствор анионного сульфата с концентрацией 0,5% масс. в 4% TDS насыщенном солевом растворе был мутным при температуре от 25°C до 70°C. Смеси анионного/неионного поверхностно-активного вещества были прозрачными только тогда, когда концентрация неионного поверхностно-активного вещества составляла 0,1% масс. или более при общей концентрации поверхностно-активных веществ 0,5% масс.
Эксперимент 3.2: Определение значений IFT для различных соотношений поверхностно-активных веществ в тяжелой сырой нефти
Значения динамического IFT в тяжелой сырой нефти (сырая нефть Н1) композиции анионного поверхностно-активного вещества ISALCHEM C12/13-8PO сульфат (соль MIPA) и поверхностно-активного вещества 1 (в различных соотношениях) определяли в насыщенном солевом растворе с 4% TDS при 25°C. Результаты показаны на фиг.6.
На фиг.6 показано, что на динамическое IFT для сырой нефти Н1 влияет соотношение анионное/неионное поверхностно-активное вещество. Для MIPA соли ISALCHEM C12/C13-8PO сульфат IFT являлось самым низким при соотношении анионное/неионное поверхностно-активное вещество 0,4% масс./0,1% масс., в то время как соотношение составляло 0,35% масс./0,15% масс. для MIPA соли ISOFOL C16-8PO сульфат.
Эксперимент 3.3: Значения IFT в насыщенном солевом растворе с высоким % TDS в различных сырых нефтях
a) Значения динамического IFT для смеси 0,25% масс. анионного поверхностно-активного вещества (ISALCHEM C12/C13-4PO сульфат, соль MIPA)/0,25% масс. неионного поверхностно-активного вещества (поверхностно-активное вещество 1) оценивали с различными сырыми нефтями при температурах 25°С и 40°C с использованием насыщенного солевого раствора с 11,8% TDS. Результаты показаны на фиг.7.
На фиг.7 показано, что композиция MIPA соли ISALCHEM C12/13-4PO (0,25% масс.) и поверхностно-активного вещества 1 (0,25% масс.) в насыщенном солевом растворе с 11,8% TDS для различных сырых нефтей при 25°С и 40°C позволила получить сверхнизкие значения IFT.
b) Значения динамического IFT для смеси 0,25% масс. анионного поверхностно-активного вещества (ISALCHEM C12/C13-4PO сульфат, соль MIPA) и различных неионных поверхностно-активных веществ (поверхностно-активное вещество 1, 5 и 6 - все в концентрации 0,25% масс.) оценивали с тяжелыми сырыми нефтями (сырая нефть Н1 и Н2) при температурах 40°C, с использованием насыщенного солевого раствора с 11,8% TDS. Результаты показаны на фиг.8.
Неионное поверхностно-активное вещество 1 давало сверхнизкое значение IFT в условиях, описанных выше.
В дополнение к подробным экспериментам, описанным выше, изобретение было дополнительно проиллюстрировано в расширенном диапазоне экспериментальных условий для различных комбинаций поверхностно-активных веществ/соотношений поверхностно-активных веществ в тяжелых и легких сырых нефтях. Результаты для различных анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с поверхностно-активным веществом 1 (в частности, ALFOL C20+ 50EO) обобщены в таблице 7.1 ниже (Эксп. 4-9). Таблица 7.2 дополнительно иллюстрирует изменения комбинаций поверхностно-активных веществ и различных условий (Эксп. 10-15). Стабильность в водной среде и динамические межфазные натяжения оценивались в соответствии с общими методиками, описанными ранее.
Таблица 7.1: Обобщенные результаты для различных анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с поверхностно-активным веществом 1 (в частности, ALFOL C20+ 50EO), проиллюстрированные в широком диапазоне экспериментальных условий в тяжелой и легкой сырой нефти
(%)
Таблица 7.2: Обобщенные результаты для различных анионных поверхностно-активных веществ в сочетании с различными неионными поверхностно-активными веществами, проиллюстрированные в широком диапазоне экспериментальных условий в тяжелой и легкой сырой нефти
(%)
мутный
Таблицы 7.1 и 7.2 иллюстрируют превосходные характеристики композиций поверхностно-активных веществ изобретения, в частности, относительно стабильности в водной среде и сверхнизких значений IFT, полученных в широком диапазоне температур, минерализаций и концентраций.
Цитированная литература
Puerto, M., Hirasaki, G.J., Miller, C.A. et al. 2012. Surfactant Systems for EOR in High-Temperature, High-Salinity Environments. SPE Journal, 17 (1), 11-19. https://doi.org/10.2118/129675-PA.
Chou, S.I., Bae, J.H. 1988. Phase-Behavior Correlation for High-Salinity Surfactant Formulations. SPE Reservoir Engineering, 3 (3), 778-90. https://doi.org/10.2118/14913-PA.
Han, M., AlSofi, A., Fuseni, A. et al. 2013. Development of Chemical EOR Formula- tions for a High Temperature and High Salinity Carbonate Reservoir. International Petroleum Technology Conference, Beijing, China, 26-28 March. https://doi.org/10.2523/IPTC-17084-MS.
Ghosh B. and Obassi, D. 2013. Eco-Friendly Surfactant for EOR in High Tempera- ture, High Salinity Carbonate Reservoir. SPE Enhanced Oil Recovery Conference, Kuala Lumpur, Malaysia, 2-4 July. https://doi.org/10.2118/165219- MS.
Jabbar, M.Y., Sowaidi, A.A., Obeidli, A.A. et al. 2017. Chemical Formulation Design in High Salinity, High Temperature Carbonate Reservoir for a Super Giant Offshore Field in Middle East. Abu Dhabi International Petroleum Exhibition & Conference, Abu Dhabi, UAE, 13-16 November. https://doi.org/10.2118/188604- MS.
Группа изобретений относится к композициям поверхностно-активных веществ, содержащим анионные поверхностно-активные вещества наряду с неионными поверхностно-активными веществами, и к использованию таких композиций в способах химического повышения нефтеотдачи пласта. Композиция поверхностно-активного вещества для использования при химическом повышении нефтеотдачи пласта. Композиция поверхностно-активного вещества содержит по меньшей мере: i) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата и ii) неионный этоксилат спирта, где массовое отношение i)/ii) составляет от 6:1 до 1:6. Также заявлены применение композиции поверхностно-активного вещества при химическом повышении нефтеотдачи пласта, где указанная композиция поверхностно-активного вещества представляет собой композицию поверхностно-активного вещества и способ химического повышения нефтеотдачи подземного пласта, пройденного по меньшей мере одной нагнетательной скважиной и одной добывающей скважиной. Способ влючает в себя i) закачивание в нагнетательную скважину композиции поверхностно-активного вещества, благодаря чему указанная композиция поверхностно-активного вещества контактирует с сырой нефтью, присутствующей в указанном подземном пласте, для снижения межфазного натяжения указанной сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-2 мН/м или ниже и ii) извлечение сырой нефти из подземного пласта из добывающей скважины. Указанная композиция поверхностно-активного вещества способна снижать значения межфазного натяжения при температурах от 25°С до 70°C и в насыщенных солевых растворах, имеющих от 4% до 15% общего содержания растворенных твердых веществ, по меньшей мере часть указанных растворенных твердых веществ представляет собой двухвалентные катионы. Композиции обеспечивают сверхнизкие значения IFT при 10-2 мН/м и менее для ряда тяжелых и легких сырых нефтей с различными свойствами (составом SARA и плотностями). 3 н. и 12 з.п. ф-лы, 9 ил., 7 табл., 3 пр.
1. Композиция поверхностно-активного вещества для использования при химическом повышении нефтеотдачи пласта, где указанная композиция поверхностно-активного вещества содержит по меньшей мере:
i) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата, где указанный алкилалкоксилированный сульфат имеет структуру молекулы, как показано в [I]:
[I]
где
R представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую от 10 до 20 атомов углерода,
n=4-15,
m=0-10,
M+ представляет собой ион щелочного металла, ион алканоламина, ион алкиламина или ион аммония; и
ii) неионный этоксилат спирта, где указанный этоксилат спирта имеет структуру молекулы, как показано в [II]:
[II]
где
R1 представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую от 8 до 24 атомов углерода,
40 < y ≤ 100,
где массовое отношение i)/ii) составляет от 6:1 до 1:6.
2. Композиция поверхностно-активного вещества по п.1, где R является разветвленной алкильной группой.
3. Композиция поверхностно-активного вещества по п.2, где R является разветвленной 2-алкильной группой.
4. Композиция поверхностно-активного вещества по пп.1-3, где m=0.
5. Композиция поверхностно-активного вещества по любому из предшествующих пунктов, где R имеет от 12 до 16 атомов углерода.
6. Композиция поверхностно-активного вещества по пп.1-4, где R1=C12 - C24, более предпочтительно где R1=C20+.
7. Композиция поверхностно-активного вещества по любому из предшествующих пунктов, где 50 ≤ y ≤ 100.
8. Композиция поверхностно-активного вещества по любому из предшествующих пунктов, где массовое отношение i)/ii) составляет от 4:1 до 1:4, наиболее предпочтительно от 3:2 до 2:3.
9. Композиция поверхностно-активного вещества по любому из предшествующих пунктов, где общая концентрация i) и ii) не превышает 0,5 мас.% от всей композиции.
10. Композиция поверхностно-активного вещества по любому из предшествующих пунктов, где указанная композиция поверхностно-активного вещества снижает межфазное натяжение сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-1 мН/м или менее, более предпочтительно на уровне 10-2 мН/м или менее.
11. Композиция поверхностно-активного вещества по любому из предшествующих пунктов, где указанная композиция поверхностно-активного вещества способна снизить значения межфазного натяжения сырой нефти в насыщенных солевых растворах с минерализациями от 4% до 15% общего содержания растворенных твердых веществ.
12. Применение композиции поверхностно-активного вещества при химическом повышении нефтеотдачи пласта, где указанная композиция поверхностно-активного вещества представляет собой композицию поверхностно-активного вещества по любому из пп.1-11.
13. Применение по п.12, где указанная композиция поверхностно-активного вещества снижает межфазное натяжение сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-1 мН/м или менее, более предпочтительно на уровне 10-2 мН/м или менее.
14. Применение по п.12, где указанная композиция поверхностно-активного вещества способна снизить значения межфазного натяжения сырой нефти в насыщенных солевых растворах с минерализациями от 4% до 15% общего содержания растворенных твердых веществ.
15. Способ химического повышения нефтеотдачи подземного пласта, пройденного по меньшей мере одной нагнетательной скважиной и одной добывающей скважиной, включающий в себя:
i) закачивание в нагнетательную скважину композиции поверхностно-активного вещества, благодаря чему указанная композиция поверхностно-активного вещества контактирует с сырой нефтью, присутствующей в указанном подземном пласте, для снижения межфазного натяжения указанной сырой нефти до сверхнизких значений на уровне 10-2 мН/м или ниже, причем указанная композиция поверхностно-активного вещества способна снижать значения межфазного натяжения при температурах от 25°С до 70°C и в насыщенных солевых растворах, имеющих от 4% до 15% общего содержания растворенных твердых веществ, по меньшей мере часть указанных растворенных твердых веществ представляет собой двухвалентные катионы, причем указанная композиция поверхностно-активного вещества содержит по меньшей мере
a) анионную соль алкилалкоксилированного сульфата, где указанный алкилалкоксилированный сульфат имеет структуру молекулы, как показано в [I]:
[I]
где
R представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую от 10 до 20 атомов углерода,
n=4-15,
m=0-10,
M+ представляет собой ион щелочного металла, ион алканоламина, ион алкиламина или ион аммония; и
b) неионный этоксилат спирта, где указанный этоксилат спирта имеет структуру молекулы, как показано в [II]:
[II]
где
R1 представляет собой линейную, разветвленную или смесь линейной и разветвленной алкильной группы, имеющую от 8 до 24 атомов углерода,
40 < y ≤ 100,
где массовое отношение i)/ii) составляет от 6:1 до 1:6,
ii) извлечение сырой нефти из подземного пласта из добывающей скважины.
US 20110083847 A1, 14.04.2011 | |||
WO 2016040750 A1, 17.03.2016 | |||
ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ БЕЗВОДНЫЕ АМИННЫЕ СОЛИ УГЛЕВОДОРОДАЛКОКСИСУЛЬФАТОВ, ПРИМЕНЕНИЕ И СПОСОБ ПРИМЕНЕНИЯ ИХ ВОДНЫХ РАСТВОРОВ | 2014 |
|
RU2648771C2 |
Способ извлечения нефти из нефтеносных подземных пластов | 1984 |
|
SU1419527A3 |
КОМПОЗИЦИЯ ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНОГО ВЕЩЕСТВА | 2012 |
|
RU2607952C2 |
ВЫСОКОКОНЦЕНТРИРОВАННЫЕ ТЕКУЧИЕ СОЛИ АЛКИЛПОЛИАЛКОКСИСУЛЬФАТОВ | 2012 |
|
RU2619612C2 |
ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЕ ГЕЛИРУЮЩЕЕ СРЕДСТВО ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ВЯЗКОСТИ НИЗКО- И ВЫСОКОПЛОТНЫХ РАССОЛОВ | 2006 |
|
RU2453576C2 |
WO 2012158645 A1, 22.11.2012 | |||
US 8237001 B2, 07.08.2012 | |||
US 4477372 A1, 16.10.1984. |
Авторы
Даты
2024-04-25—Публикация
2020-05-01—Подача