Мицеллярный раствор для вытеснения нефти из пласта Советский патент 1988 года по МПК E21B43/22 

00

00

СХ)

00

Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и предназначено для добычи нефти из пластов Цель изобретения - повьачение нефтеотдачи. Для приготовления раствора используют в качестве поверхностно-активного вещества (ПАВ) сульфонат олефина с внутренней ненасьщенной связью, содержащий 10-30 атомов углерода, а в качестве вспомогательного ПАВ - спирты общей формулы ()H, где п - число от О до 4; R - С,-алкил или Cg- Cj-алкенил, когда п равно О, и Cj-Cj-алкил или Cj-C,g-алкилфенил, когда п равно 1 - 4. Раствор содержит cлeдyюв ee соотношение компонентов, масо%: углеводород 4-70, сульфонат олефина с внутренней ненасьщенной связью 3-30j вспомогательное ПАВ 0,1- 20J вода 15-92. Использование сульфо- ната оле4жна в растворе повышает его стойкость к жесткой воде. Раствор готовят путем первоначального смешения ПАВ с водой, затем добавляют ПАВ соагента и углеводорода и смесь тп;а- тельно перемешивают. 6 абл. (О О) с

см

Изобретение относится к нефтедобывающей промьшшенности, в частности к способам добычи нефти из пластов путем закачки в пласт мицеллярно- го раствора о

Цель изобретения - повышение нефтеотдачи.

В соответствии с изобретением предлагается мицеллярный блок, пред- назначенный для извлечения нефти и состоящий из углеводорода, водной среды, поверхностно-активного соа- гента и поверхностно-активного агента, причем поверхностно-активный агент содержит в качестве необходимого компонента олефиновый сульфо- нат с внутренней ненасьщ1енной связью содержащий от 10 до 30 атомов углерода о

Разработан также способ получения нефти из нефтесодержащих подземных резервуаров, в которые введены буровые скважины. Способ включает в себя стадии инжектирования через буровую скважину мицеллярного блока, состоящего практически из углеводорода, водной среды, поверхностно-активного агента и поверхностно-активного со- агента, причем указанный поверхност- но-активный агент содержит в качеств необходимого компонента внутренний (внутримолекулярный) олефиновьш суль фонат, содержащий от 10 до 30 атомов углеродаi инжектирования в подземный резервуар по меньшей мере одной движущейся жидкости, а также извлечение нефт1-г из подземного резервуара через выводные бзфовые скважины

Желательно использовать для изв- лечения нефти такие мицеллярные блоки, которые представляют собой прозрачные микроэмульсии, содержащие примерно, вес,%; углеводород 4-90j водная среда примерно 4-92J поверх- ностно-активный агент примерно 3-30, содержащий в свою очередь в качестве необходимого компонента внутренний олефийовый сульфонат, имеющий 10 - 30 атомов углерода, и поверхностно- яктивный соагент примерно 0,1-20,

Водной средой, которая может быть использована для приготовления предлагаемого мицеллярного блока, является мягкая вода и вода, содержащая неорганические соли в рассоле (например, дождевая, речная, озерная, подземная aoAaj вода, находя

5 0

5 0 ,

о

0

5

щаяся рядом с месторождением нефти, и морская вода),

В тех случаях, когда альфа-олефи- новый сульфонат, внутренние олефино- вые сульфонаты, имеюпдие хоро.шую стойкость по отношению к жесткой воде, используются в качестве необходимого компонента (поверхностно-активного вещества) в мицеллярных блоках, обеспечивается получение мицеллярных блоков, характеризуемых превосходной стойкостью к жесткой воде, порядка 5000 млноДо ионов магния (тое, примерно 2,6 вес„% сульфата магния MgSO),, Предлагаемые мицеллярные блоки характеризуются также исключительно высокой стойкостью к солям щелочных металлов и могут содержать воду в которой содержание солей щелочных металлов может составлять до 10 весо% включительно независимо от типа солей щелочных металлов, В тех случаях, когда адекватное поверхностно-активное вещество использует- ся вместе с внутренним олефиновым сульфонатом, или в тех случаях, когда выбирается определенный тип поверхностно-активного соагента, рассол, содержащий примерно до 15 вес,% включительно неорганических солей, может быть использован для приготовления мицеллярного блока Увеличение в мицеллярных блоках концентрации неорганических солей приводит к дальнейшему снижению межфазного натяжения между нефтью и водой.

Таким образом, вода (или рассол), пригодная для получения предлагаемых мицеллярных блоков может содержать примерно от О до 15 весД, предпочтительно от 0,5 до 12 вес.%, более предпочтительно от 1 до 10 вес.% неорганических солей. Типичными примерами неорганических солей, содержащихся в воде (или в рассоле) являются такие соли как NaCl, KGl, NagSO и Так, например, морская вода, содержащая примерно 3,5 вес.% различных неорганических солей, содержит примерно 1600 мпНоДоСв пересчете на ионы магния) ионов двухвалентных металлов Эта концентрация солей находится внутри предпочтительного диапазона концентраций о

Внутренние олефиновые сульфонаты, пригодные для использовага1я в качестве необходимого поверхностно-активного вещества, представляют собой соединения, полученные путем сульфони- рования внутренних олефинов, содержащих в качестве основного компонента моноолефин виниленового типа,.характеризуемый следующей общей формулой:

R-CH C-H-R ,

где R и R - независимо друг от друга линейные или разветвленные насьго1е ные углеводородные радикалы, имеющие 1 или несколько атомов углерода, при условии, что общее количество атомов углерода для R и R должно находиться в диапазоне от 8 до 28, предпочтительно от 10 до 24, и содержащих около 33 вес.% (примерно 1/3 от ко- личества олефинов) или менее моно- олефиНов трехзамещенного типа„ Производят нейтрализацию сульфонированных продуктов с noMODtbm пригодных оснований и при необходимости гидролиза- цию нейтрализованных продуктов. Полученные таким образом внутренние оле- финовые сульфонаты обычно содержат примерно 20 - 60 вес.% алкинилсульфо- натов, имеюп{их двойные связи, примерно 40-80 весо% оксиалкансульфонатов, а также примерно 80 весо% и более моносульфонатов и примерно 20 вес.% и менее дисульфонатов. Однако внутренние олефиновые сульфонаты, имеющие составы, отличающиеся от указанных составов и соотношений, могут быть получены путем соответствующего подбора условий сульфонирования и условий гидролиза Увеличение количества атомов углерода оказывает влияние (существует тенденция) на увеличение соотношения состава ал- килсульфоната, а увеличение мольного соотношения между сульфонирующи агентом и внутренним олефйном во время проведения реакции сульфонирования приводит к увеличению соотношения состава дисульфоната

Внутренний олефиновый сульфонат с ,относительно высокой липофильностью или внутренний олефиновьй сульфонат с относительно высокой гидрофйль- ностью могут быть использованы в предлагаемых мицеллярных блоках в зависимости от свойств нефтяных горизонтов и подземных резервуаров, используемой при этом воды (или рассола) и поверхностно-активных соаген

10

- 15 20 25 зо

35

40

50

5

тов. Внутренние олефиновые сульфонл- ты должны содержать 12-26 атомов углерода, еще лучше, если 50 вг,с.% и более будут представлять 006011 внутренние олефиновые сульфонап,, содержащие 14-22 атома углерода,

Внутрешше олефиновые сульфона1Ъ1 могут представлять собой соли щелочных металлов, соли щелочно-земельных металлов, аммониевые соли, их органические аминовые соли Счетш.- ми катионами (учитываемыми) являются катионы натрия, калия, магния, кальция, аммония и алканоллммония, Натриевые соли являются легкодоступными и имеют низкую стоимость,,

Примерами внутренних олефиновых сульфонатов, пригодных для приготовления мицеллярных блоков, являются внутренние олефиновые сульфонаты, содержап№1е 10, 12, 14, 16, 18, 20, 22, 24, 26, 12-16, 14-16, 14-18, 14-20, 15-18, 15-20, 16-18, 16-20, 18-20, 18-24, 20-24, 25-28, 20-30 атомов углерода Эти сульфонаты могут быть использованы в чистом виде или в виде смесей о

Мицеллярные блоки содержат примерно 3-30 вес,% поверхностно-активного вер1ества4 Однако желательно, чтобы эти мицеллярные блоки содержали примерно 5-25 весо% поверхностно-активного вещества, принимая во внимание низкие межфазные натяжения и умеренную стоимость. Количес - во высших внутренних олефиновых сульфонатов, содержаш 5Х 10-30 атомов углерода, должно,по меньшей мере, составлять 50 веСо% и более, желательно 60 вес.% или более по отношению к общему количеству поверхностно-активных веществ, содержащихся в мицеллярных блоках„

Углеводородами, используемыми в качестве нефтяных компонентов в мицеллярных блоках, являются, например нефть, сжиженный нефтяной газ, неочищенный газолин (нафта, тяжелый бензин, лигроин), керосин, дизельное топливо и нефтяное топливо. Предпочтительно использовать извлеченную нефть вследствие ее низкой стоимости и доступности, поскольку ее состав аналогичен составу нефти, содержащей ся в подземных резервуарах. Мицелляр ные блоки могут содержать примерно 4 - 90 вес,% углеводорода о, Желательная концентрация углеводородов должна находиться в диапазоне примерно 5 - 40 вес.%, тем самым достигается получение эмульсии типа масла в воде, так как применение больших количеств углеводородов является неэкономичным.

Поверхностно-активные соагенты, применяемые для получения мицелляр- ных блоков,- являются необходимыми компонентами для получения микроэмуль сии, связанными с поверхностно-активными веществами Поверхностно-активные соагенты, пригодные для использования в соответствии с изобретением,, являются такими соединениями, которые имеют спиртовую гидроксиль- ную группу. Необходимыми поверхностно-активными агентами являются спирты, характеризуемые следующей общей формулой:

R OCCHgCH O) Н,

где п - число от О до примерно 4; R - алкил- или алкенил группа,

содержащая 2-8 атомов углерода, когда и равно О, и апкил-, алкенил- или алкилфенилгруппа, содержащая 6 - 18 атомов углерода, когда п не равно О о Алифатические группы R могут яв- ляться как линейными, так и разветвленными группами.

Примерами таких спиртов являются этанол, пропанолы, бутанолы, пентано лы, гексанолы, 2-зтилгексанол или

другие октанолы, полиоксиэтиленгек- силовые простые эфиры (п 1), поли- оксиэтилендециловые простые эфиры (п 2), полиоксиэтилентридециловые простые эфиры (п 4), полиоксиэти- лен бутилфениловые простые эфиры (и. 2), полиоксиэтиленнонилфенило- вые простые эфиры (ii 3) и полиокси -этилендодецилфениловые простые эфиры (п 4) с,

Предлагаемые мицеллярные блоки могут содержать пр.имерно 0,1-20 вес.% поверхностно-активных соаген- тов. Однако требуемая концентрация поверхностно-активных соагентов на- ходится в диапазоне примерно 1 - 10 вес,% с точки зрения устойчивости микроэмульсий и уменьщающейся. способности межфазного натяжения между нефтью и водой.

Мицеллярные блоки содержат внутренние олефиновые сульфонаты в качестве необходимых или основных комс

0 5 0

5

О

,

дО 45

п

55

понентов поверхностно-активных веществ. Однако другие вспомогательные поверхностно-активные вещества могут также быть включены вместе с внутренними олефиновыми сульфонатами, принимая в рассмотрение требуемое межфазное натяжение между нефтью и водой, требуемую вязкость, адсорбционную способность поверхностно-активных веществ к остальным породам, об- разуюпщм подземные резервуары, а также стоимость и доступность поверхностно-активных веществ.

Примерами таких вспомогательных поверхностно-активных веществ являются анионные поверхностно-активные вещества и неионогенные поверхностно- активные вещества, такие как сульфонаты нефти (нефтяные сульфонаты), алкилбензолсульфонаты, сульфаты поли- оксиэтиленалкилового простого эфира, диалкилсульфосукцинаты, альфа-олефин- сульфонаты, парафиновые сульфонаты, низщие внутренние олефиновые сульфонаты, мыла, .-высшие спиртовые эток- силаты, алкилфенолэтоксилаты, поли- оль-сложные эфиры кислот жирного ряда, алкилоль-амиды кислот жирного ряда и полиоксиэтиленамиды кислот жирного ряда.

Вязкость, мицеллярных блоков .является более низкой, чем вязкость мицеллярных блоков, приготовленных с использованием альфа-олефинсульфона- та,, В тех случаях, когда необходим мицеллярный блок, имеющий высокую вязкость, то пригодный сгуп1ающий агент, такой как, например, раство- pHMbrti в воде полимер, может быть добавлен к мицеллярному блоку. В качестве примеров сгущающих агентов, пригодных для использования при получении мицеллярных блоков, можно указать гетерополисахариды, полученные из микроорганизмов; конденсаты нафталинсульфоновой кислоты и формальдегида, полиакриламиды, полиакри- латы, оксиэтилцеллюлозы и карбокси- метилцеллюлозы

Мицеллярные блоки могут быть приготовлены с помощью известных методов. Так, например углеводороды, поверхностно-активные вещества, водная среда и поверхностно-активные соагенты могут быть перемешаны с помощью любого способа смешения с использованием обычнь:х смесительных

71

устройств, температур смешения и дав лений смешения.

Пример 1. Готовят композиции мицеллярных блоков, содержащие анионные поверхностно-активные вещества, поверхностно-активные соагенты, углеводороды и водную среду.

-Используемые анионные поверхностно-активные вещества:

натрий С. внутренний олефи- новый сульфонат (lOS-Na);

натрий Cj Cj4 внутренний олефиновый сульфонат (lOS-Na);

натрий апьфа-олефиновый сульфонат (AOS-Na);

натрий альфа-олефиновый сульфонат (AOS-Na) или нефтяной суль фонат TRS-10, производимьй фирмой Witco Chemical Corp о

Состав

Анионное ПАВ (поверхностно-активное вещество)

С,4-С,8 lOS-Na

Cjo-C,4lOS-Na

С,4-С,8 AOS-Na Cjo-C,4 AOS-Na Нефтяной сульфонат оагент ПАВ

Амиловый спирт ,4

Изопрогошовый спирт.

глеводород

Керосин8

Нефтяное топливо ода

морская72

мягкая Свойства

Визуальная прозрачность о

16 16 16

1Д

8 8 8 24 24

72 72 56 56 72

X X

3787888

Используемыми при этом поверхностно-активными соагентами являлись амиловый спирт или изопропиловый спирт. Углеводородами, которые использовались при этом, являлись керосин или нефтяное топливо (ASTM № 2 нефтяное топливо). Водная среда представляла собой морскую воду, характеризуемую 10 содержанием соли примерно 3,5% и концентрацией ионов щелочно-земель- ных металлов 1600 мпн.д,,или мягкую воду о

Мицеллярные блоки вначале были при- |5 готойЯены путем смешения поверхностно-активного вещества и водной среды, а затем путем добавления поверхностно-активного соагента и углеводорода к смеси при их перемешивании, 20Составы и свойства мицеллярных блоков, приготовленных таким образом, приведены в табл„Г,

Таблица 1

JA

10,5

10,5

1Д

,10,5

10,5

4,5 4,5 4,5 4,5

25,5 25,6

8,5 8,5

59,5 59,5 76,5 76,5

о X о X

Показатели

Образец

IIj.Jl.TiriLLjLiIZLJ

0,6А 18

92

Показатели

.

,6

,24

71718 18

.

68 68 72 72 56

1378788

10

Продо-гисеине табл.1

Образец

10

0,69 22

96

0,12 - 19

98

0,11 5

95

15

Продолжение табл.1

14 14 14

14

14 14

6 6

6 6

40 24

24 40 50

40 40

56 40 30 «о 56 40 40

ооо оо к

0,31 0,230,070,06 0,050,82 161823 2755

969598 95

- сравнительные примеры.

7П

П р и м е р 4о Образцы мицелляр-Соагент были использованы для уменьного блока были получены по методикешения вязкости мицеллярного блока, примера 1, за исключением того, чтоСоставы и свойства образцов пред- спирт и другой поверхностно-активныйставлены в табл.4.

Состав

Анионное ПАВ

С,4-С,в lOS-Na 1414

C,-C,10S-Na

6 5

24 22

Продолжение табл.3

25

Таблица 4

13 16 10,5 10,510,5 14

4,5 3

25,5 23,8 8

24

17

Показатели

38

Т 39 Т 40 ГАГ Г 42 f 43 J 44 Г 45

Вода

Морская

вода5656

Рассол

Этиленгликоль3

Пропилен- гликоль

Свойства

Визуальная

прозрачность о о

Межфазное

натяжение,

х10 дин/см 0,78 0,6

Вязкость, сП 32 12

Извлечение

нефти,% 95 96

59,5 59,5 68

72 7256

0,4 32

98

0,53 6

95

96

96

1,5

1,78 1,8 0,57 0,4 7 4 5 25

97 98

П р и м е р 5, Образцы мицелляр- ного блока . были приготовлены по тодике примера 1, за исключением того, что противоионы внутренних оле- финовых сульфонатов были изменены.

Продолжение табл.4

Образец

1,5

96

96

1,78 1,8 0,57 0,42 7 4 5 25

97 98

Составы и свойства полученных при этом образцов указаны в табл.5 (в образцах 46-54 - моновалентные катионы, а в образцах 55-60 - двухвалентные катионы).

Пример Зо Образцы мицеллярно- го блока были получены по методике примера 1, за исключением того, что различные рассолы бьши получены путем добавления 1 вес,% хлорида натрия и хлорида магния и/или хлорида

,, lOS-Na Сао-CM lOS-Na

121216

10,51

Нефтяной суль- фонат

Соагент ПАВ Амиловый спирт

16 8,5 16

64 76,5

64

ион Са1500 Mg 2000 +-ИОН Са 1000- Свойства

Визуальная прозрачность

кальция с тем, чтобы обеспечить заданные значения концентраций иона бивалентного металла в деминерализованной воде.

Составы и свойства образцов представлены в табл.З,

Таблица 3

10,5

4,5 4

4,5

17 8

18

25,5

68

72

72

59,5

11 1

в табл о 1 и в последующих таблицах сокращения 10S и AOS относятся к внутреннему олефиновому сульфонату и альфа-олефиновому сульфонату соответственно,. Визуальный внешний вид был определен в соответствии со следующей градацией:

о - микроэмульсия была получена;

X - была получена в большой степени суспензия, чем микроэмульсия.

Межфазные натяжения, указанные в приводимых таблицах,относятся к межфазному натяжению между мицелляр- ными блоками и нефтью. Извлечение

Показ атели

23 Т 24 I 25 I 26 Г 27 Т 28 Т 66 I 67 Т

a

- 16

3

16

6А

о

10,5

16

4,5

17

в8

72

1,4

8

95

0,10 0,27 0,95 0,52 18 12 42 19

97

95

95

98

сравнительные пгимеры.

88 12

нефти (%) было определено в соответствии с методом Ямазаки.

Образцы 1,5, 7, 9, 11, 13 и 15- 19 притотовленЬ в соответствии с изобретением, а образцы 2 - 4, 6, 8, 10, 12, 14 и 20-22 являются сравнительными примерами.

П р и м е р 2о Образцы мицеллярно- го блока были получены по методике примера 1, за исключением того, что были использованы различные рассолы, полученные путем растворения хлорида натрия в деминерапизованной воде до заданного значения концентрации соли. Состав и свойства полученных образцов указаны в табл.2.

Таблица 2

68

10,5

10,5

30

Н

10,5

10,5

4,5

S

0,1

20

4,5

4,5

8,5

25,5

4,9

20

17

17

59,5

6в

92

92

30

76, J

72

68

0,52 19

98

0,07 20

97

0,07 19

95

0,09 0,06 0,09 П 15 36

94

92

97

Пример 6. Образцы мицеллярно-новых сульфоната использовались вместо блока были приготовлены по мето-те. дике примера 1, за исключением того. Составы и свойства полученных что два или более внутренних олефи- образцов указаны в табл.6,

Таблицаб

Состав нионное ПАВ

С,3-С, lOS-Na

l°S-Mg lOS-Ca

С, ° С. lOS-Mg С.5-С.а OS-Na

6 5

6 5

5

C j-C IOS-NH, So-C,slOS-N

Coагент ПАВ Бутанол

Амиловый спирт

Углеводород Керосин Нефтетопливо

Вода

Рассол, NaCl 0,5% ,0%

Морская вода

Свойства

Визуальная прозрачность

5 1520 30 20

. -5 80 60 50

65 7569

20

69

Межфазное натяжение

Вязкость

Извлечение нефти,%

0,34 0,08 0,02 0,24 0,040,160,07

812727221820

9698

97

9697

94

98

Формула изобретения

Мицеллярный раствор для вытеснения нефти из пласта, включаюп5ий углеводород, поверхностно-активное вещество (ПАВ), вспомогательное ПАВ и воду, отличающийся тем, что, с целью повьпиения нефтеотдачи, в качестве поверхностно-активного вещества раствор содержит сульфонат олефина с внутренней нена- сьщенной связью, содержащий 10 - 30 атомов углерода, а в качестве вспомогательного ПАВ - спирты,общей формулы -,

R 0(CH.jCHjO)H,

97

9697

94

98

где п - число от О до 4;

R - Сд-Сд-алкил или С -Сд-апке- нил, когда п равно О, и Cj-Cg- алкил или -ал- кенил или Cg-C j-алкилфенил, когда п равно 1-4,

при следующих соотношениях компонентов раствора, масД:

Углеводород4-70

Сульфонат олефина с внутренней нeнacьщ eннoй связью3-30

Вспомогательное ПАВ.0,1-20

Вода15-92