Способ извлечения нефти из нефтеносных подземных пластов Советский патент 1988 года по МПК E21B43/22 

Нтобретрние относится к нефтедо- Рываюшей прг мьпи.пкнности, в частности к мнцелляркому вытеснению нефти из пласта.

Цель изобретения - повышение извлечения нефти.

Первые HarHeTaRNfbie жидкости, используемые в предлагаемом способе извлечения нефти, в качестве основ- |Ньгх составляющих содержат сульфонаты олефинов с внутренней ненасыщенной связью (сульфонаты внутренних олефи- нов) с 10-26 атомами углерода, 20 мае Д или менее дисульфоната и со-ПАВ.

В качестве сульфонатов внутренних олефинов обычно применяются сульфонаты, полученные путем сульфирования внутренних олефинов, содержапщх в качестве главной составляющей монооле- фин типа винилена с 10-26 атомами углерода, желательно 12-24 атомов углерода, и имеющие общую формулу

R - СН СН - R ,

где R и R - независимо один от другого радикалы насьш1енных углеводородов с прямой или разветвленной цепью имеющие один или более атомов углерода, причем общее количество атомов углерода R и R составляет 8-24, желательно 10-22, и не обязательно содержащий около 33 мас.% (около третьей части олефинов) или менее моно- олефины тризамещенного типа, с последующей нейтрализацией сульфированных продуктов соответствующими щелочами и не обязательно с гидролизом нейтрализованных продуктов.

Полученные .таким образом сульфонаты внутренних олефинов и обычно содержат пр имерно 10-60 мас.% алкенил- сульфонатов, имеющих-двойную связь, и примерно 90-40 мас.% гидроксиалкан сульфонатов, а также содержат около 80 мас.% или более моносульфонатов и около 20 мас.% или менее дисульфонатов.

Кроме того, сульфонаты внутренних олефинов, имеющие отличный от описанного состав, могут быть получены путем соответствующего подбора условий сульфирования и гидролиза. Увеличение числа углеродных атомов внутреннего олефина приводит к росту в ком позиционном соотношении дисульфоната

Содержание дисульфоната в сульфо- натах внутренних олефинов, должно

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

быть около 20 мае ,7, или М(ньше. При содержании дисульфоната более 20 мас.% поверхностное натяжение на границе раздела нефть - вода не понижается при нагнетании первой инжектируемой жидкости и поэтому эффективность извлечения нефти уменьщается из-за относительно большого поверхностного натяжения на границе раздела микроэмуль- сии, образованной в подземном пласте. Таким образом, небольшое количество дисульфоната в сульфонатах внутренних олефинов повьщ1ает устойчивость к засолению и сопротивление к изменению концентрации соли в пластовой воде, нарушению способности сульфонатов внутреннего олефина, и к снижению поверхностного натяжения на границе раздела. В соответствии с этим содержание дисульфонатов в сульфонатах внутренних олефинов предпочтительно составляет примерно 0,5-15 мас.%, более предпочтительно примерно 1- 12 мас.%.

Сульфонаты внутренних олефинов могут представлять собой соли щелочных металлов , соли щелочйо-земельных металлов, их аммонийные соли и соли органических аминов. Желательными противо - катионами являются Na, К, Mg, NH и алканоламмоний.

Примерами сульфонатов внутренних олефинов, пригодных для использования в изобретении, являются сульфонат внутреннего олефина, имеющий 12, 13, 14, 15. 16, 17, 18, 20, 22, 24, 12-16, 13-15, 14-16, 14-18, 15-18, 16-18, 16-20, 18-20 и 20-24 атомов углерода. Эти сульфонаты внутренних олефинов могут Применяться сами по себе или в смеси в любом сочетании.

Количество сульфонатов внутренних олефинов, содержащееся в первой инжектируемой жидкости, в предпочтительном варианте составляет около 1-30 мас.%, более предпочтительно 3-25 мас.%. Содержание сульфоната внутреннего олефина менее примерно 1 мас.% не обеспечит .образования большого количества целевой микроэмульсии в подземных пластах из-за разбавления пластовой водой. Это снижает степень извлечения нефти из-за недостаточного роста перемещающихся нефтяных зон в подземных пластах. И, наоборот, при содержании сульфо- ната внутреннего опефина примерно более 30мас.% процесс становится

u

неэкономичным из-за увеличения затрат на сульфонат внутреннего олефи- на, хотя требуемые перемещающиеся нефтяные зоны при этом легко образуются в подземных пластах.

Первые инжектируемые жидкости в качестве основного составляющего также содержат вспомогательное ПАВ (со-ПАВ). Эти СО-ПАВ вместе с суль- фонатами внутренних олефинов образуют требуемые микроэмульсии в подземных пластах. Со-ПАВ, пригодные для использования в изобретении, имеют спиртовую гидроксильную группу.

Желательными со-ПАВ являются спирты, имеющие общую формулу

(CHjCH O)n Н,

где п - число от О до примерно 4; алкильная или алкенильная группа, имеющая 3-8 атомов углерода, когда , и алкильная, алкенильная, фенильная или апкилфениль- ная группа, имеющая 6-15 атомов углерода, когда . Алифатические группы R могут представлять собой группы с прямой цепью или с разветвленной цепью.

Примерами таких спиртов являются бутанолы, пентанолы, гексанолы, 2-этилгексанол или другие октанолы, гексилэфиры полиоксиэтилена (), децилэфиры полиоксиэтилена Сп« 2), тридецилэфиры полиоксиэтилена (), бутнлфеиилэфиры полиоксиэтилена (п-2), нонилфенилэфиры полиоксиэтилена () и додецилфенилэфиры полиоксиэтилена ().

Первые инжектируемые жидкости могут содержать примерно 0,1-20 мае .% со-ПАВ. Однако предпочтительная концентрация со-ПАВ в первых инжектируемых жидкостях находится в диапа- .зоне примерно 1-10 мас.% с точки зрения образования эмульсий и снижения поверхностного натяжения на границе раздела.

Поскольку первые инспектируемые жидкости в качестве ПАВ содержат сульфонаты внутренних олефинов, об- ладакяцих превосходной устойчивостью в засоленной и жесткой .воде, для приготовления первых нагнетаемых жидкостей могут применяться любые водные среды, включая мягкую и жесткую воду и рассолы с высокой концентрацией солей. К приперу, можно .легко исполь27

зовать дождевую,речную,озерную,пластовую и морскую воду. В отношении к устой-, чивости в жесткой воде может применяться рассол, содержащий большое кол1тчество ионов многовалентного металла (например, около 5000 ррм иона Mg, т.е. около 2,6 мас.% в расчете на MgSO). Кроме того, может использоваться вода (или рассол), содержащий примерно 10 мас.% солей щелочного металла (независимо от типа солей щелочного металла). В частности, когда кроме сульфонатов внутренних олефинов в первой инжектируемой жидкости содержатся другие ПАВ или когда выбирают соответствующие со-ПАВ, то может использоваться рассол с концентрацией соли щелочного металла около 15 мас.Х.

Таким образом, вода (или рассол) , применяемая для образования первых инжектируемых жидкостей, может содержать примерно 0-15 мас.%, в предпочтительном варианте примерно 0,5 12 мас.% и в наиболее предпочтительном варианте примерно 1-10 мас.% неорганических солей. Типичными примерами солей, содержащихся в воде (или рассоле), являются

NaCl, КС1, и K2S04. Например, морская вода содержит около 3,5 мас.% неорганических солей, включая около 1600 ррм, в расчете на ион Mg, ионов двухвалентного металла.Такая концентрация соли находится в пределах предпочтительного диапазона концентраций солей в воде,используемой в предлагаемом способе.

Первые инжектируемые жидкости в необязательном порядке могут содержать другие вспомогательные ПАВ вместе с сульфонатами внутренних олефинов. Примерами таких вспомогательных ПАВ являются анионные ПАВ и неионные ПАВ, например нефтяные сульфонаты, алкилбензольные сульфонаты, полиокси- этилеиалкилэфирсульфаты, диалкилсуль- фосукцинаты, альфа-олефиновые сульфонаты, парафиновые сульфонаты, мыла, этоксилаты высших спиртов, этоксилаты, алкилфенолы, эфиры многоатомных спиртов и жирных кислот, алкилоамиды жирных кислот и амиды полипксиэтиле- на и жирной кислоты.

Кроме того, в необязательном по

рядке могут применяться обычные загружающие вещества в качестве добавки В первзпо инжектируеьгую жидкость, поскольку вязкость этой жидкости от51

нпсительно мала. Примерами таких загружающих веществ служат водорастворимые полимерные вещества, используемые во вторых предлагаемых инжектируемых жидкостях и перечисляемые ниже . Для этой цели также может добавляться небольшое количество масла (или нефти) к первой инжектируемой жидкости.

Вторые инжектируемые жидкости, нагнетаемые в подземный апаст вслед за первыми инжектируемыми-жидкостями представляют собой водный полимерный раствор, имеющий более высокую вязкость, чем вязкость первых инжектируемых жидкостей. Водорастворимые полимерные вещест ва, используемые в качестве второй инжектируемой жидкости, являются либо натуральными, либо синтетическими веществами. Примерами таких водорастворимых полимерных веществ являются гетерополисаха- риды, образуемые микробами, конденсаты нафталенсульфокислота - формальдегид, полиакриламиды, полиакри- латы, гидроксиэтилцеллюлозы и карб- оксиметилцеллюлозы. Концентрация водорастворимых полимерных веществ во вторых инжектируемых жидкостях выбирается в зависимости от, например, вязкости первых и инжектируемых жидкостей и от типов и молекулярной массы водорастворимых полимерных веществ. Приемлемая концентрация составляет примерно 0,01-1 мас.%.

Согласно предлагаемому способу нефть из подземных пластов извлекают например, нагнетая первую инжектируемую жидкость в по крайней мере одну нагнетательную скважину, и затем вторую инжектируемую жидкость в ту же самую скйажину для извлечения нефти из по крайней мере одной продуктивной скважины. Приемлемое количество первой инжектируемой жидкости, нагнетаемой в нагнетательную скважину, составляет примерно 3-25% от объема пор подземных пластов.

В соответствии с предлагаемым способом в подземных пластах образуются никроэмульсии и поэтому в качестве первой инжектируемой жидкости могут приме- мяться водные растворы ПАВ, не содержащие значительных количеств нефти. В соответствии способ извлечения нефти обладает экономическими преимуществами благодаря тому, что не требуется добавлять нефть в подземный

276

пласт. Кроме того, предлагаемый способ принадлежит к способам мицелляр- ного вытеснения и использует в каче- стве ПАВ сульфонаты вн тренних олефи- нов, проявляющих устойчивость к солям и в жесткой воде и образующих требуемые микроэмульсии,которые имеют очень низкое поверхностное натяжение на границе раздела и вытесняют нефть из под- земных пластов.

В результате легко используются как мягкая вода, морская вопа. тяк и пластовая вода с высокой концентрацией солей. Микроэмульсии, образованные в подземных пластах, не подвергаются существенным вредным воздействиям со стороны неорганических солей, присутствующих в пластовой воде. Способ мицеллярного вытеснения может легко применяться для подземных пластов, содержащих как маловязкую нефть, так и высоковязкую нефть. Может достигаться высокая степень извлечения нефти, поскольку в подземных пластах поддерживаются устойчивые микроэмульсии.

Пример 1. В химическом стакане приготовили навеску первой инжектируемой жидкости, состоящую из 6,0% натриевых сульфонатов С,у-С внутренних олефинов (т.е. ,, YOS - Na) с содержанием дисульфона- та (DS) 8% в расчете на эффективную

составляющую в качестве ПАВ; 3,0% амилового спирта в качестве вспомогательного ПАВ (СО-ПАВ) и 91% водного раствора хлорида натрня, содержащего 5% хлорида натрия, растворенного в деминерализованной воде, в качестве рассола. Полученную смесь перемешивали со скоростью 100 об/мин при 25°С,

Вторую инжектируемую жидкость получили путем растворения 1500 ррм (0,15%) ксантановой смолы в рассоле.

Для оценки способности к образованию микроэмульсии образца в колонке грунта (керне) провели опыт с использованием керна песчаника из Бери (Ве- геа) размером 3,8 см в диаметре и 7 см в длину, имеющего проницаемость около 500 мД (миллидарси) и пористость около 20%.

Керн, тщательно насыщенный рассолом, установили в держатель, а затем в керн под давлением нагнетали мазут с расходом 6 до тех пор, пока не перестал выходить рассол. За

. 7

тем под давлением нагнетали рассол с таким же расходом по способу вытеснения водой до тех пор, пока содержание мазута в выходящем потоке стало менее 0,1%. Таким образом извлекли мазут из керна.

После способа вытеснения водой в керн под давлением нагнетали первую инжектируемую жидкость с расходом 0,1 в количестве 15% от объема пор, а затем под давлением нагнетали вторую инжектируемую жидкость с. расходом 0,1 смЗ/мин в количестве 100% от объема пор. После нагнетания первой и второй жидкости и после выдержки получили 15 см жидкости в качестве пеового отходящего потока. В результате получили чистую (или прозрачную) микроэмульсию.

Пример 2.В химическом стакане приготовили навеску первой инжектируемой жидкости, состоящую из 6,0 C,j-Cp YOS-Na с содержанием DS 8Z в расчете на эффективную составляющую в качестве ПАВ; 3,0% амилового спирта в качестве вспомогательного ПАВ и 91% водного раствора хлорида натрия, содержащего 5% хлорида натрия, растворенного в деминерализованной воде, в качестве рассола. Полученную смесь перемещивали со скоростью 100 об/мин в течение 10 мин при , YDS с разными содержаниями DS готовили путем изменения молярного соотношения исходных внутренних олефинов и SO. в реакции сульфирования.

Вторую инжектируемую жидкость приготовили путем растворения 1500 ррм ксантановой смолы в рассоле.

Способность к образованию микроэмульсий, способность полученных микроэмульсий к снижению поверхностного натяжения иа границе раздела и эффективность при извлечении нефти Первых инжектируемых жидкостей оценили следующим образом.

t

Способность к образованию микроэмульсий определяли визуальным способом при смешении образца и нефти в соотношении 5/3 и обозначали О, если эмульсия образовывалась, и X, если эмульсия не образовывалась. Поверхностные натяжения измеряли тен зиометром типа вращающейся капли при 71 С в соответствующим образом разбавленной системе.

-

19527®

Опыты по извлечению нефти проводили с использованием керна из песчаника Бери, имеющего размер 3,8 см в ди

с аметре и 28 см в длину и проницаемость около 00 мД, а пористость около 20%, следующим образом.

Керн, тщательно насыщенный рассолом, устанавливали в держателе, а

10 затем в керн под давлением нагнетали мазут с расходом 6 см /мин до тех пор, пока не переставал выходить рассол. Затем под давлением нагнетали рассол с тем же расходом по спосо15 бу вытеснения водой до тех пор, пока содержание мазута в отходящем потоке не становилось менее 0,1%. Таким образом извлекли мазут.

После способа вытеснения водой

20 осуществили способ мицеллярного вытеснения, для чего держатель керна и микроэмульсии помещали в ванну с постоянной температурой 71 С. Вначале под давлением нагнетали первые

25 инжектируемые жидкости в керн с расходом 2 фута/сут (61 см/сут)в количестве 152 от объема пор, затем под давлением в керн нагнетали вторую инжектируемую жидкость с расходом

30 2 фута/сут (61 см/сут) в количестве 100% от объема пор и, наконец, в керн под давлением нагнетали рассол с расходом 2 фута/сут (61 см/сут) в количестве 100% от объема пор. Таким об35 разом извлекли нефть. Эффективность нзвлечения нефти определяли путем измерения количества воды в керне после исследования аэеотропным толуоловым способом.

40 Результаты исследований приведены в табл. 1.

В табл. 1 образец 1 представляет собой предлагаемый пример, а образцы 2 и 3 - сравнительные. Образец 2 полу45 чей таким же образом, что и образец I, за исключением того, что ПАВ в данном случае не применяли и в керн нагнетали этот образец в количестве 20% от объема пор (т.е. первую инжек50 тируемую жидкость). Образец 3 приготовили с использованием компонентов, перечисленных в табл. 1, для образования микроэмульсии. Эту микроэмульсию нагиетали в качестве первой инgg жектируемой жидкости в керн под давлением в количестве 10% от объема пор.

Как следует из результатов, приве- деииых в табл. I, при использовании

оРраэца 1 достигается более высокая эффективность извлечения нефти, чем при использовании образца 2, и сравнимая с образцом 3 (т.е. с микроэмульсией). Таким образом, поскольку в подземный пласт не вводится нефть, предлагаемый способ является экономичным.

Пример З.В химическом ста- кане приготовили различные первые инжектируемые жидкости путем внесения в него 6,0% YOS-Na с разными содержаниями DS в эффективном компоненте в качестве ПАВ, 3,OZ ами- лового спирта в качестве вспомогательного ПАВ и 91% водного раствора хлорида натрия, содержащего 5 хлорида натрия, растворенного в деминерализованной воде в качестве рассола. Получен- ную смесь перемешивали со скоростью 100 об/мин в течение 10 мин при .

Вторую инжектируемую жидкость приготовили путем растворения 1500 ррм ксантановой смолы в рассоле.

Способность к образованию микро- змульсии, способность полученных , эмульсий к снижению поверхностного

натяжения на границе раздела и эффективности при извлечении нефти первых инжектируемых жидкостей оценили тем. же способом, что и в примере 2. Результаты приведены в табл. 2.

Пример А.В химическом ста- кане приготовили различные первые инжектируемые жидкости внесения в него 6,055 С С „ YOS-Na, Со-С, YOS-Mg или Cjg-Cjj YOS-K в качестве ПАВ, 3,OZ амилового спирта и 9IZ рассола, содержащего заданное количество хлорида натрия или смеси хлорида натрия с хлоридом кальция или хлоридом магния. Получеииую смесь перемешивали со скоростью 100 об/мин I при .

Вторую инжектируемую жидкость приг готовили путем раствореиия 1500 ррм ксаитановой смолы в рассоле.

Способность к образованию микро- эмульсий, способность к снижению поверхностного натяжения иа границе раздела полученных микроэмульсий и степень извлечения нефти при исполь- зоваиии первых инжектируемых жидкое- тей оценили таким образом, что и в примере 2.

Полученные результаты приведены в табл. 3.

Формула изобретения

1.Способ извлечения нефти из нефтеносных подземных пластов, в которых пробурены по крайней мере одна нагнетательная и одна добывающая скважины, путем нагнетания через нагнетательную скважину в две стадни двух инжектируемых жидкостей и добьпи нефти через добывающую скважииу, о т л и ч а ю- щ и и с я тем, что, с целью повьше- ния извлечения нефти, в первую стадию нагнетают в пласт первую инжектируемую жидкость, состоящую из сульфоната олефина с внутренней ненасыщенной связью, имеющего 10-26 атомов углерода и содержащего 20 час.Z или меньше дисульфоната, вспомогательного ПАВ

и рассола, содержащего 1-12 мас.Х неорганических солей, имеющую вязкост при 1-16 сП, при следующем соотношении компонентов, мас.%: Указанный сульфонат олефина с внутренней ненасыщенной связью 1-30 Вспомогательное ПАВ 0,1-20 Рассол, содержащий 1-12 мас.% неорганических солей50-98,9, а во вторую стадию нагнетают водный, раствор полимера с более высокой вязкостью, чем вязкость жидкости, нагнетаемой в пласт в первую стадию.

2.Способ по п. 1, отличающийся тем, что сульфонат оле- фииа с внутренней ненасыщенной связью получают путем сульфирования олефи- иов с внутренней ненасыщенной связью, содержащих в качестве главного составляющего моноолефин виниленового типа, содержащий 10-26 атомов углерода и имеющий общую формулу

R-CH-CH-R ,

где R и R - независимо один от друт- гого радикалы насьпцен- иых углеводородов с прямой или разветвленной цепью с одним или боль- щим количеством атомов углерода при общем количестве атомов углерода в радикалах 8-24,

с последующей нейтрализацией сульфированных продуктов соответствующими осиоваииями, а затем не обязательно

141952712

гидроличом неГп рализонанных продук- где п - число от О до пр|тмерно А;

тов .

3. Способ по п. I, отличающий с я тем, что в качестве вспомогательного ПАВ инжектируемая жидкость содержит вещество общей формулы

R 0()n Н,

R алкильиая или алкенильная группа, имеющая 3-8 атомов углерода, когда п О, или R - алкнльнзя, алкенильная, фенильиая или алкилфениль- ная группа, имеющая 6-15 атомов углерода, когда п 0.

Изобретение относится к нефтедобывающей пром-ти и предназначено для мицеллярного вытеснения нефти из пласт.. Цель изобретения - повьшение извлечения нефти. Бурят по крайней мере одну нагнетательную скважину, одну добывающую. Производят нагнетание через нагнетательную скважину в две стадии двух инжектируемых жидкостей. Добычу ведут через добывающие скважины. В первую стадию нагнетают жидкость, состоящую нз сульфоната оле- фина с внутренней ненасыщенной связью, имеющего 10-26 атомов углерода и содержащего 20 мас,% (или меньгае) ди- сульфоната, вспомогательного поверхностно-активного вещества (ПАВ) и рассола с 1-12 мае .% неорганических солей, и имеющую вязкость при 71 С 1-16 сП.Инжектируемая жидкость содержит компоненты при их следующем соотношений, мае. %: сульфонат 1-30, вспомогательное ПАВ 0,1-20; рассол 1-12 мас.% неорганических солей 50- 98,9. Во вторую стадию нагнетают водный раствор полимера с более высокой вязкостью, чем вязкость жидкости, нагнетаемой в первую стадию. Сульфонат олефина получают путем сульфирования внутренних олефинОв с внутренней ненасыщенной связью, содержащих в качестве главного составляющего моноолефин типа винилена с 10-26 атомами углерода, имеющий общую формулу R-CH CH-R , где R и R независимо являются радикалами насыщенных углеводородов с прямой или разветвленной цепью с 1 (или больше) атомом углерода при общем кол-ве атомов углерода R и R 8-24, с последующей нейтрализацией сульфированных продуктов соответствующими основаниями, а затем, необязательно , гидролизом нейтрализованных продуктов. В качестве вспомогательного используют вещество общей формулы (CHiC;H70)n Н, где п- 0-4; R - алкильная или алкенильная группа, имеющая 3-8 атомов углерода, когда , или R - алкильная, алкенильная, фенильная или алкилфенильная группа, имеющая 6-15 атомов углерода, когда п 0. Первую инжектируемую жидкость готовят путем перемешивания компонентов со скоростью 100 об/мин в течение 10 мин при . Вторую инжектируемую жидкость готовят путем растворения 1500 ррм ксантановой смолы в рассоле. 2 з.п. ф-лы, 3 табл.

X - сравиительный пример;

X - определено после соответствуидего разбавления с помощью тензометра типа вращаюшейся капли.

Таблица 1

Сульфонат внутреннего олефина С,-СрYOS-NaСtj-Cf7YOS-Na

Содержание дисульфоната, Z к эффективному компоненту

Микроэмульсии

Межфазиое напряжение, X 10 дин/см

Извлечение нефти, Z

Вязкость инжектируемой жидкости при , сП

Вязкость жидкой ксантановой смолы (1500 ррм 57 раствора NaCl) при , сП

Характ

1

О.

С„-С„ IM-lto

I

0,5

твгтлтя, ж 1(Г от/см

«1МЧ«ПМ фТ, I мест ||ШЖ«|1Т)Щ Лвоств , сВ

Таблица 2

17

17

17

17

т ш в я т л }

Понаитяя MU ((

с„ч:н to«-H| е,-с„то ч c,,-c,,Toe-iu с„-СцТо«- I 103

iII4I10

0,1