[发明专利]通过聚合物无需辅助设备或制品来改进强化采油

说明书

本发明涉及一种改进的强化采油方法。具体而言，本发明涉及在有限的时间期间使用一种具有非常高的浓度和高粘度的亲水聚合物溶液(粘性液段塞)以在含油地层的开采期间通过聚合物改进强化采油的采收率，而不使用辅助设备或化学品。

目前开采的大多数油田已成熟，因此已进入采量下滑期或即将如此。这些油田的采收率普遍平均为约30-35％。因此，其还具有相当大的开采潜力。

油藏中所含原油通常用若干步骤采收。

开采首先得自减压的液体和岩石的天然能量。此耗竭阶段完成时，地面的采油量平均占原始储量的约10-20％。

因此有必要在第二步中采用目标在于提高开采量的技术。

最常使用的方法包括通过专门用于注水或盐水这一目的的注入井向油藏中注水或盐水。这称为二次开采。在通过生产井产出的混合物中的含水量太高时，结束该后一阶段。此处收率(以附加采收率计)为约20％。

然后可通过加入水溶性聚合物来降低所得盐水的流度以提高注水洗井效率。这称为通过聚合物的强化采油(EOR)。这种方法包括通过钻进地层中的注入井向含油地层中注入由高分子量(MW)聚合物产生的粘性聚合物溶液。这产生使地层中的剩余油被更均匀地驱入邻近的生产井中所需的洗井能量和动作。这种开采方法的效率随地层的异质性即地层渗透性的不同以及待驱替的油的粘度而异。

聚合物EOR于20世纪70年代由美国开发。但由于20世纪80年代油价下降，大多数项目被放弃。因此，US3687199公开了一种使用少量聚合物的方法。该方法包括注入就油粘度而言具有低粘度的含聚合物的水介质的初始段塞(参见实施例1)和然后注入含降低的聚合物浓度的第二段塞。这种方法不能在工业上使用。20世纪90年代初，中国大庆油田表明其是用于聚合物注入的良好候选方案，并选择了SNF用于55000吨聚丙烯酰胺工厂的设计和施工。仅注入盐水时，大庆油田的采油率平均为40％，通过注入聚合物，同样的采收率平均提高至52％。

同时表面活性剂用于强化采油已得到广泛描述。针对强化采油，人们提出各种类型的表面活性剂。出于成本和稳定性原因，最常用的表面活性剂是磺酸盐类型的。其使用具有减小水和油间的界面张力并从而促进油在水相中乳化的作用。然而，使油有效地原位“增溶”所需表面活性剂的量非常大(注入盐水的比例按质量计为5000到15000ppm)，这使得项目在经济上不可行。US 4 231 426和US 4 299 709中公开了这种类型的方法，其中必须采用的表面活性剂流体的量通过使用示踪剂确定。

为克服该主要缺点，已经开发了一种称为ASP(碱/表面活性剂/聚合物)的技术。其需要通常与水溶性聚合物组合使用苛性钠或碳酸钠以降低使用的表面活性剂浓度(降低约1000到5000ppm)。但该技术需要将注入水净化，意味着一大工业问题。这是因为注入盐水中存在的二价离子将与碱反应形成沉淀因此必须从注入水中移除以避免油藏的任何堵塞。这些问题尤其解释了在大庆ASP的发展受到制约的原因。然而，这些试验已证实，对于98％的含水率(产出水相对于采出油的百分数)，采收率可提高至少20％。

最后，已通过持久地(即连续不断地)增大聚合物浓度进行试验(SPE101202)，但证明所得产量因注入能力的损失而低，同时表明，从非常长远的观点来看，可获得与ASP相似的采收率提高。

通常，注入聚合物带来的增产解释为由于洗井体积的增大而不是每单位体积效率的提高。但当使用分子量非常高(MW＞1800万)的聚合物时，实验室中观察到的岩芯实验结果(表明油的微观驱替得到改善)在油田中未能得到证实。这可用聚合物的粘弹性来解释。

这是由于岩芯试验使用确定的未降解的聚合物而在油田中聚合物将发生实验室中通常不再现的相当大的变化的事实。从1995年起，SNF对EOR项目中产出的水的众多样本分析了这些改变。所得结果表明，在油田中，聚合物的降解有时可能特别高，由此确认，岩芯试验仅是片面的研究，只涉及注入能力。

在注入聚合物而未移除氧的中国大庆或胜利油田，观察到了非常高的降解：

-通过自由基：当注入的溶液含氧时，其将与氧抑制剂(亚硫酸氢铵)、铁、硫化氢通过产生自由基而反应，所述自由基通过链反应破坏分子量并在注入后的数小时或仅数天内达到。分子量越高，降解越大；

-由于机械应力：聚合物在注入时将经历迅速加速至5-20m/秒，这是由于低注入面积及其随时间的减小：砂、粘土、铁锈、硬凝胶(不可降解的交联聚合物)或由于机械装置(喷嘴)。特别是如果其分子量高的话，则瞬时通过速率可使聚合物急剧降解；