[发明专利]用于注入可用于化学提高石油采收率用注入流体的单一混配物的水溶性聚合物与稳定添加剂的新型制剂

说明书

本发明涉及用于制备在流体注入应用中稳定的粘性溶液并特别用于提高石油采收率的基于水溶性聚合物的新型制剂。

更确切地，本发明涉及主要为粉末或乳液形式的聚合物，含有为它们的物理化学性质及它们限制由该制剂制备的聚合物溶液降解的能力而选择的添加剂组合。在本发明的上下文中，降解是指在与聚合物溶液用作注入流体并特别用于提高石油采收率相关的其在储层中传递过程中其粘度改变。

这种新型制剂有利地用于改善注入的聚合物的稳定性。其还用于显著降低与物流、卫生与安全、投资和储存以及注入设备有关的要求。

大部分油田生产已经变得成熟，相应地已经注意到它们产量下降或正要下降。这些油田的采收率目前平均为原地石油的约15至35％。因此它们仍具有可观的生产潜力。

包含在储层中的原油通常分几个步骤采收。

首次生产源于流体与岩石减压的天然能量。在该贫化阶段之后，在地面采收的石油量平均为原始储量的约5至15％。因此，必须在第二步骤中采用为提高采收率并同时保持油田压力而设计的技术。

最常用的方法包括通过专用注水井向储层中注入水。这通常称为二次采油。当由生产井产生的混合物中水含量过高时，该第二阶段停止。就额外的采收率而言，此时收获为约10-20％。

其它可用技术统称为提高石油采收率(EOR)。它们的目的在于采收10至35％的额外石油。术语提高石油采收率包括用于提高原地残留石油采收率的热技术、非热技术如电技术、混溶技术、蒸汽技术乃至化学技术(参见Oil & gas science and technology-revue IFP，第63卷(2008)第1期，第9-19页)。在本发明的上下文中，石油指的是任何类型的油，即轻油、重油乃至沥青油。

本发明更确切地涉及化学提高石油采收率，至少包括注入稀溶液形式的水溶性聚合物。

通过所用技术粘性聚合物溶液单独或与可用于提高石油采收率的其它化学化合物一起注入。在这些其它化学化合物中，可以提及使用能够皂化原油并原位产生用于使石油增溶的表面活性剂物质的弱、强或超强无机或有机碱。例如，这些碱包括碳酸钠、苛性钠、硼酸盐和偏硼酸盐化合物、胺、碱性聚合物类。另一类通常与聚合物一起注入的化合物是表面活性剂化合物。该表面活性剂可以是阴离子型、两性离子型、阳离子型，有时还可以是非离子极性头型。这些化合物可以以纯的形式注入，或与助表面活性剂和/或助溶剂一起注入以改善它们在储层中的相容性和效力。

在所有这些技术中，化学处理的效率通过除简单注水外还添加水溶性聚合物而得到改善。使用聚合物所预期和证实的益处——通过注入的水的“稠化”——是改善的波及(sweep)和对油田中流动性的控制，以便更快速且有效地采收石油。这些聚合物提高了水的粘度。

本领域技术人员知道，合成的水溶性聚合物，特别是丙烯酰胺基聚合物对提高水溶液的粘度来说是高度有利的，并因此广泛用于提高石油采收率。

所用的主要聚丙烯酰胺性质上是阴离子型的，并衍生自：

·丙烯酰胺与丙烯酸的共聚合，

·聚丙烯酰胺的共水解或后水解，

·丙烯酰胺与其它离子型或非离子型官能单体的共聚合或三元聚合。

它们已经在称为“聚合物”、“表面活性剂聚合物”、“碱性表面活性剂聚合物”(P、SP、ASP)技术的技术中广泛用于提高石油采收率。

但是，当使用高分子量(MW＞100万)乃至非常高分子量(MW＞1800万)的聚合物时，在实验室中在岩心上观察到的极佳的提高原地石油采收率的结果(演示改进的石油微观置换)在油田中仅得到部分证实。

事实上，岩心试验使用确定的未降解的聚合物，然而在油田中聚合物经历相当大的改变，这在实验室中通常是不可再现的。从1995年起，SNF已经对在提高石油采收率项目中产生的几份水样分析了这些改变。所获得的结果表明，油田中聚合物的降解有时可能极高，由此确认岩心试验仅仅能够进行部分研究，主要显示受试聚合物的注入性和吸附。

这意味着，特别是当油田中注入条件并非最理想时，与实验室试验相比可以观察到以下情况：

-注入流体的粘度降低最多5至20倍，

-聚合物的分子量也相应降低3至20倍，

-通过沉淀、吸附或稀释浓度降低2至5倍。

在油田中，在没有控制氧、溶解的金属、硫化氢以及与聚合物链相互作用的其它物质的含量的情况下注入聚合物时，通过三种主要降解方式观察到非常严重的降解：

-生物，

-机械，

-化学。