[发明专利]使用抗沉积剂的采油用组合物和方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于采油的组合物和方法，尤其是利用抗沉积剂采油的组合物和方法。

背景技术

由于一次采油仅能在原地采收约25％的石油，并且若不利用二次和/或三次采收则残留的油不可采收，因此对于石油工业而言，发现有效且经济的二次和/或三次方法具有重大价值。在二次和/或三次方法中，已经发现，表面活性剂在从地下储层中采油方面非常有用。已证明，将注入溶液与被圈闭的油之间的界面张力(IFT)降至10^-2mN/m或10^-3mN/m的超低值，可减少从孔隙中除去石油所需要的能量，并显著提高石油的采收。然而，表面活性剂的最大缺点在于，表面活性剂会因其与岩石之间的离子相互作用而吸附在岩石表面，因而不能留有足够的表面活性剂以扩散遍及储层。过去曾使用包括但不限于碱、木素磺酸盐等牺牲剂以优先吸附在储集岩上，以减少如表面活性剂和聚合物等其它材料的吸附。然而，如本领域技术人员所公知，使用牺牲剂在经济、有效性、对于所产石油的污染和损害储层等方面存在许多缺点。下述组合物和方法的发现对石油工业将具有重大价值，所述组合物和方法能够大体上保留在强化采油(Improved Oil Recovery，IOR)中所使用的表面活性剂的所有优点，并减少或消除表面活性剂相关的吸附问题。这将提供下述表面活性剂，所述表面活性剂能够减小注入流体与残留石油之间的IFT且因吸附而造成的表面活性剂损失最小，能使注入流体扩散遍及储层，提高石油采收，并改善化学IOR过程的经济情况。

已经发现，两性表面活性剂在减小原油与注入盐水之间的IFT方面极其有效。它们还具有与下述水溶液相容的理想性质，所述水溶液含有非常高浓度的溶解的固体，包括高浓度的二价阳离子如钙和镁。两性表面活性剂的另一优点是其高温稳定性。其又一优点是可以使用“绿色”的生物可降解的可再生原料来制造。美国专利7,556,098号详述了用于采油的这种类型表面活性剂的优点。不过，使用两性表面活性剂的一个限制在于，两性表面活性剂很强烈地吸附在储集岩石的表面上，因此其在被完全吸附之前不能深入地扩散至储层之中。

发明内容

本发明涉及用于从地下储层中采油的组合物和方法，所述组合物和方法包含不干扰表面活性剂其它独特性质的表面活性剂抗沉积剂，所述性质包括但不限于减小表面张力和界面张力(IFT)的性质、其润湿性改变性(wettability alteration property)和采油效率。

Kalpakci和Arf的US 4,825,950公开了表面活性剂在采油中的应用。这些表面活性剂与高分子量聚合物结合可以提高波及效率，与具有柔性骨架的第二可高度极化的低聚物或聚合物结合可以改善表面活性剂/聚合物相容性。使用约0.005重量％～0.1重量％的非常低水平的第二聚合物可以获得良好的相容性。虽然4,825,950证实了非常低水平的某些聚合物可有效改善表面活性剂与高分子量聚合物的相容性，但是，关于使用较高浓度的这种聚合物来减少表面活性剂在砂或储集岩石上的吸附却未有报道。

不受限于任何特定理论，本发明人出乎意料地发现，使用与表面活性剂相容的具有柔性骨架的可高度极化的低聚物或聚合物可以减少表面活性剂在岩石表面上的沉积，且不会降低其下述性质：减小界面张力的性质、分散性和润湿性。抗沉积剂包括但不限于各种分子量(从数千至数百万)的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)。它们可以以商品名PVP K-12、K-15、K-30、K-60、K-85、K-90、K-120从ISP商购获得。作为一种高度交联的聚乙烯吡咯烷酮的来自ISP的Viviprint^TM 540和包括但不限于聚(4-乙烯基吡啶鎓(pyridium)甜菜碱)、聚亚砜聚合物、聚(4-乙烯基吡啶-N-氧化物)(PVNO)、聚胺氧化物、聚胺N-氧化物乙烯基咪唑(PVI)的其它化合物也被发现有效。需要的抗沉积剂的浓度取决于制剂中所使用的表面活性剂的种类、其分子量、油的性质、注入盐水组成、共生盐水(connate brine)组成、井底温度、油层矿物(formation mineral)组成、粘土含量和注入流体中的其它添加剂。本发明人发现，表面活性剂与抗沉积剂的重量比需为10∶1～1∶10(表面活性剂∶抗沉积剂)，优选重量比为3∶1～1∶3，以便有效且经济地减少表面活性剂在固体岩石表面上的沉积。

具体实施方式