[发明专利]疏水缔合共聚物和表面活性剂的含水配制剂及其在石油开采中的用途

说明书

本发明涉及一种开采矿物油的方法，其中将包含至少一种水溶性疏水缔合共聚物(A)和至少一种非离子和/或阴离子表面活性剂(B)的含水配制剂经由至少一个注入井注入矿物油藏中，并经由至少一个采出井从所述油藏中抽出原油，其中所述水溶性、疏水缔合共聚物至少包含丙烯酰胺或其衍生物、具有阴离子基团的单体以及可使所述共聚物缔合的单体。本发明进一步涉及一种特别适于实施所述方法的含水配制剂。

在天然矿物油藏中，矿物油存在于多孔储集岩的孔隙中，其在朝向地表一侧被非渗透性上覆层所密封。所述孔隙可为极细的孔隙、毛细管、孔等。细孔颈例如可具有仅约1μm的直径。除矿物油(包括天然气成分)之外，油藏还包含具有或高或低盐含量的水。

矿物油开采分为一次开采、二次开采和三次开采。

在一次开采中，矿物油在油藏钻探开始后由于油藏的自生压力经由钻孔自动流动至表面。自生压力可例如由油藏中所存在的气体如甲烷、乙烷或丙烷产生。然而，油藏的自生压力通常在抽出矿物油后较快地降低从而使得根据油藏类型，通常仅油藏中所存在的约5-10%量的矿物油可借助一次开采采出。其后，自生压力不再足以开采矿物油。

因此，在一次开采后通常使用二次开采。在二次开采中，除了用于开采矿物油的钻孔(所谓的采出井)之外，还在含矿物油的地层中钻入其他钻孔。这些称为注入井，经由其向油藏中注入水(称为“水驱”)以保持压力或使其再次升高。由于注入水之故，矿物油由注入井起始沿采出井的方向逐渐被迫通过地层中的孔隙。然而，这仅在孔隙完全被油填充且更粘稠的油被水推动前进的情况下才起作用。一旦运动的水突破孔隙，其自此沿阻力最小的路径流动，即流过所形成的通道，且不再推动油前进。因此，一次开采和二次开采通常仅开采油藏中所存在的矿物油量的约30-35%。

因此，在二次矿物油开采措施之后，也使用三次矿物油开采措施(也称为“提高油采收率”)以进一步提高油产量。这包括其中使用特定化学品如表面活性剂和/或聚合物作为采油助剂的方法。使用化学品进行三次采油的综述可参见例如D.G.Kessel的论文Journal of Petroleum Science and Engineering，2(1989)81-101。

三次矿物油开采的技术包括所谓的“聚合物驱”。聚合物驱包括将增稠聚合物水溶液经由注入井注入矿物油藏中，其中所述聚合物水溶液的粘度与矿物油的粘度匹配。如同在水驱的情况下那样，由于注入聚合物溶液，矿物油由注入井起始沿采出井的方向被迫通过地层中的所述孔隙。然而，由于聚合物配制剂具有与矿物油大致相同的粘度这一事实，聚合物配制剂突破至采出井从而不起作用的风险得以降低，因此，矿物油比在使用流动水的情况下更均匀地运动。因此，可使地层中的额外矿物油运动。

就聚合物驱而言，已提出大量不同的增稠聚合物，尤其是高分子量聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与其他共聚单体如乙烯基磺酸或丙烯酸的共聚物。聚丙烯酰胺尤其可为部分水解的聚丙烯酰胺，其中一些丙烯酰胺单元水解为丙烯酸。此外，也可使用天然聚合物例如黄原胶或多糖基葡聚糖，例如如US6,392,596B1或CA832277所述。

另一种三次矿物油开采技术称为“表面活性剂驱”。表面活性剂驱包括将合适的表面活性剂经由注入井注入矿物油藏中。表面活性剂降低了矿物油和水相之间的界面张力σ。矿物油配制剂中残留的矿物油与表面活性剂形成微乳液，从而使得其此时可通过注入驱油水而经由细毛细孔从地层中压出。

三次矿物油开采技术如“表面活性剂驱”和“聚合物驱”的细节例如公开于“Petroleum，Enhanced Oil Recovery，Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，在线版，John Wiley&Sons，2010”中。

如上文已描述的那样，在水驱中可发生矿物油藏不均匀开采的情况。在矿物油地层的渗透性较高的区域中，油藏开采程度较高，且水可突破采出井。

当将表面活性剂驱技术用于该矿物油藏时，所具有的风险是表面活性剂溶液也流经更具渗透性的区域(因为其在注入井至采出井之间具有较低的流阻)，且矿物油不能被表面活性剂驱动至所需程度。因此，已知可使用增稠聚合物增稠表面活性剂溶液以防止表面活性剂溶液优先流经矿物油藏的渗透性更高的区域。