[发明专利]用于提高石油采收率法中表面活性剂的控制释放的磺酸铝盐

说明书

技术领域

本发明为适用于提高石油采收率工艺的新型组合物、输送系统以及方法。

背景技术

表面活性剂被应用于提高石油采收率的方法中。在水和油的界面处存在表面活性剂有利于油的开采。因此，理想的是，在该界面处具有持续且恒定的表面活性剂浓度。

在提高石油采收率（EOR）的方法中，通常将表面活性剂及其他化学品与水混合并将其注入油藏。表面活性剂分子、尤其是阴离子表面活性剂在与石油发生作用之前就会被吸附至岩石。表面活性剂的吸附导致用于使石油流动的表面活性剂的有效量受到损失。当阴离子表面活性剂遇到碳酸盐岩（其性质为路易斯酸）时，这种吸附问题更加严重。

除吸附以外，一些表面活性剂会与来自岩石或盐水中的阳离子沉淀。在任一种情况中，一些表面活性剂在有机会使石油增溶之前就已损失。表面活性剂的精确吸附量取决于岩石的种类、孔隙表面积、水的盐度以及表面活性剂的类型。通常，一克岩石大约可以吸附一毫克的表面活性剂。

常规方法将表面活性剂溶液直接注入油藏中。这些具有活性的表面活性剂易于在油-水界面处被消耗。该方案不能在长时间内维持恒定的浓度。

另外，常规方法将表面活性剂溶液直接注入油藏中。由于表面活性剂被吸附至岩石，因此在表面活性剂有机会遇到残油（residual oil）之前就已经发生大量损失。

为解决这些问题，可提高水中的表面活性剂负荷量，使额外的表面活性剂被岩石吸附，并使剩余的表面活性剂输送至油/水界面。然而，额外的表面活性剂成本对这种工艺的实用性产生了不利的影响。作为替代方案，其它研究人员尝试使用牺牲化学品（sacrificial chemicals）来钝化岩石表面，从而减轻表面活性剂的吸附。

发明内容

本发明的一个实施方案为用于采油作业中表面活性剂的控制释放的组合物，该组合物由如下成分构成：磺酸盐水溶液；阴离子表面活性剂；以及选自九水合硝酸铝、无水氯化钙、六水合氯化镁、六水合氯化钴以及其他金属盐中的盐，其中盐颗粒的平均直径为20nm至100nm，该组合物在室温下的盐溶解度小于100ppm。在另一实施方案中，该组合物还包含水解聚丙烯酰胺（polyacrilamide）。

本发明的另一实施方案为烃开采组合物，所述烃开采组合物包含含有以下成分的组合物：磺酸盐水溶液；阴离子表面活性剂；以及选自九水合硝酸铝、无水氯化钙、六水合氯化镁、六水合氯化钴以及其他金属盐的盐，其中盐颗粒的平均直径为20nm至100nm，该组合物在室温下的盐溶解度小于100ppm。在另一实施方案中，该组合物还包含水解聚丙烯酰胺。

本发明的另一实施方案为用于烃开采作业中表面活性剂的控制释放的输送体系，该输送体系包含：磺酸盐水溶液；阴离子表面活性剂；以及选自九水合硝酸铝、无水氯化钙、六水合氯化镁、六水合氯化钴以及其他金属盐的盐，其中该盐颗粒的平均直径为20nm至100nm，该输送体系在室温下的盐溶解度小于100ppm；该输送体系的可操作量（amount operable）使得该表面活性剂降低了烃的表面张力，从而提高了采油率。在另一实施方案中，该输送体系还包含水解聚丙烯酰胺。

本发明的另一实施方案为输送控制释放的表面活性剂组合物的方法，该方法包括以下步骤，例如：（1）将溶液输送至油藏中，所述溶液包含：磺酸盐水溶液；阴离子表面活性剂；以及选自九水合硝酸铝、无水氯化钙、六水合氯化镁、六水合氯化钴以及其他金属盐的盐，其中该盐颗粒的平均直径为20nm至100nm，并且所述输送溶液在室温下的盐溶解度小于100ppm；以及（2）向该油藏中输送水。

本发明的另一实施方案为处理含烃地层的方法，该处理通过以下步骤实现：（a）向含烃地层的至少一部分提供烃开采组合物，其中该烃开采组合物包含：（1）磺酸盐水溶液；（2）阴离子表面活性剂；以及（3）选自九水合硝酸铝、无水氯化钙、六水合氯化镁、六水合氯化钴以及其他金属盐的盐，其中盐颗粒的平均直径为20nm至100nm，该烃开采组合物在室温下的盐溶解度小于100ppm；以及（b）使该烃开采组合物与该含烃地层中的烃相互作用。

具体实施方式

本发明公开的组合物和输送体系提供了一种缓慢释放表面活性剂分子、维持其浓度处于恒定水平并在长时间内维持这种释放的途径。油藏中的岩石是具有较宽的孔径分布的多孔岩石。其孔可小至1微米、大至20微米。较大尺寸的颗粒可能会被孔捕集。我们设想表面活性剂盐颗粒较小，以使其可穿过孔。该盐颗粒还应该足够大，以使其包含足够量的表面活性剂以供持续释放。我们认为50nm-200nm为理想尺寸。