从地下储层开采烃流体的组合物和方法技术

公开和要求保护包含能够在等于或低于中性pH值下水解的交联的可膨胀聚合物微粒的组合物和通过将此种组合物导入地下地层中而改进地下地层透水性的方法。本发明专利技术进一步涉及从在低pH值下经历CO2或CO2水-气交替驱油的地下储层或地层开采烃流体的组合物和方法并且提高所述地下地层中存在的烃流体的流通和/或开采率。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
一般而言，本专利技术涉及从地下储层或地层开采烃流体的组合物和方法。更具体地说，本专利技术涉及从经历CO2或CO2水-气交替驱油的地下储层或地层开采烃流体的组合物和方法。本专利技术尤其涉及可膨胀的交联聚合物微粒组合物，该组合物改进地下地层在低PH值下的渗透性并增加存在于所述地下地层中的烃流体的流通和/或开采率。 专利技术背景 在烃开采的第一阶段中，允许储层中存在的能量源使油、气、冷凝物等移动到生产井，在那里，它们可以流动或被泵送到地上处理设施。地层的烃的相对较小部分通常能通过这种手段开采。对维持储层中的能量并确保将烃驱动到生产井的问题的最广泛使用的解决方案是将流体向下注入相邻的井中。这通常称为二次开采。通常使用的流体是水(例如含水层水、河水、海水或采出水)，或气体(例如采出气、二氧化碳、烟道气和各种其它气体)。如果流体促进通常不动的残油或其它烃的移动，则该工艺通常称作三次开采。 二次和三次开采工程中存在的普遍问题与储层岩石层的不匀质性有关。注入流体的流动性通常和烃的流动性不同，且当其流动性更好时，已经使用各种流动控制工艺使储层的清扫更加均匀，随后的烃开采效率更高。当储层岩石内存在高渗性区(通常称作漏失区或条痕区)时，该工艺的作用是有限的。注入流体从注入点到生产井具有一条低阻力路线。在这种情况下，注入流体不能有效地从临近处的较低渗透性区清扫出烃。当再使用采出流体时，这可能导致流体穿过漏失区循环从而几乎没有利益，而在泵送系统的燃料和维护方面还将耗费大量的费用。结果，已经采用了大量的物理和化学方法将注入流体从漏失区中转向到生产和注入井内或其附近。当处理生产井时，它通常称作水(或气等)切断处理。当应用于注入井时，它称作轮廓控制或顺应控制处理。 在漏失层与附近的低渗透性区隔离开的情况下并且在油井中的完井与引起隔离的阻隔物(如页岩层或“低产井(stringer)”)形成良好密封时，则可以在井中设置机械密封或〃塞子〃来阻断注入流体的进入。如果流体从油井底进入或离开地层，则也可用水泥来填补入口区域上面的井孔。当油井的完井允许注入流体进入漏失层和附近区两者时，例如当靠着生产区注水泥保护层和注水泥完成得欠佳时，挤水泥通常是隔离出水区的合适方式。 某些情况不适用于这些方法，因为在储层岩石层间水泥不能到达的地方存在窜流。这种问题的典型实例包括在保护层后存在裂缝、碎石区和冲刷岩洞。在这些情况下，用能穿过储层岩石中的孔隙的化学凝胶密封扫除区。当此种方法失败时，剩下的备选方案就是以低的开采率产生井，远离过早扫除的区另钻新井，或放弃该井。有时候，将生产井转化成流体注入点，以提高油田注入速率到大于净烃提取速率并提高储层中的压力。这能提高总开采率，但值得注意的是，注入流体的大部分将在新的注入点进入漏失层，并很可能在附近的油井中引起类似的问题。上述所有这些都是造价很高的选择。 当漏失区与邻近的含烃较低渗透性区广泛接触时，在附近的井眼顺应控制方法通常失效。这种失效的原因在于注入流体可以绕过处理作业，并再次进入与剩余烃的非常小部分、或甚至根本不与剩余烃接触的漏失区。本领域中通常已知的是，此种井眼附近的处理不能成功地显著改进在区之间具有注入流体的交叉流动的储层中的开采。 为了降低漏失层的大部分区域的或距注入和生产井相当远处的渗透性，已经开发了一些工艺。这样的一个实例就是Morgan等人公开的深度转向凝胶工艺(英国专利申请号GB 2255360A)。这种技术已在油田得到应用，但受困于对试剂的不可避免的质量变动敏感，这导致差的扩散。该凝胶混合物是双组分配方，并认为这种特征造成处理物到地层中的差的扩散。 美国专利号5，465，792和5，735，349中公开了用可溶胀的交联超吸收聚合物微粒改进地下地层的渗透性。然而，其中描述的超吸收微粒的溶胀通过将载流体从烃改为水性或从高盐度水改为低盐度水而引起。因此工业上仍需要允许有效扩散穿过烃储层基质岩的孔结构的新型方法同时特别需要改进在低PH值下地下地层的渗透性。 专利技术概述 本专利技术因此提供新型聚合物微粒，其中该微粒的构造受限于可逆的(不稳定的)内交联(internal crosslinks)。微粒性能,如受限制的微粒的粒径分布和密度,经设计允许有效地扩散穿过烃储层基质岩，例如砂岩、碳酸盐及地下地层中出现的其它岩石的孔结构。与以前的专利技术不同，这些聚合物具体地针对已经经历或正在经历CO2或CO2水-气交替(WAG)驱油的储层。具体地选择不稳定交联剂以在低pH值条件下水解，从而允许颗粒通过吸收注入流体(通常水)而膨胀。 颗粒从其原始尺寸(在注入点)膨胀的能力依赖于引起不稳定交联剂断裂的条件的存在。本领域中以前的专利技术表明当储层等于或大于中性PH值时，丙烯酸酯型不稳定交联剂产生非常好的性能，而本专利技术在等于或低于中性PH值下显示优异的性能。这些颗粒的性能不依赖于载流体的性质或储层水的盐度。本专利技术的颗粒可以穿过储层的多孔结构，而无需使用指定的流体或盐度比储层流体高的流体。膨胀的颗粒经设计以具有允许它妨碍注入流体在孔结构中的流动的粒度分布和物理特性(例如，颗粒流变性)。如此以来，它能够将驱赶流体(chase fluid)转向到储层的不太彻底清扫的区中。 在一个方面中，本专利技术涉及包含高度交联的可膨胀聚合物微粒的组合物，该聚合物微粒具有大约0.05-大约2，000微米的未膨胀的体积平均粒度直径和大约50-大约200，OOOppm不稳定交联剂和O-大约300ppm非不稳定交联剂的交联剂含量，基于总交联聚合物微米颗的摩尔比。 在另一个方面中，本专利技术涉及包含交联的可膨胀聚合物微粒的组合物，该聚合物微粒具有(i)大约0.05-大约I微米或大约0.05-大约2，000微米的未膨胀的体积平均粒度直径和(ii)大约50-大约200，OOOppm的至少一种能够在等于或低于中性pH值下裂解(例如水解)的不稳定交联剂和O-大约900ppm至少一种非不稳定交联剂的交联剂含量，基于摩尔比。根据备选的实施方案，交联剂中的一种或多种可以是多官能交联剂。在实施方案中，交联的可膨胀聚合物微粒的至少一部分是高度交联的。 在另一个方面中，本专利技术提供改进地下地层的透水性的方法。该方法包括将包含交联的可膨胀聚合物微粒的组合物导入地下地层，所述微粒具有比所述地下地层的孔隙更小的直径和其中所述交联的可膨胀聚合物微粒中的不稳定交联剂在地下地层中的条件下断裂以形成膨胀的聚合物微粒。在实施方案中，将大约10ppm-大约10，OOOppm添加到地下地层中，基于聚合物活性材料和注入地下地层中的流体的总量。 本专利技术的优点是提供包含颗粒的组合物，与不能远且深地穿入地下地层的常规封闭剂、例如聚合物溶液和聚合物凝胶不同，该颗粒具有低粘度和最佳尺寸以允许颗粒从注入点远远地传播直到遇到地下地层中的高温区。 本专利技术的另一个优点是提供具有高度交联性质的聚合物微粒，该聚合物微粒在不同盐度的溶液中不膨胀，而得到不受地下地层中遇到的流体的盐度影响的分散体并消除在处理期间对特殊载流体的需要。 本专利技术的进一步的优点是提供基于所使用的交联剂的类型和地下地层内的条件，具有可调膨胀率的聚合物微粒。 本专利技术又一个优点是提供具有增强的低pH值官能度的可膨胀高度交联本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种组合物，包含：交联的可膨胀聚合物微粒，该微粒具有(i)大约0.05‑大约2,000微米的未膨胀的体积平均粒度直径和(ii)基于所述聚合物微粒的摩尔比大约50‑大约200,000ppm的至少一种能够在等于或低于中性pH值下裂解的不稳定交联剂和基于摩尔比0‑大约900ppm的至少一种非不稳定交联剂的交联剂含量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.27 US 13/359,5961.一种组合物，包含:交联的可膨胀聚合物微粒，该微粒具有(i)大约0.05-大约2，000微米的未膨胀的体积平均粒度直径和(ii)基于所述聚合物微粒的摩尔比大约50-大约200，OOOppm的至少一种能够在等于或低于中性pH值下裂解的不稳定交联剂和基于摩尔比O-大约900ppm的至少一种非不稳定交联剂的交联剂含量。2.权利要求1的组合物，其中所述交联的可膨胀聚合物微粒的至少一部分是高度交联的。3.权利要求1的组合物，其中所述未膨胀的体积平均粒度直径为大约0.05-大约10微米。4.权利要求1的组合物，其中所述未膨胀的体积平均粒度直径为大约0.05-大约I微米。5.权利要求1的组合物，其中所述至少一种不稳定交联剂包含具有至少两个官能部位的交联剂。6.权利要求1的组合物，其中所述至少一种不稳定交联剂选自图1的结构1-26中的至少一个。7.权利要求1的组合物，其中所述可膨胀聚合物微粒包括以下性能中至少一种:阴离子、两性、离子对、含 甜菜碱和它们的组合。8.权利要求1的组合物，还包括乳液、干粉末或水性悬浮液。9.权利要求1的组合物，其中所述交联的可膨胀聚合物微粒是通过大约95-大约10摩尔％非离子单体和大约5-大约90摩尔％阴离子单体的自由基...

【专利技术属性】
技术研发人员：P·库里安，魏明礼，张庆台，
申请(专利权)人：纳尔科公司，
类型：发明
国别省市：美国;US