通过注入聚合物溶液强化采油的工艺制造技术

强化采油工艺采用的水溶液包含至少一种由以下成分聚合作用获得的线性或结构化水溶性共聚物：至少10mol％游离酸和/或盐化形式的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸单体；至少10mol％的至少一种共聚单体，这些共聚单体精选自包含丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和配方(I)丙烯酰胺衍生单体的基团：其中：R＝H或CH3或CH2COOR’，R’是由至多3种碳原子组成的烷基；A是其环中包含4至6个碳原子并且有一个醚官能团或酮官能团的N杂环。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过注入聚合物溶液强化采油的工艺
本专利技术涉及在地层强化采油的
。更确切地说，本专利技术的主题是改进的强化采油工艺，该工艺在于将包含亚铁离子、硫化氢和/或溶解氧的流体(所述流体借助水性聚合物溶液呈现出粘性)引入地层，而不使用稳定化合物。更确切地说，本专利技术涉及改进的强化采油工艺，该工艺采用特定的聚合物，可在降解聚合物的环境下获得提高的性能，在不使用可稳定聚合物的化合物时也能实现。
技术介绍
当前运营的大多数油田已趋于成熟，并且事实上产量已开始下降或行将下降。这些油田的采出程度当前平均为15至35%不等。因此，它们仍有巨大的生产潜力。地层中原油的开采通常分几个步骤进行。首先，通过减压获得流体和岩石的天然能源，制成产品。在此能源开采阶段结束时，表面的采油速率平均代表初始储备量的5至15%。因此，在第二步中，必须利用相关的技术来提高开采率，同时保持油田压力。最常用的方法在于通过专用于此用途的注入井将水(更普遍使用的是盐水)注入地层。常用的术语是二次采油。当输出井产出的混合物的含水量过高时，停止此第二阶段。就附加石油的采出程度而言，第二阶段的收益为10至20%不等。可以使用的其他技术组合在一起，冠以强化采油(EOR)名称。其目标是使附加石油的采出程度达到初始储量的10至35%。术语“强化采油”包括各种热处理或非热处理技术，如“电气”、“混溶”、“蒸馏”或“化学”技术，用于改进地下剩余石油的开采(请参阅IFP评审的《油气科学与技术》第63卷(2008)，第I章，第9-19页)石油指任何类型的油，即轻油、重油以及浙青油。更确切地说，本专利技术涉及强化采油，其化学过程至少涉及将包含一种或多种水溶性聚合物的水基流体注入地层。强化采油(EOR)技术区别于储层增产措施。后者的特征是注入有限体积的聚合物溶液以在储层中形成局部现象，即形成具有高渗透率的阻塞区域以实现波及控制、形成水在其中进入地层的阻塞区域以实现堵水。注入通常通过注入井或生产井进行，操作时间相当短，通常为几天且通常短于一个月，注入体积应小于储层孔隙体积的5%。孔隙体积指储层中岩石未占用的体积，与渗透带具有相关性。相反地，采用聚合物的强化采油(EOR)技术涉及长时间持续注入聚合物溶液，以从注入井波及到远至生产井。其目的不在于处理储层的某个区域而在于整个储层，以采出最多石油。为此，必须注入更大体积的水溶液，通常至少为孔隙体积的50%至500%，事实上甚至更多。然后，在生产井的一侧或两侧采出油水混合物，有时也采出气水混合物。[0011 ] 根据采 用的技术，可单独注入粘性聚合物流体，也可结合改进采油中使用的其他化合物一起注入。在所有这些技术中，与单纯注入水相比，添加水溶性聚合物可以提高波及系数。尽管使注入的水呈现出“更多粘性”，使用聚合物的预期和经验证优势在于增强了油田中的面积波及和流动控制，以更快速有效地采出石油。这些聚合物可增加注入水的粘度。技术娴熟的人员知道合成水溶性聚合物(尤其是丙烯酰胺基水溶性聚合物)在增加水溶液的粘度方面极具优势，并广泛用于强化采油。使用的聚丙烯酰胺主要提供阴离子并通过如下方式获得:.丙烯酰胺和丙烯酸的共聚作用；.聚丙烯酰胺的共水解作用或后水解作用；.丙烯酰胺与其他离子或非离子官能单体的共聚作用或三聚作用。聚丙烯酰胺已广泛用于强化采油的“聚合物”、“表面活性剂聚合物”和“碱性表面活性剂聚合物”(P、SP和ASP)技术中。然而,油田中使用的水和盐水包含其他化合物,这些化合物可能会降低所使用聚合物的粘度，造成所需系数达不到流体的粘度，从而导致实际传播到油田中的流体粘度比要求的低。事实上，在油田中，聚合物是通过注入流体(水、盐水)注入的，其中的氧、溶解金属、硫化氢以及与聚合物链相互作用的其他实体的含量并非始终可控。这些条件将导致包含聚合物的注入流体的属性显著降解，尤其是以下属性类别的降解: -生物；-机械；-化学。聚合物的化学降解对应于最难预测和量化的机制。这是因为这种类型的降解可能按照多种机制发生，如在注入包含聚合物的流体的过程中，以及/或者在注入前用于存储包含聚合物的注入流体的储层中，或在地层的近钻井孔区域。化学降解首先是由于自由基的形成，自由基与聚合物的主链相互作用，降低其分子量。然后导致注入流体的粘度降低，进而导致溶液中聚合物链的流体力学体积降低。自由基可源自各种来源:它们可以由聚合物的弱键在加热/摩擦的作用下断裂产生，也可以由聚合物中存在残留的引发剂或杂质副产品产生。氧化还原体系也会产生自由基。氧的存在是聚合物降解最有害的因素。此外，存在某些金属(如铁，特别是Fe2+亚铁离子)或存在硫化氢也会加重氧降解聚合物的反应。需要注意的是，对于储层增产措施(如阻塞高渗区)而言，其旨在尽可能凝胶聚合物，以阻塞油井的优先通道。实现此操作的一种方法是在氧的作用下将注入流体中的亚铁离子氧化成铁离子。氧的添加通常在聚合物到达优先通道时进行，以便聚合物在Fe3+离子的作用下在原地发生交联。本技术将在文档US-A-4951921中具体介绍。对于强化采油，在将聚合物注入和传播到多孔介质中时，聚合物可能会发生意外的化学降解。为了克服这个问题，已经介绍了许多解决方案来稳定聚合物，从而降低化学降解的程度。例如，专利US4653584提供基于丙烯酰胺和马来酰亚胺的共聚物来进行EOR应用，该聚合物可耐高温、耐高盐度以及耐高浓度二价和三价金属离子。申请W02011/100665提供两种解决方案来解决Fe2+离子的存在问题:反渗透或添加螯合剂(也称为金属络合剂)。专利US4563290介绍耐机械降解和耐水中通常存在的杂质的共聚物。这些共聚物包含至少IOmol %的丙烯酸和至少IOmol %的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸。在EOR应用中，耐亚铁离子和/或硫化氢会形成一个非常特殊的问题,作为唯一的解决方案，先前技术通常通过添加络合剂或对水进行反渗透处理来解决这一问题。 申请人:文档W02010/133258介绍借助将至少三种稳定剂组合成一种以及借助包含聚合物的相同配方在水溶性聚合物被注入流体溶解之前对它们提供保护。不过，这种高效的解决方案要求制备包含至少四种化合物的合成物，在油田上，经证实这有时可能会成为问题，尤其是因为后勤方面的原因。因此亟需新的解决方案，以期通过化学过程来改进强化采油，而无需使用稳定剂，也无需采取水处理工艺(如反渗透)。令人惊讶且完全出乎意料的是， 申请人:已证明以特定的比例选择某些单体并在适当的情况下调整注入流体的成分将能够限制强化采油工艺中聚合物的降解。文档US-A-4563290介绍AMPS/NVP或AMPS/AM/NVP共聚物，将它们用于EOR中，进行测试以观察其是否能够加厚合成海水样本，即水和盐的简单混合。文档中未介绍这些聚合物耐自由基降解条件的能力。文档W097/22638介绍基于ATBS和基于丙烯酰哌嗪衍生物(例如XIX、XXI)的共聚物，测试了它们在合成海水样本中的稳定性。同样，文档中未介绍这些聚合物耐Fe2+离子和氧或硫化氢和氧降解条件的能力。基于ATBS和基于丙烯酰吗啉(例如XXIII)的其他聚合物用于钻井、波及 控制或其他“修井”操作，旨在凝胶聚合物或保持充分的粘度以冲洗油井。未设想强化采油处于聚合物降解条本文档来自技高网...

【技术保护点】
强化采油工艺包括：‑在不添加聚合物稳定剂的情况下，制备包含至少一种通过聚合作用获得的线性或结构化水溶性共聚物的水溶液：‑至少10mol％游离酸和/或盐化形式的2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烷磺酸单体；‑至少10mol％的至少一种共聚单体，这些共聚单体精选自包含丙烯酰胺、N‑乙烯基吡咯烷酮(NVP)和配方(I)丙烯酰胺衍生单体的基团：其中：R＝H或CH3或CH2COOR’，R’是由至多3种碳原子组成的烷基；A是其环中包含4至6个碳原子并且有一个醚官能团或酮官能团的N杂环；‑至少10mol％游离和/或盐化形式的丙烯酸。‑在注入流体中加入水溶液，事前或事后都不得在流体中添加共聚物稳定剂；‑将呈现出粘性的注入流体注入储层。‑采出水油和/或水气混合物。注入流体包含至少500ppb的亚铁离子和/或10ppm的硫化氢，以及500ppb至10ppm的溶解氧。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.01.20 FR 12505851.强化采油工艺包括: -在不添加聚合物稳定剂的情况下，制备包含至少一种通过聚合作用获得的线性或结构化水溶性共聚物的水溶液: -至少10mOl%游离酸和/或盐化形式的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸单体； -至少10mOl%的至少一种共聚单体，这些共聚单体精选自包含丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和配方(I)丙烯酰胺衍生单体的基团: 2.如权利要求1所述的强化采油工艺，工艺中的注入流体包含少于4ppm的溶解氧，少于2ppm更有利。3.如前述任意一项权利要求所述的强化采油工艺，工艺中的共聚物通过以下成分的聚合作用获得: -至少15m0l% (至少20mOl%更宜)游离酸和/或盐化形式的2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸(ATBS)； -至少2011101% (至少30mol %更宜,至少40mol %最佳)的至少一种单体,这些单体精选自包含丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和配方⑴单体的基团。4.如权利要求1和权利要求2中的任意一项所述的强化采油工艺，工艺中的共聚物通过以下成分的聚合作用获得: -至少15m0l% (至少20mOl%更宜)游离酸和/或盐化形式的2-丙烯酰胺_2_甲基丙烷磺酸(ATBS)； -至少2011101% (至少30mol %更宜,至少40mol %最佳)的至少一种单体,这些单体精选自包含丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮和配方⑴单体的基团； -少于8mol% (少于4mol%更宜,少于lmol%最佳)游离酸和/或盐化形式的丙烯酸。5.如前述任意一项权利要求所述的强化采油工艺，工艺中的配方(I)丙烯酰胺衍生单体的A基精选自包含2-吡咯烷酮、吡咯烷和4-吗啉的基团6.如前述任意一项权利要求所述的强化采油工艺，工艺中的配方(I)丙烯酰胺衍生单体精选自包含丙烯酰吡咯烷酮、丙烯酰吡咯烷和丙烯酰吗啉的基团。7.如权利要求1和权利要求2中的任意一项所述的强化采油工艺，工艺中的聚合物精选自包含以下成分的基团: -包含10至50mol % 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和/或其盐化形式以及10至50mol%丙烯酰胺的共聚物； -包含10至50mol % 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和/或其盐化形式以及10至50mol%丙烯酰吡咯烷酮的共聚物； -包含10至50mOl% 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和/或其盐化形式以及10至50mol%丙烯酰吡咯烷的共聚物； -包含10至50mOl% 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和/或其盐化形式以及10至50mol%丙烯酰吗啉的共聚物； -包含10至50mOl% 2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸和/或其盐化形式以及10至50mol% N-乙烯基吡咯烷酮的共聚物；8.如权利要求1至2和权利要求5至6中的任意一项所述的强化采油工艺，工艺中的共聚物为三元共聚物，其两种共聚单体精选自包含丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)和配方(I)单体的基团。9.如权利要求1和权利要求2中的任意一项所述的强化采油工艺，工艺中的共聚物精选自包含以下成分的基团: ...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·法韦罗，S·达拉斯，B·焦万内蒂，
申请(专利权)人：SPCM公司，
类型：发明
国别省市：法国;FR