用于地下岩层的聚合物基溶液的取样方法技术

本发明专利技术涉及一种用于在主周路中流动的水溶性聚合物水溶液的取样方法，该方法使样品能够被收集以在环境空气中经历至少一种分析，给出该水溶性聚合物的至少一种特性，其特征在于，在从主周路取样之前或之后，根据间歇式添加法向水溶性聚合物水溶液中加入稳定溶液，以获得包括水溶性聚合物水溶液和稳定溶液的混合物的样品，其中水溶性聚合物在含有至少10vol%氧的气氛中受到保护使其免受可能经受的攻击。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】专利
本专利技术涉及用于地下岩层中的聚合物基溶液(polymer-based solutions)的
，特别是提高采收率采油法(enhanced oil recovery)的
。更确切地说,本专利技术的主题是使含有水溶性聚合物的水溶液的样品能够从所述水溶液的循环线中直接被收集，并允许溶液保持其完整性的方法。本专利技术还涉及适合于实施本专利技术的取样方法的装置。
技术介绍
大多数目前开发的油层都是成熟的。因此，观察到它们的石油生产的衰退，或者正处于衰退期。这些油田的采油率目前是有限的，平均在15-35%的量级。因此，它们仍然提供了相当大的生产潜能。油田中含有的油的开采通常以若干步骤进行。生产首先始自流体和岩石降压时的天然能量。在此消耗阶段之后，回收至表面的烃的量平均为原始储量(initial reserve)的大约5-15%。因此，作为第二个步骤，有必要使用旨在通过保持油田中压力来增加采收率的技术。经常使用的方法由通过出于该目的而钻探的注射井向油层中注射水组成。该技术称作二次开采。当通过生产井而产生的混合物中具有太高的水含量时，该第二阶段停止。该方法的增益(就额外的采收率而言)为大约10-20%。其他使用的技术统称为提高采收率采油法(E0R)。它们的目的在于采收10-45%额外的烃。术语提高采收率采油法下已知有各种技术，例如，基于混溶流体的热技术，和用于提高地下剩余油采收的化学技术(cf.0il&gas science and technology-1FPreview, vol63 (2008) n0.1, pp9_19)。石油必须理解为任何类型的烃(其在以下内容中也可称作石油)，即轻质烃、以及重质和甚至浙青质烃。在化学技术中，注入水的波及效率(efficiency of sweeping)通常通过加入水溶性聚合物来提高。使用水溶性聚合物而通过注入水的“稠化(viscosification)”的预期和证实的益处在于提高波及效率和对油田中流动性的控制，以迅速和有效地采收石油。技术人员知晓，合成的水溶性聚合物，特别是那些基于丙烯酰胺的水溶性聚合物是对于增加水溶液粘度来说非常有益的聚合物，因此最经常用于提高采收率采油法中。除使用的旨在增加溶液粘度的水溶性聚合物以外,注入的水溶液还可以含有其他的化学化合物，以辅助提高采收率采油法。在这些其他的化学化合物当中，有弱碱、强碱或非常强的碱，矿物碱或有机碱。这些碱使原油皂化，并原处产生使石油溶解的表面活性物质。这些碱的例子有碳酸钠和苛性钠、硼酸盐和偏硼酸盐化合物、胺、碱性聚合物质等等。另一类广泛地与聚合物一起注入的化合物是称作表面活性剂的表面活性化合物，通常是阴离子型、两性离子型、阳离子型的，有时也是非离子型的。这些化合物极少以纯的形式注入，而是与辅助表面活性剂和共溶剂一起注入，以提高采油储量(reserve)中的相容性和有效性。使用这些基于水溶性聚合物的水溶液时遇到的一个问题在于，聚合物可能经受化学降解。这种化学降解首先归因于与聚合物主链反应的自由基的形成，并导致摩尔质量降低。结果是导致溶液粘度降低，其与流体力学体积降低关联。自由基可以产生自不同的来源:它们可以通过聚合物链中的弱键在热/摩擦的作用下断裂而产生，或者通过引发剂残余物或副产物杂质产生。氧化还原体系也会产生自由基。氧的存在是影响聚合物降解的最为有害的因子。此外，涉及氧的聚合物降解反应通过金属例如铁的存在或者通过硫化氢的存在而加剧。因此，这种降解可以在其中水溶性聚合物溶液流动的管道中、在油井中发生，但也会在取样时，特别是如果样品暴露于开放空气时发生，因为聚合物将会暴露于高于在管道中或者在油井中的氧水平。而且，除化学降解以外，聚合物还可以在储层中经受生物降解(细菌等)和机械降解(当注入到油井中时)。其在溶液中的浓度可以由于吸附到储层岩石上以及由于来自含水层的稀释作用而降低。能够对每种类型的降解对聚合物的影响进行量化是非常重要的，以便优化聚合物水溶液的注入条件。但是，当对聚合物水溶液进行取样时，无论是否需要，与来自空气的氧有着非常频繁的接触，导致聚合物迅速降解，使其不适合用于分析，或者提供产生误导的信息。基于该背景，重要的是，能够在聚合物提高采收率采油法的不同阶段，例如在引入到储层石油中之前或之后，精确地检查所注入的水溶性聚合物水溶液的质量，以便预测或评价油井内的注入性能。为了适当地如此进行，有必要具备使得很容易变得不完整的聚合物保持完整性的取样技术。 申请人:已经研发了一种包括稳定添加剂和粉末形式的聚合物的组合的化学制剂，其特别适用于提高采收率采油法。这样的制剂描述于专利申请W02010/133258中。使用该制剂抑制了油井中发生的不同类型的化学聚合物降解。然而，使用这种其中连续引入稳定剂的制剂具有一定的费用，并要求处理大量的有时有危险的化学品。因此要使用的稳定制剂的量要尽量小，以避免通常以大约0.1ppm存在有低水平氧的油井中降解的可能风险。因此，基于该背景，在以通常观察的最经常地由H2S的铁衍生物组成的污染水平取样至开放空气(含有大约6ppm氧)时,稳定制剂不能使聚合物稳定。理想地，样品应当在惰性气氛中，例如通过使用手套箱分析，其本身带来逻辑上的问题，特别是在考虑海上平台操作时。许多公司也开发出用于测定聚合物水溶液的粘度的在线粘度计(in lineviscosimeter)。但似乎,使用的聚合物水溶液是具有假塑性特性的非牛顿流体。因此，它们的粘度取决于测量过程中应用于溶液的剪切速率。目前可用的在线测量技术不允许对应用于流体的剪切速率进行校正，使得产生的粘度测量结果不准确。归因于在水溶液进入油井之前对其进行分析有关的困难，技术人员已经开发出收集油井自身内部的水溶液样品的技术。在Schlumberger持有的专利US2005/0279499中，钻探辅助井，向其中引入探头。但是，此技术非常复杂，使用成本很高。因此，如在提高采收率烃采收法或水力压裂法中那样，目前的在流体周路上收集聚合物水溶液的方法不能从循环溶液中特别是在困难的油田条件下收集到稳定的、有代表性的样品。
技术实现思路
本专利技术旨在克服上述问题。在该背景下，本专利技术提供一种用于在主周路中流动的水溶性聚合物水溶液的取样方法，该法方使样品能够被收集以在环境空气中经历至少一种分析，其特征在于，在从主周路取样之前或之后，根据间歇式添加法向水溶性聚合物水溶液中加入稳定溶液，以获得包括水溶性聚合物水溶液和稳定溶液的混合物的样品，其中水溶性聚合物在含有至少10vol%氧的气氛中受到保护使免受可能经受的攻击。“受到保护使免受可能经受的攻击”是指，由于对所引入的稳定溶液的组成和体积进行选择，聚合物的完整性得以保持，即，由于同时存在氧和例如H2s、铁衍生物或其他氧化还原体系的污染物而造成的主要类型的降解在至少I小时、优选至少I天、优选至少7天并且优选至少30天的时间段内得以避免。这可以视为在这时间段内，避免了至少90%的在相同溶液中、相同条件下但在不引入稳定溶液的情况下聚合物会经历的降解。根据一【具体实施方式】，引入的稳定溶液的性质和体积被选择，以获得水溶性聚合物水溶液和稳定溶液的混合物形式的样品，其中水溶性聚合物在含有至少17-22vol%氧的气氛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于在主周路中流动的水溶性聚合物水溶液的取样方法，所述方法使样品能够被收集以在环境空气中经历至少一种表征，其特征在于，在从所述主周路取样之前或之后，根据间歇式添加法向所述水溶性聚合物水溶液中加入稳定溶液，以获得包括水溶性聚合物水溶液和稳定溶液的混合物的样品，其中所述水溶性聚合物在含有至少10vol%氧的气氛中受到保护使免受在不存在稳定溶液的情况下可能经受的攻击。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.07.04 FR 11560241.一种用于在主周路中流动的水溶性聚合物水溶液的取样方法，所述方法使样品能够被收集以在环境空气中经历至少一种表征，其特征在于，在从所述主周路取样之前或之后，根据间歇式添加法向所述水溶性聚合物水溶液中加入稳定溶液，以获得包括水溶性聚合物水溶液和稳定溶液的混合物的样品，其中所述水溶性聚合物在含有至少10vol%氧的气氛中受到保护使免受在不存在稳定溶液的情况下可能经受的攻击。2.根据权利要求1所述的取样方法，其特征在于，所述加入的稳定溶液使得所述样品在环境空气中测量时，所述样品测得的粘度能够在至少I小时、优选至少I天、优选至少7天并且优选至少30天的时间段内保持大致恒定。3.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述方法在测定要加入到所述水溶性聚合物水溶液中的稳定溶液的体积之前包括以下步骤:其中改变加入的稳定溶液的体积，并考察所获得的混合物测得的粘度随时间的变化。4.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述方法包括在环境空气下对包括所述水溶性聚合物水溶液和所述稳定溶液的混合物的样品的分析步骤。5.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述样品中所述稳定溶液的体积小于样品总体积的25%。6.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述稳定溶液含有至少一种选自脱氧剂、沉淀剂、自由基清除剂、络合剂、H2S-吸收剂和牺牲剂的稳定剂。7.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述稳定溶液含有至少三种选自脱氧剂、沉淀剂、自由基清除剂、络合剂、H2S-吸收剂和牺牲剂的稳定剂。8.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述水溶性聚合物水溶液在提高采收率采油法中使用的主周路(II)中循环，所述水溶性聚合物水溶液位于注入侧或者生产侧，且所述样品在储油池的下游和/或上游被收集。9.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述方法包括使用装有非剪切取样堵头(6)的取样管(3)在取样罐(I)中取一定体积的水溶性聚合物水溶液的取样步骤，以及向所述取样罐(I)中加入一定体积的稳定溶液(300)的步骤，所述取样步骤在气密封闭的条件下进行。10.根据前述权利要求之一所述的取样方法，其特征在于，所述方法使用与要取样的所述水溶性聚合物水溶液(200)在其中循环的所述主周路(II)连接的取样装置，其包括: -用于容纳采集的所述样品(100)且称作取样罐的第一容器(I )，其包括: ?用于要取样的聚合物水溶液的入口(5)，以及将该入口(5)与所述主周路(II)连接的取样管(3)，所述取样管(3)装有非剪切取样堵头(6)且用于与所述主周路(II)连接，和 ?出口(8)以及装有出口堵头(9)并与所述出口(8)连接的出口管(7)， -用于容纳稳定溶液(300)且称作处理罐的第二容器(2)，其包括用于所述稳定溶液(300)的出口(...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·法维罗，
申请(专利权)人：SPCM股份公司，
类型：
国别省市：