三次礦物油開采方法
【專利說明】三次礦物油開采方法
[0001] 本發(fā)明涉及一種三次礦物油開采方法，其中將至少包含溶于含水流體中的水溶性 聚丙烯酰胺（共）聚合物的含水注入流體注入礦物油藏中，所述含水注入流體通過將包含 分散于有機(jī)疏水性液體中的聚丙烯酰胺（共）聚合物顆粒的液體分散體聚合物組合物與含 水流體混合而制備。優(yōu)選地，所述方法在海上采油場(chǎng)所實(shí)施。
[0002] 三次礦物油開采技術(shù)包括所謂的"聚合物驅(qū)替"。聚合物驅(qū)替包括將水溶性增稠 聚合物的水溶液經(jīng)由注入井注入礦物油藏中。由于注入聚合物溶液，礦物油如在水驅(qū)替情 況下那樣被迫由注入井開始沿采出井的方向通過地層中的孔隙，并經(jīng)由采出井采出礦物 油。然而，由于聚合物配制劑具有與水的粘度相比提高的粘度這一事實(shí)，聚合物配制劑在 無影響下突破至采出井的風(fēng)險(xiǎn)降低，因此礦物油比在使用流動(dòng)水的情況下均勻得多地運(yùn) 動(dòng)。因此可使地層中的額外礦物油運(yùn)動(dòng)。聚合物驅(qū)替以及適于該目的的聚合物的細(xì)節(jié)公開 于例如 "Petroleum，Enhanced Oil Recovery，Kirk-Othmer，Encyclopedia of Chemical Technology，在線版，John Wiley&Sons，2010" 中。
[0003] 對(duì)聚合物驅(qū)替已提出了大量不同的水溶性增稠聚合物，尤其是高分子量聚丙烯酰 胺、丙烯酰胺與其他共聚單體如乙烯基磺酸或丙烯酸的共聚物。聚丙烯酰胺可為部分水解 的聚丙烯酰胺，其中一些丙烯酰胺單元已水解成丙烯酸。此外，也可使用天然聚合物，例如 黃原膠或聚糖基葡聚糖，例如如US6, 392, 596B1或CA832277所述。
[0004] 對(duì)聚合物驅(qū)替而言，水溶性增稠聚合物通常以稀水溶液形式使用，例如處于淡水、 鹽水、海水和/或地層水中的溶液。典型的聚合物濃度可為0.05-0. 5重量％。除聚合物之 外，所述溶液可包含額外的其他組分如表面活性劑或生物殺傷劑。
[0005] 聚合物驅(qū)替所必需的聚合物溶液的量很高。即使僅對(duì)中等尺寸的油田驅(qū)替而言， 也可能需要在含油地層中注入數(shù)千m 3的聚合物溶液/天，且聚合物驅(qū)替方法通常持續(xù)數(shù)月 或者甚至數(shù)年。用于聚合物驅(qū)替的聚合物溶液可通過將干聚合物原位溶解而獲得，因此對(duì) 0. 2重量％的聚合物濃度和5000m3/天的注入速率而言，必須溶解10噸聚合物粉末/天。
[0006] 水溶液高分子量聚合物如聚丙烯酰胺或包含丙烯酰胺的共聚物的干粉在水中的 溶解是一個(gè)耗時(shí)的過程。由于高分子量聚合物可能被所施加的高剪切力破壞，且因此必須 避免高剪切力，因此通過攪拌、分散或類似技術(shù)促進(jìn)聚合物溶解過程的可能性受到限制。因 此，通常需要大的溶解站以溶解聚合物。盡管對(duì)陸基采油而言，大的溶解站通常不會(huì)導(dǎo)致技 術(shù)問題，然而海上平臺(tái)上的空間有限。因此，在海上平臺(tái)上通常需要放棄使用溶解站以溶解 固體聚合物。在任一情況下，即對(duì)陸基或海上采油而言，大的溶解站昂貴，且出于經(jīng)濟(jì)原因 對(duì)使用較小尺寸的設(shè)備感興趣。
[0007] 基本上可為海上平臺(tái)提供呈稀溶液形式的聚合物，然而將該大量上述稀溶液從聚 合物生產(chǎn)場(chǎng)所運(yùn)輸至海上平臺(tái)非常昂貴，因此不經(jīng)濟(jì)。
[0008] 與溶解固體聚合物相反，現(xiàn)有技術(shù)已知使用聚丙烯酰胺（共）聚合物的反相乳 液來提高油采收率（E0R)，尤其是對(duì)海上平臺(tái)上的應(yīng)用而言。該類反相乳液通常包含約 30重量％的聚合物。為了進(jìn)行使用，將反相乳液用水簡單地稀釋至該聚合物的最終濃度。 EP2283915A1公開了一種用于提高油采收率（E0R)的聚丙烯酰胺乳液的連續(xù)溶解方法。
[0009] 該類反相乳液通過使用自由基聚合用油和/或水溶性引發(fā)劑聚合乳化于疏水 性油相中的丙烯酰胺和任選的其他烯屬不飽和水溶性共聚單體的水溶液而獲得。因此， 反相乳液包含溶解或溶脹于水中的聚丙烯酰胺（共）聚合物，且水相乳化于疏水性油 相中。US2005/0239957A1公開了制備反相乳液的一個(gè)實(shí)例，并建議將該反相乳液用于 采油方法中。關(guān)于反相乳液聚合的更多細(xì)節(jié)公開于例如Hamielec，A. E.，Tobita，H.， "Polymerization Processes, 2. Modeling of Processes and Reactors''，Ullmann' s Encyclopedia of Industrial Chemistry，在線版，第 29 卷，第 226 頁及隨后各頁， Wiley-VCH Weinheim，2012 中。
[0010] 然而，使用聚丙烯酰胺（共）聚合物的反相乳液也具有數(shù)種缺點(diǎn)。由于反相乳液傾 向于形成凝膠，其長期穩(wěn)定性（特別是在海上平臺(tái)上的典型儲(chǔ)存條件下）不令人滿意。由 于其高水含量，低于冰點(diǎn)的低溫可使得反相乳液不均一。這同樣適用于高溫，這導(dǎo)致水的蒸 發(fā)以及隨后的冷凝。
[0011] 現(xiàn)有技術(shù)已知從該類反相乳液中完全或至少部分移除水，由此獲得水溶性聚丙烯 酰胺（共）聚合物顆粒在疏水性油相中的分散體。該類分散體也稱為"液體分散體聚合 物"，還簡稱為LDP，且與聚丙烯酰胺（共）聚合物的反相乳液相反，其水含量通常不超過5 重量％。LDP的聚合物含量可高達(dá)超過50重量％。
[0012] 液體分散體聚合物及其制備公開于例如DE2419764A1、US4, 052, 353、 US4, 528, 321、US6, 365, 656B1或US6, 833, 406B1中。所述引用文獻(xiàn)建議將該類LDP例如用 于化妝品應(yīng)用，然而所述引用文獻(xiàn)均未建議將LDP用于提高油采收率或者提高海上油采收 率。
[0013] W02012/061147A1的權(quán)利要求1公開了一種流變改性劑，其包含通過分散聚合方 法制備的丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸C 12-C2J|基酯的三元共聚物。 此外，該申請(qǐng)建議將該三元共聚物用于油田井流體中，即"當(dāng)在井建造、井處理或修井工藝 期間將其置于井中時(shí)，起有用作用的任何液體……"（第1頁第[0004]段），然而并未建議 將該三元共聚物用于提高油采收率或者提高海上油采收率。用于提高油采收率的流體不 在井建造、井處理或修井工藝期間使用，而是在該類工藝已經(jīng)完成且井已準(zhǔn)備生產(chǎn)之后使 用。盡管用于提高油采收率的流體必須通過井眼進(jìn)入地層中，然而并不期望其在井眼中產(chǎn) 生任何作用。相反，包含增稠聚合物的用于提高油采收率的流體的目的是從注入井侵入含 油地層中，并朝采出井流動(dòng)，由此推動(dòng)油朝采出井運(yùn)動(dòng)，其中可在采出井中采出油。此外， W02012/061147A1的實(shí)施例14(第[0217]-[0226]段）對(duì)比了通過分散聚合方法制得的 三元共聚物和作為液體分散體聚合物（LDP)的相應(yīng)三元共聚物的性能。令人感興趣的是， W02012/061147A1在其應(yīng)用測(cè)試中發(fā)現(xiàn)LDP與通過分散聚合方法制得的三元共聚物相比更 差。
[0014] US2010/004830A1公開了一種用于高溫壓裂操作的處理流體，其包含水基流體和 膠凝劑，所述膠凝劑包含丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸和丙烯酸的三元共聚物， 此外還有選自二氯氧化鋯和硫酸鋯的交聯(lián)劑。根據(jù)實(shí)施例1，所述三元共聚物可為液體分散 體聚合物。該申請(qǐng)并未提及提高油采收率；此外，經(jīng)交聯(lián)的聚合物不適于提高油采收率，因 為其會(huì)堵塞地層。
[0015] W002/44228A2公開了使用液體分散體聚合物組合物，其包含處于硅油中的水溶性 或水溶脹性聚合物的顆粒。所述聚合物可包含丙烯酰胺。該申請(qǐng)建議將該組合物用于化妝 品目的，且未提及將其用于油田應(yīng)用中。
[0016] US2005/0239957A1公開了一種聚合物反相乳液及其在造紙、絮凝劑或生產(chǎn)油漆中 的用途。該申請(qǐng)并未教導(dǎo)將反相乳液轉(zhuǎn)化成LDP，也未將LDP用于提高油采收率。
[0017]本發(fā)明的目的是提供一種改進(jìn)的提高油采收率的方法，其特別地用于海上采油 中。
[0018] 相應(yīng)地發(fā)現(xiàn)了一種礦物油開采方法，其中將至少包含溶于含水流體中的水溶性聚 丙烯酰胺（共）聚合物的含水注入流體經(jīng)由至少一個(gè)注入井注入礦物油藏中，并經(jīng)由至少 一個(gè)采出井從所述油藏中采出原油，其中所述方法至少包括如下步驟：
[0019] (1)提供液體分散體聚合物組合物，其至少包含：
[0020] (A) 20-59. 9重量％具有>100°C沸點(diǎn)的疏水性有機(jī)液體，
[0021] (B) 40-79. 9重量％至少一種具有0. 4-5 ym平均粒度且分散于所述有機(jī)液體中的 水溶性聚丙烯酰胺（共）聚合物的顆粒，其中：
[0022] ?所述水溶性聚丙烯酰胺（共）聚合物包含30-100重量％丙烯酰胺單元，相對(duì)于 所述（共）聚合物中所有單體單元的總量，且
[0023] ?具有 5, 000, 000-30, 000, 000g/mol 的重均分子量 Mw，
[0024](C)0. 1-10重量％至少兩種表面活性劑（C)，其中表面活性劑（C)包含：
[0025]? 0. 05-5重量％至少一種能穩(wěn)定油包水乳液的表面活性劑（C1)，和
[0026]? 0. 05-5重量％至少一種能穩(wěn)定所述分散體的表面活性劑（C2)，
[0027] 其中所述液體分散體聚合物組合物的水含量〈10重量％，且其中所述液體分散體 聚合物組合物各組分的比例基于其全部組分的總量，
[0028] (2)將至少一種活化表面活性劑（D)添加至所述液體分散體聚合物組合物中，
[0029] (3)將包含至少一種活化表面活性劑（D)的液體分散體聚合物組合物與含水流體