[发明专利]从地层中开采原油的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本专利申请要求在2007年7月20日提交的美国临时专利申请 No.60/929,979的优先权，其全部内容以引用方式并入本文。

技术领域

本发明涉及从地层中开采原油的方法。

背景技术

多种方法被用于从地层中开采原油。最初，通过压力递减从地层 中得到石油。在这种方法中，地层与一个或多个开采井之间的压力差 迫使地层中所含的石油流向可以开采石油的开采井处。通常，利用压 力递减法至多可开采地层中初始所含石油的约35％。这样便使大量的 石油剩余在地层中。此外，某些地层中所含石油粘度过大，从而不能 通过压力递减法来高效地将其从地层中开采出来。由于人们需要从地 层中开采更高比例的石油，因此研发出开采这样的石油的方法，所述 石油是不能仅仅通过压力递减技术而开采的。通常这些方法被称为 “提高采油率(enhanced oil recovery)技术”。

之前的产油方法会剩余高达50％的初始原油在地层中。近年来人 们试图开采出油藏中的剩余石油，并且在这一方面取得了重大成功。 在现在所使用的方法中，更为有前景的一种方法为被称作表面活性剂 驱油法的提高采油率方法。

将含有表面活性剂的水性流体注入富含石油的地层中，以从地层 中驱替(displace)出石油，随后开采所驱替出的石油。

在油湿地层(例如碳酸盐岩地层)中，地层的疏水性表面抑制了水 性流体渗吸至地层中，从而限制了可通过驱油法而驱替出的石油量。

大多数碳酸盐油藏为天然裂缝性油藏，从这些油藏中的开采量通 常远远低于从非裂缝性油藏中的开采量。根据近年来对100个裂缝性 油藏所进行的调查，对于这些基岩孔隙度大且基岩渗透率低的油藏， 需要“提高采油率(EOR)”技术来达到最高的产量。通过吸附极性化 合物和/或使原来含于原油中的有机物沉积，原本水湿碳酸盐油藏 (water-wet carbonate reservoir)的润湿性发生改变，因此许多碳酸盐 油藏成为混合润湿性的或油湿性的。尽管难以准确确定何种化合物在 改变油藏的润湿性方面是关键的，然而人们指出沥青质、环烷酸和多 种羧酸(包括辛酸、棕榈酸、硬脂酸和油酸)是引起润湿性改变的主要 原因。原油中的这些天然表面活性剂在水中具有足够高的溶解性，从而 可通过较薄的水层并吸附于岩石表面。硅石与方解石之间的主要差别在 于：方解石的零电荷点为约8.2，因而在中性pH下，方解石的表面带 有正电荷。如果岩石为油湿性或混合润湿性的，则不会发生自发渗吸。 人们提出使用表面活性剂来改变岩石表面以增加水润湿性、降低界面张 力并促进水向基岩油藏中的渗吸，从而提高采油率。然而，在碳酸盐地 层中，表面活性剂的使用并不总能获得令人满意的效果。

改善油湿地层中的采油率的·主要机理为：改变润湿性并降低界面 张力。

关于润湿性的改变，可考虑两种不同的方案，这些方案涉及：将直 接吸附在沉积于油藏的碳酸盐表面的有机羧酸酯(organic carboxylate) 之上、并将增加该表面的亲水性的化合物；将使所吸附的有机羧酸酯发 生解吸附并赋予表面更高亲水性的化合物。

为了到达固-液界面，其唯一的迁移机理是通过水-油界面、随后 通过油相的扩散。这表明与更大的大分子相比，较小的非缔合分子可 能是更好的候选者。

一般来说，阴离子表面活性剂不能够使吸附在白垩表面上的有机 羧酸酯发生解吸附。

R-N⁺(CH₃)₃型阳离子表面活性剂能够使有机羧酸酯以不可逆的方 式从白垩表面上解吸附下来，在某些情况中，通过在70℃下水性表面 活性剂溶液的自发渗吸，可在30天内开采地质中70％的石油。在这 种情况中，油相中形成并分散有离子对。使用阳离子表面活性剂可改 变润湿性。然而，阳离子表面活性剂可能会与阴离子表面活性剂不相 容，其中阴离子表面活性剂通常用于降低界面张力，从而同样有助于 提高地层中的采油率。

附图简要说明

图1示出了纯净去离子水下的CaCO₃晶体上的十六烷液滴。