[发明专利]用于地下岩层的聚合物基溶液的取样方法

说明书

本发明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。

发明领域

本发明涉及用于地下岩层中的聚合物基溶液（polymer-based solutions）的技术领域，特别是提高采收率采油法（enhanced oil recovery）的技术领域。更确切地说，本发明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。本发明还涉及适合于实施本发明的取样方法的装置。

背景技术

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（EOR）。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.Oil&gas science and technology-IFP review,vol63(2008)no.l,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、以及重质和甚至沥青质烃。

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。