[发明专利]一种降低高温化学复合驱油过程中组分损耗和地层伤害的方法

说明书

技术领域

本发明属于油气增产技术领域，涉及降低高温化学复合驱油过程中组分损耗和地层伤害的方法。

背景技术

三元复合驱技术产生于20世纪80年代初，三元复合驱是由碱、表面活性剂和聚合物组成的复合体系(ASP)驱油方法，它是在碱驱、表面活性剂驱和聚合物驱的基础上发展起来的一项大幅度提高原油采收率的新技术，其实质是用廉价无机碱部分地取代价格昂贵的表面活性剂。三元复合驱以三种驱替剂的协同效应为基础，综合发挥了化学剂作用，充分提高了化学剂的利用效率，并大幅度降低了化学剂尤其是表面活性剂的用量，使其具有较好的技术经济可行性。与聚合物驱相比，它在扩大波及体积的基础上，能够进一步提高驱油效率。

三元体系中的聚合物主要采用部分水解聚丙烯酰胺(HPAM)，通过增加水相粘度提高水的流度来降低流度比，从而扩大驱替水的波及体积，同时HPAM具有一定的弹性，能够启动孔隙介质中的残余油，从而在一定程度上提高微观驱油效率，具有较好的提高采收率的效果。表面活性剂主要通过亲水亲油的两亲结构吸附在油水界面，起到降低油水界面张力增大毛管数的作用，能够显著提高驱油效率。聚合物和表面活性剂二元体系同时具有提高驱油效率和波及效率的作用，但是存在的主要问题是二者在岩石表面的吸附损失较大，因此无法保证其在油藏深部的驱油效果；同时，一般情况下低用量(0.3％)表面活性剂仅可降低油水界面张力至10^-2mN/m，根据毛管数理论和地层孔喉尺寸，无法有效满足启动残余油的要求，而高浓度表面活性剂成本高，用量大，制约其在矿场中的实际应用。研究发现，加入碱可在一定程度上进一步降低油水界面张力至超低状态，并具有降低聚合物和表面活性剂吸附损失的作用。

目前三元复合驱中用到的碱主要为强碱NaOH和弱碱Na₂CO₃，其主要作用是碱与原油中极性组分(如石油酸)作用，生成表面活性助剂，进一步降低油/水界面张力；碱可以改变岩石润湿性能，使矿物表面带一层负电荷，降低带阴离子基团的活性剂、聚合物的吸附损失；碱可促进乳化，有利于原油的乳化携带；原油与地层水接触后，在油/水界面上形成刚性界面膜，油滴很难驱动，而碱可以破坏或增溶这个界面膜，促使油滴流动；保持充分的碱性环境，激活阴离子型活性剂，提高活性剂使用效率；调节水相矿化度，促进活性剂向界面运移。

在三元复合驱中应用高浓度(1.2wt％)强碱NaOH也会带来一系列问题，如强碱溶蚀地层中钙、镁、硅及粘土矿物，在地层造成伤害并在井筒造成泵挂系统结垢；强碱导致深度乳化，处理采出液难度大；强碱降低聚合物的粘弹性能。采用低碱(浓度小于0.8wt％)、弱碱Na₂CO₃三元复合驱已经成为一种趋势。无机弱碱也有其弊端，例如弱碱体系中Na₂CO₃对配制污水中二价离子敏感，易造成地面注入泵泵头和滤网处结垢，且仍存在较大程度的结垢等地层伤害。另外，不管是强碱还是弱碱，都会使得聚合物溶液粘度下降，增大聚合物的用量。温度越高，以上问题就更严重。

用有机弱碱代替无机弱碱可能是一条有效解决问题的途径。Berger通过对比有机碱和Na₂CO₃在三元复合驱中的应用，论证了有机碱与地层水有良好的配伍性，不与Ca²⁺、Mg²⁺产生沉淀，从而节省了污水处理费用，同时对聚合物粘度也不会造成影响。凡是具有碱性的化合物统称为有机碱，但是一般情况下，有机碱是指分子中含有氨基的有机化合物，例如胺类化合物。有机胺类化合物一般是指有机类物质与氨发生化学反应生成的化合物，分为脂肪胺类(如二甲胺、二乙胺、三乙胺、乙二胺等)、醇胺类(如一乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺等)、酰胺类(如甲酰胺、乙酰胺、丙酰胺等)、脂环胺类(如三亚乙基二胺、二亚乙基三胺、吗啉等)、芳香胺类(如苯胺、间苯二胺等)、萘系胺类(如1-萘胺、2-萘胺、牛磺酸)、其它胺类(如聚乙烯亚胺、羟胺)等七大类。不同种类的有机胺所呈现的碱性强弱规律不同。

有机碱在三元复合驱中的应用，目前国内外都处于刚刚起步阶段。研究人员探讨了有机碱的作用机理，有机碱可降低吸附，且具有协同降低界面张力的能力并与多价阳离子络合，不会与钙、镁等二价阳离子反应生成沉淀。同时，通过初步研究有机碱对胜利油田原油界面张力的影响及其与胜利原油的协同作用，表明乙醇胺与原油中的酸性组分反应生成表面活性剂，胜利石油磺酸盐和乙醇胺复配可以使界面张力接近或达到超低范围。