Способ добычи нефти

 

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, в частности к способам добычи нефти. По данному способу нефть из нефтеносных месторождений добывается с помощью эмульсии, содержащей компоненты в вес. частях: органополисилоксан 100, поверхностно-активное вещество 10-100 и воду. 3 з.п. ф-лы, 1 табл.

Изобретение касается способа добычи нефти из нефтяных месторождений, при котором используется органополисилоксановая эмульсия.

На большинстве нефтяных месторождений нефть добывается из скважин благодаря существующему в месторождении давлению. Если естественного давления для нефтедобычи недостаточно, то в месторождение закачивают вспомогательные средства, например воду, смеси воды и поверхностно-активных веществ или газы, чтобы повысить давление и/или вытеснить нефть из нефтеносных пластов.

Из патента US A-4197912 известен способ добычи нефти из нефтеносных месторождений, при котором органосилоксаны растворяются или диспергируются в углеводородах и этот раствор или дисперсия заканчивается в скважину для повышения объема добычи. Использование значительных количеств углеводородов на скважине опасно из-за низких температур вспышки и давления паров подходящих углеводородов. На месторождениях большой протяженности и при малом содержании нефти невыгодно использовать необходимые количества углеводородов.

Далее описываются способы добычи нефти из нефтеносных месторождений, при которых в нагнетательную скважину заканчивается водный раствор ПАВ. При этом в месторождении должен образоваться фронт раствора ПАВ, который смещает нефть в направлении к добывающей скважине. Образовавшаяся при этом смесь воды, ПАВ и нефти добывается из добывающей скважины. Такого рода способ описан в патенте US A-4296812, E 21B 43/22, 1981. Водный раствор ПАВ содержит двуокись кремния диалкилсилоксан в концентрации значительно меньшей, чем концентрация ПАВ. Подобный способ известен из патента US A-4230182, E 21B 43/22, 1980. В этом случае заканчивается содержащий ПАВ состав, который состоит из водной фазы, содержащей ПАВ, и из несплошной фазы углеводородов, содержащей до 15 вес. растворимых в нефти силиконовых соединений.

Однако вышеописанные способы не дают удовлетворительного коэффициента вытеснения нефти. Коэффициент вытеснения нефти показывает долю вытесненной из породы и добытой нефти по отношению к общему содержанию нефти в породе.

Практически месторождения состоят из пластов с различной проницаемостью для водных растворов ПАВ. Фронт из раствора ПАВ не может образоваться. Вместо этого много раствора ПАВ быстро течет через высокопроницаемые пласты к добывающей скважине. В таких случаях доля нефти в добываемой смеси, состоящей из воды, ПАВ и нефти, зачастую так мала, что разработка становится неэкономичной.

Поэтому была поставлена задача разработать способ добычи нефти из нефтеносных месторождений, который дает высокий коэффициент вытеснения нефти и высокое содержание нефти в добываемой смеси.

Изобретение касается способа добычи нефти из нефтеносных месторождений, при котором применяется эмульсия, содержащая следующие компоненты: A) 100 весовых частей органополисилоксана, B) от 10 до 100 весовых частей ПАВ и C) воду.

В относящемся к изобретению способе ПАВы (B) применяются только в таких количествах, которые необходимы для эмульгирования органополисилоксанов (A) и, возможно, присадок (D).

Органополисилоксан (A) обладает низким поверхностным натяжением, хорошо распределяется в породе нефтеносного месторождения, хорошо смачивает нефтеносную породу и является химически инертным по отношению к имеющимся в месторождении породам, к нефти и к веществам, применяющимся для добычи. Органополисилоксан (A) оказывает также положительное влияние на процессы подготовки нефти, например как антивспениватель. Особенностью органополисилоксана (A) является термостабильность при обычно существующих в месторождениях температурах от 70^oC и значительно выше, типичных для нефтяных месторождений Западной Сибири.

Преимущественно органополислоксан (A) состоит из звеньев, описываемых общими формулами от (I) до (VII): R₃SiO_1/2 (I), R₂SiO (II), RSiO_3/2 (III), SiO_4/2 (IV), R₂(R'O)SiO_1/2 (V), R(R'O)SiO (VI),
R'OSiO_3/2 (VII),
где R одновалентные радикалы углеводородов с числом атомов углерода от 1 до 18, связанные с атомами галогенидов, циано-, амино-, алкиламино-, четвертичными аммониевыми, меркапто-, эпокси-, ангидридными, карбоксилатными, сульфонатными, сульфатными, фосфонатными, изоцианатными или полиоксиалкиленовыми группами,
R' одновалентные радикалы углеводородов с числом атомов углерода от 1 до 30, связанные с атомами галогенидов, циано-, амино-, алкиламино-, четвертичными аммоиниевыми, меркапто-, эпокси-, ангидридными, карбоксилатными, сульфонатными, сульфатными, фосфонатными, изоцианатными или полиоксиалкиленовыми группами и с атомами водорода.

Примерами углеводородных радикалов R и R' являются алкильные группы, такие как метил-, этил-, н-пропил-, изопропил-, н-бутил-, изобутил-, третичные бутильные, н-пентил-, изопентил-, неопентил-, третичные пентильные радикалы; гексильные группы, такие как н-гексил; гептильные группы, такие как н-гептил; октильные группы, такие как н-октил и изооктил и такие как 2,2,4-триметилфенил; нонильные группы, такие как н-нонил; децильные группы, такие как н-децил; додецильные группы, такие как н-додецил; октадецильные группы, такие как н-октадецил; алкенильные группы, такие как винил-, аллил и 5-гексен-1-ил; циклоалкильные группы, такие как циклопентил-, циклогексил-, циклогептил- и метилциклогексил; арильные группы, такие как фенил- нафтил и антрил- и фенантрил; алкарильные группы, такие как о-, м-, р-толил, ксилил- и этилфенильные радикалы; аралкильные группы, такие как бензил-, альфа- и бета-фенилэтилрадикалы.

Примерами замещающих групп R и R' являются цианалкильные радикалы, такие как бета-цианалкил и углеводородные радикалы, обработанные галогенами - атомами фтора, хлора или брома, например, галогеналкильные радикалы, такие как 3,3,3-трифтор-н-пропил, 2,2,2,2',2'-гексафторизопропил, гептафторизопропил и галогенариловые радикалы, такие как о-, м- и р-хлорфенил.

В качестве групп R предпочтительно берется не менее 90 мольных метильных, этильных или фенильных групп, преимущественно метильных.

Примерами радикалов R и R', замещаемых полиоксиалкиленовыми группами, являются радикалы общей формулы (VIII)
-R¹-10(CR²)_cI_dOR²,
где R¹ двухвалентный алкиленовый радикал с числом C от 0 до 6,
R² водородные атомы или углеводородные радикалы с числом атомов C от 1 до 6,
c значения 0, 1, 2, 3, 4 или 5, преимущественно 2 или 3,
d целые числа от 1 до 100, преимущественно от 1 до 10.

Примерами двухвалентных радикалов R¹ являются насыщенные линейные или разветвленные или циклические алкиловые радикалы, такие как метилен- или этиленгруппы, а также пропиленовые, бутиленовые, пентиленовые, гексиленовые, 2-метилпропиленовые, циклогексиленовые группы и такие ненасыщенные алкиленовые группы, как пропенилен и гексенилен.

Примеры одновалентных радикалов R² приведены в вышеизложенные примерах для R и R'.

Дальнейшими примерами радикалов R и R', замещенных полиоксиалкиленовыми группами, являются радикалы общей формулы (IX)
-C-10(CR²)_cI_dOR²,
HC-10(CR²)_cI_dOR²,
где R², c и d соответствуют значениям, указанным для общей формулы (VIII).

Преимущественно берется не более 5 мольных соединений органополисилоксана формул от (V) до (VII).

Органополисилоксан (А) содержит преимущественно не менее 50 весовых предпочтительно не менее 80 весовых органополисилоксанов (А1), которые как минимум на 90 мольных предпочтительно как минимум на 95 мольных состоят из соединений общей формулы (II). При этом преимущественно как минимум 50 мольных остальных соединений соответствуют формулам (I) и (V). Далее предпочтительно, чтобы органополисилоксан (А1) имел среднюю вязкость от 50 до 500000 мПа·с, преимущественно от 350 до 60000 мПа·с при 25^oC.

Органополисилоксан (А) содержит не менее 0,5 весовых преимущественно не менее 1 весового и предпочтительно не более 20 весовых органополисилоксановых смол (А2), которые состоят как минимум на 90 мольных преимущественно на 95 мольных из соединений общих формул (I), (IV) и (V). При комнатной температуре органополисилоксановые смолы (А2) могут быть, например, твердыми и содержать от 0,25 до 1,25 частей общей формулы (I) на весовую часть общей формулы (IV).

Эти органополисилоксановые смолы (А2), которым отдается предпочтение, могут содержать всего до 5 весовых связанных с кремнием алкоксигрупп или гидроксильных групп, что обусловлено их производством. Как правило, органополисилоксановые смолы (А2) не полностью смешиваемы с полидиметилсилоксанами.

Хотя в общих формулах от (I) до (III) это не показано, часть радикалов R может быть заменена атомами водорода, непосредственно связанными с атомами кремния. Впрочем, это не является преимущественным признаком.

Выбор ПАВа (B) осуществляется преимущественно из следующих ПАВ:
1. алкилсульфаты, например, с длиной цепи атомов C от 8 до 18, сульфаты алкилового эфира в виде гидрофобного радикала с количеством атомов C от 8 до 18 и с 1 40 единицами оксида этилена (ЭО) или оксида пропилена (ОП);
2. сульфонаты, например алкилсульфонаты, с количеством атомов C 8-18, алкиларилсульфонаты с 8-18 атомами C, эфир и полуэфир сульфоянтарной кислоты с одновалентными спиртами или алкилфенолами с 4 15 атомами C; при необходимости эти спирты или алкилфенолы могут быть этоксилированы 1 40 единицами ЭО;
3. соли щелочных металлов или аммония карбоновых кислот и поли(алкиленгликолевого)эфира карбоновых кислот с 8 20 атомами углерода в алкильном, арильном, алкарильном или аралкильном радикале и с 1 40 единицами ЭО или ПО;
4. неполный эфир фосфорной кислоты и ее соли со щелочными металлами и аммонием, например алкил- и алкарилфосфаты с 8 20 атомами C в органическом радикале, фосфаты алкилового или алкарилового эфира с 8 20 атомами C в алкиловом или алкариловом радикале и с 1 40 единицами ЭО;
5. алкилполигликолевые эфиры преимущественно с 2 40 единицами ЭО и алкильными радикалами с 4 20 атомами C;
6. алкиларилполигликолевые эфиры с 2 40 единицами ЭО и 8 20 атомами C в алкильных и арильных радикалах;
7. блоксополимеры оксидов этилена и пропилена (ЭО/ПО) с 8 40 единицами ЭО или ПО;
8. полигликолевые эфиры жирных кислот с 6 24 атомами C и 2 40 единицами ЭО;
9. алкилполигликозиды общей формулы R"-0-Z₀,
где R" линейный или разветвленный, насыщенный или ненасыщенный алкильный радикал с числом атомов C в среднем 8 24 и
Z₀ олигогликозидный радикал с числом единиц гексозы или пентозы 1-10 или включающий их смесь;
10. линейные органополисилоксаны, содержащие полярные группы, с алкоксирадикалами и с числом атомов C до 24 и/или с числом единиц ЭО и/или ПО до 40;
11. соли первичных, вторичных и третичных жирных аминов и 8 24 атомами C с уксусной, серной, соляной и фосфорной кислотой;
12. Четвертичные соли метилалкил- и метилалкилбензиламмония, алкильные группы которых содержат 6 24 атомов C, особенно галогениды, сульфаты, фосфаты, ацетаты и гидроксиды;
13. соли алкилпиридиния, алкилимидазолиния, алкильные цепочки которых содержат до 18 атомов C, особенно в виде их галогенидов, сульфатов, фосфатов и ацетатов.

Может использоваться как одно ПАВ, так и смеси многих ПАВ.

Наиболее предпочтительными являются ПАВ, перечисленные в пунктах 1, 2, 5, 6, 7 и 8, а особенно ПАВ, перечисленные в пунктах 1, 2, 6 и 7.

На 100 весовых частей органополисилоксана (А) преимущественно используются от 30 до 80 весовых частей ПАВ (B)
В качестве добавок (Д) эмульсия может содержать, например, наполнители, фунгициды, бактерициды, альгициды, биоциды, отдушки, ингибиторы коррозии и, хотя это не является преимущественным признаком, органические растворители.

Примерами наполнителей являются гидрофильные и гидрофобные оксиды кремния, магния или цинка, причем эти оксиды имеют преимущественно удельную поверхность более 50 м²/г, соли элементов II или III группы Периодической системы Менделеева с порядковым номером от 12 до 30 и с количеством атомов углерода в молекуле от 12 до 22 с алифатическими одноосновными карбоновыми кислотами или гидроксикарбоновыми кислотами, такие как стеарат кальция или 12-гидроксистеарат кальция. Другими примерами наполнителей в эмульсиях являются стеарат лития, силикат магния или двойной силикат магния и алюминия. Особенно предпочтительным является произведенный пиролизом или осаждением преимущественно гидрофобизированный диоксид кремния с поверхностью не менее 50 м²/г (высокодисперсная кремниевая кислота).

Эмульсии могут содержать один вид наполнителя или смеси из как минимум двух различного рода наполнителей. Содержание наполнителя составляет предпочтительно от 20 весовых частей, преимущественно от 2 до 8 весовых частей, на 100 весовых частей органополисилоксана (А).

Исходя из условий производства эмульсии могут содержать небольшую долю органических растворителей. Особенно при производстве органополисилоксановых смол часто используются органические растворители. Если эмульсия содержит органические растворители, то их доля составляет не более 15 весовых частей, преимущественно не более 1 весовой части, на 100 весовых частей органополисилоксана (А).

Доля наполнителя составляет предпочтительно до 20 весовых частей, преимущественно от 2 до 8 весовых частей, на 100 весовых частей органополисилоксана (А).

Эмульсии могут изготавливаться путем смешивания их компонентов в любой последовательности.

Сумма компонентов органополисилоксан (А), ПАВы (В) и, возможно, добавки (Д) в эмульсии составляет преимущественно от 0,01 до 2 весовых особенно от 0,05 до 1 весового по отношению к весу используемой эмульсии.

В последующих примерах, если не указаны другие данные, все количества даны по весу, все давления составляют 0,10 МПа (абсолютных), все температуры 20^oC.

Пример 1. Проведение опытов.

Способ, составляющий суть изобретения, поясняется с помощью модели пласта, состоящей из двух измельченных кернов нефтеносной породы, взятой из одного из нефтяных месторождений под Тюменью в Западной Сибири.

Проницаемость определяется как время фильтрации определенного объема газа через исследуемую пробу бурового керна при определенном градиенте давления.

Две колонны одинаковой длины и одинакового диаметра заполняются измельченным материалом буровых кернов различного состава. Затем для каждой колонны измеряется проницаемость по газу (абсолютная проницаемость). Через подводящую трубу, имеющую ответвления к обеим колоннам, подаются жидкости. Выходы из обеих колон сведены в одну отводящую трубу. Обе колонны имеют на обеих концах устройства для измерения скорости протока. С помощью термостата поддерживается температура модели 55^oC. Опыты проводятся при давлении 10 МПа.

Вначале колонны насыщаются водой. Затем колонны насыщаются нефтью из соответствующего месторождения под Тюменью. Для этого берется примерно двукратный поровой объем модели пласта. Затем снова производится промывка водой. Когда из отводящей трубы начинает вытекать почти чистая вода, определяется соотношение скоростей потоков в колоннах. Чем ближе это соотношение к 1, тем выше нефтеотдача.

Измеряется доля нефти, вытесненной из материала породы, и сравнивается с тем количеством нефти, которое было необходимо для насыщения колоны. Коэффициент нефтеотдачи показывает долю нефти, вытесненной из породы, по отношению к общему содержанию нефти в породе. Необходимое для насыщения породы количество нефти принимается за 100%
Далее через колонну пропускается в начале раствор активного вещества в количестве 20% порового объема и затем такое количество воды, пока на выходе не начинает идти практически чистая вода.

Вновь определяется соотношение скоростей потоков в колоннах.

Измеряется доля дополнительно вытесненной из материала породы нефти, рассчитывается как прирост коэффициента нефтеотдачи.

Для следующих опытов с другим активным веществом колонны заполняются свежим материалом породы.

Состав раствора активного вещества: раствор активного вещества а, разбавленный водой до 2,5% Экстракт 700, силиконовая эмульсия фирмы Ваккер-Хеми ГмбХ, Мюнхен.

Экстракт 700 состоит на 9,5% из органополисилоксана, в который входят компоненты: полидиметилсилоксан с вязкостью 350 мПа-с, смола, состоящая из единиц Me₃ SiO_1/2, SiO_4/2, альфа-, омега-алкоксифункциональное силоксановое масло, на 7% из неионогененных ПАВ (НПАВ) следующего состава: 4% смеси эфиров многовалентного спирта с жирной кислотой, 3% этоксилированных жирных спиртов, на 0,5% из высокодисперсной кремниевой кислоты, на 83% из воды.

Тем самым достигают соотношения органополисилоксана к НПАВ 9,5:7 1,36.

Раствор активного вещества δ состоит на 1,25% из Экстракта 700 (см. выше), 0,30% из WOF P-100, этоксилированного алкилфенола фирмы Буна.

Тем самым достигают соотношения органополисилоксана к НПАВ 0,31.

Раствор активного вещества с состоит на 0,25% из Экстракта 700 (см. выше), 0,40% из WOF P-100.

Тем самым достигают соотношение органополисилоксана к НПАВ 0,06.

В таблице приведены результаты.

Пример 2. Добыча нефти.

В практическом опыте продукт фирмы Ваккер Экстракт 700 был закачен на месторождении Южно-Балыкское под Нефтеюганском в нефтеносный пласт AC_5-6 через 4 нагнетательные скважины. Добыча велась из 20 добывающих скважин.

Для этого в течение 4 дней в 4 нагнетательные скважины было закачено 13,5 т Экстракта 700, разбавленного в соотношении 1:40. Тем самым общее количество разбавленного Экстракта 700 составило 540 м³. Затем была продолжена закачка воды в нагнетательные скважины. Дополнительная добыча в течение 8 месяцев составила 13400 т, т.е. к настоящему времени дополнительно добыто 1140 т сырой нефти на т Экстракта 700.

Формула изобретения

1. Способ добычи нефти, включающий закачку в пласт эмульсии прямого типа, отличающийся тем, что в качестве эмульсии прямого типа используют следующий состав компонентов, мас.ч.

Органополисилоксан 100
Поверхностно-активное вещество 10 100
Вода Остальное
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что органополисилоксан состоит из элементов общих формул I VII
R₃SiO_1/2 I
R₂SiO II
RSiO_3/2 III
SiO_4/2 IV
R₂(R'O)SiO_1/2 V
R(R'O)SiO VI
R'OSiO_3/2 VII
где R одновалентные углеводородные радикалы с числом атомов углерода 1 18, при необходимости замещенные атомами галогенов, циано-, амино-, алкиламино-, четвертичными аммониевыми, меркапто-, эпокси-, ангидридными, карбоксилатными, сульфонатными, сульфатными, фосфонатными, изоцианатными или полиоксиалкиленовыми группами, и
R' одновалентные углеводородные радикалы с числом атомов углерода и водорода 1 30, при необходимости замещенные атомами галогенов, циановыми или полиоксиалкиленовыми группами.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества применяют алкилсульфаты, сульфонаты, алкилполигликолевые эфиры, алкиларилполигликолевые эфиры, блоксополимеры оксидов этилена и пропилена.

4. Способ по пп.1 3, отличающийся тем, что на 100 вес.ч. органополисилоксана применяют 30 80 вес.ч. поверхностно-активного вещества.

РИСУНКИ

Рисунок 1