專利名稱：烴采收工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種通過向地層中注入低含鹽量的水而自多孔、可滲透的含烴地層中采收烴的工藝。
背景技術：
人們早已知道，由于油藏的天然能量故僅部分油可從含油地層中采收。所謂的二次采收技術被用來迫使更多的油從油藏中出來，其最簡單的方法是用另一種介質(通常是水或氣體)直接置換。注水是最成功并廣泛使用的二次采收方法之一。水在壓力下經注入井注入油藏巖石中，從而驅使油通過巖石流向生產井。注水中使用的水通常為來自天然源的鹽水如海水(后文稱“水源水(source water)”)。控制原油/鹽水/巖石相互作用的因素及其對可潤濕性和油采收率的影響涉及復雜的且有時競爭的機制。業已報道，油采收率可取決于注入的鹽水濃度。具體地講，Morrow及同事的實驗室巖心研究已表明在注水過程中使用含鹽量較低的注入水可比使用較高含鹽量的水提高油采收率。P. L. McGuire、J. R. Chatham、F. K. Paskvan、D. M. Sommer、F. H. Carini 低含鹽量油的采收阿拉斯加北部坡帶令人激動的新EOR機會(Low Salinity Oil Recovery An Exciting New EOR Opportunity for Alaska’s NorthSlope)，，Society of Petroleum Engineers,第 2 卷,No. 93903, 2005,422-436 頁描述了米用含鹽量較低注入水的較新工作。但油井處通常沒有含鹽量較低的水可用而不得不用各種技術如反滲透或正滲透降低較高含鹽量的水的總離子濃度。
發明內容
因此存在如何用相對于相同的采收率而言更廉價或相對于相同的成本而言提供更好的油采收率的方法提高從含油地層中采收油的問題。目前已經發現，通過調節低含鹽量注入水的多價陽離子的總濃度及向含油地層中注入最小孔隙體積倍數的經調節的低含鹽量的水，與注入原始的低含鹽量的水或較高含鹽量的水相比，地層的殘余油飽和度可降低。具體地講，業已發現，更佳的油采收率的關鍵在于使用注入水中總溶解固體含量(TDS)在200-10，OOOppm范圍內的特定的較低多價陽離子含量的注入水。也已發現，使用低含鹽量的水時油采收率的提高取決于地層的性質。因此，本發明提供了一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下(電位為負的礦物且其中原油和原生水存在于所述地層的孔內，所述方法包括向所述地層中注入從所述地層的孔表面驅替原油的含水驅替液，其中所述含水驅替液的總溶解固體(TDS)含量在200-10, OOOppm范圍內且所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于I。在本發明的一個優選實施方案中，提供了一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中(a)所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下 電位為負的礦物；(b)原油和原生水存在于所述地層的孔內且所述原油包含具有陰離子官能團的組分(后文稱“陰離子組分”)和/或具有陽離子官能團的組分(后文稱“陽離子組分”)；和(C)來自所述原生水的多價陽離子被吸附到所述地層的孔表面上并與溶解在所述原生水中的游離的多價陽離子平衡且至少部分被吸附的多價陽離子與所述原油的陰離子組分締合(后文稱“油締合多價陽離子”)和/或所述地層的孔表面上的荷負電官能團與所述原油的陽離子組分締合(后文稱“吸附的陽離子組分”)，所述方法包括向所述地層中注入總溶解固體(TDS)含量在200-10，OOOppm范圍內且具有溶解于其中的驅替陽離子的含水驅替液，其中所述含水驅替液中多價陽離子的濃度低于所述原生水中游離的多價陽離子的濃度以便從所述地層的孔表面驅替出所述油締合多價陽離子和/或所述吸附的陽離子組分而代之以從所述含水驅替液中吸附的驅替陽離子，從而從所述地層的孔表面驅替原油。優選所述含水驅替液從注入井通過地層以從地層的孔表面驅替原油，將驅替出的原油從與所述注入井隔開的生產井回收。但也預見本發明可應用于“蒸汽吞吐”工藝，其中生產井經歷自所述井向地層中注入含水驅替液、讓所述井浸潰和然后從所述井產油的周期。含水驅替液通過的地層 包含通過含在孔中或顆粒之間或以別的方式與油締合的砂巖。所述地層也可包含其他成分如石英。此外，所述地層包含一種或多種在油藏條件下ζ電位為負的礦物。因此，所述地層在油藏條件下具有負的表面電荷。“ 電位”是本領域內眾所周知的參數，可通過本領域技術人員熟知的標準方法測定。通過在水性介質中形成礦物的淤漿、使電流經電極通過所述淤漿并確定所述淤漿顆粒的運動方向和速度來測定ζ電位。優選礦物在油藏條件下的 電位為O.1到-50mV，例如-20到-50mV。“油藏條件”是指地層的溫度和壓力及原生水的pH。通常，地層的溫度在25-300°C的范圍內，例如50-200°C，特別是100-150°C。通常，地層的壓力在100-1000巴的范圍內。通常，原生水的pH在4-8的范圍內，特別是5-7的范圍內。通常，所述地層包含至少O.1 %的至少一種在油藏條件下ζ電位為負的礦物，優選1-50 %，更優選1-30 %，尤其是2. 5-20 % (除非另有說明，否則本說明書中的所有含量均以重量表達)。所述礦物可為粘土，特別是蒙脫石類型(如蒙脫石)、葉蠟石類型、高嶺石類型、伊利石類型和海綠石類型的粘土。優選所述粘土在從地層采收原油的條件下是不膨脹的。在油藏條件下(電位為負的礦物的其他實例包括過渡金屬化合物如氧化物和碳酸鹽，例如氧化鐵、隕鐵和斜長石。地層中這類礦物的量可用碾碎的地層巖通過X-射線衍射確定。已發現油采收率增高的水平與地層中一種或多種礦物的增加量相關。來自原生水的多價陽離子(優選二價和/或三價陽離子)被吸附到地層的孔表面上。不希望受任何理論的束縛，我們認為，所述多價陽離子化學吸附到地層的孔表面上。我們也認為，吸附的多價陽離子與原生水中所含的多價陽離子平衡。
具有陰離子官能團的原油組分(“陰離子組分”)的實例包括具有羧酸根、羥基、膦酸根、硫酸根或磺酸根官能團的烴。具體地講，原油的陰離子組分可為環烷酸根。原油的陰離子組分與吸附的多價陽離子“締合”是指陰離子組分可直接或間接地與吸附的多價陽離子配位。原油的陰離子組分可經離子鍵(術語稱“陽離子橋接”)或配價鍵(術語稱“配體橋接”)與吸附的多價陽離子直接配位。或者，原油的陰離子組分可經氫鍵通過一個或多個橋接水分子的媒介(術語稱“水橋接”)與吸附的多價陽離子間接配位。以下針對羧酸和吸附的二價陽離子(Ca2+和Mg2+)說明原油陰離子組分與吸附的多價陽離子的直接和間接配位
權利要求
1.一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下ζ電位為負的礦物且其中原油和原生水存在于所述地層的孔內，所述方法包括 向所述地層中注入從所述地層的孔表面驅替原油的含水驅替液，其中所述含水驅替液的總溶解固體(TDS)含量在200-10，OOOppm范圍內且所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于1，其中所述含水驅替液在二次采收期間被注入所述地層中。
2.權利要求1的方法，其中所述含水驅替液從注入井通過所述地層以從所述地層的孔表面驅替原油，和將驅替出的原油從與所述注入井隔開的生產井回收。
3.權利要求1或2的方法，其中所述礦物在油藏條件下的ζ電位為-O.1到-50mV。
4.前述權利要求中的任一項的方法，其中所述礦物以1-30%重量的量存在于所述地層中。
5.前述權利要求中的任一項的方法，其中所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于O. 8。
6.權利要求5的方法，其中所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于O. 6。
7.權利要求6的方法，其中所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于O. 5。
8.權利要求7的方法，其中所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于O. 4。
9.前述權利要求中的任一項的方法，其中所述含水驅替液為未經處理的淡水或未經處理的含水層水。
10.權利要求1-8中的任一項的方法，其中所述含水驅替液通過降低水源水的多價陽離子含量形成，其中所述水源水的TDS在200-10，OOOppm的所需范圍內。
11.權利要求1-8中的任一項的方法，其中所述含水驅替液利用反滲透、正滲透或其組合自高多價陽離子含量的高含鹽量的水源水形成。
全文摘要
本發明涉及一種提高從包含至少一種多孔、可滲透的地層的油藏采收原油的采收率的方法，其中所述地層包含砂巖和至少一種在油藏條件下ζ電位為負的礦物且其中原油和原生水存在于所述地層的孔內，所述方法包括向所述地層中注入從所述地層的孔表面驅替原油的含水驅替液，其中所述含水驅替液的總溶解固體(TDS)含量在200-10,000ppm范圍內且所述含水驅替液的多價陽離子的總含量對所述原生水的多價陽離子的總含量的分數小于1，其中所述含水驅替液在二次采收期間被注入所述地層中。
文檔編號E21B43/20GK103061725SQ201210253678
公開日2013年4月24日 申請日期2007年9月5日 優先權日2006年9月8日
發明者I·R·科林斯, G·R·杰諾爾德, A·拉格爾, P·L·麥吉爾, K·韋布 申請人:英國石油勘探運作有限公司, 英國石油北美有限公司