一种降低原油与CO2最小混相压力的复配非离子表面活性剂及其应用
文献发布时间:2024-04-18 19:58:53
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域,具体是一种降低原油与CO
背景技术
工业革命以来,随着全球经济快速发展和人口激增,CO
目前,CO
随着油藏的更深入的开采,大量油藏都进入了三次采油的阶段。针对一部分埋藏较深以及原油较重的油藏进行CO
宋新民等人研究的《中国石油二氧化碳捕集、驱油与埋存技术进展及展望》中指出,虽然目前国际普遍认为C
目前,降低CO
添加共溶剂的方法可以达到降低CO
超临界CO
碳氢类非离子表面活性剂只有在CO
目前已有的研究中的降混剂的降混幅度大部分在23%以下,因此亟需研究一种不仅能够降低C
同时,根据油藏深度以及油藏位置,井下温度是变化的,当油藏温度发生变化时,如何保障降混效果,也要纳入考虑。
发明内容
本发明的目的是为解决上述现有技术的不足,提供一种降低原油与CO
为了实现上述技术效果,本发明采用下述技术方案:
一种降低原油与CO
本此研究的复配非离子表面活性剂能够有效的增强CO
本发明还提供了上述降低原油与CO
(1)注入:先将复配非离子表面活性剂和超临界CO
(2)焖井:待注入完成后焖井,使得复配非离子表面活性剂能随着超临界CO
(3)驱替:待焖井结束后,注入CO
(4)当日产油量下降至1t/d,结束本轮次的生产,重复步骤(1)至步骤(3),直至累计产油量达到预期值停止采油。
优选的,复配非离子表面活性剂的质量占储层中原油质量的0.5%-1.3%。
优选的,当储层的温度t介于60℃≤t<75℃,选择注入占储层中原油质量的0.5wt%的复配非离子表面活性剂;当储层的温度介于75℃≤t<90℃,选择注入占储层中原油质量的0.8wt%的复配非离子表面活性剂;当储层温度介于90℃≤t<105℃,选择注入占储层中原油质量的1.0wt%的复配非离子表面活性剂;当储层温度介于105℃≤t≤120℃,选择注入占储层中原油质量的1.3wt%的复配非离子表面活性剂。
优选的,所述步骤(1)中,复配非离子表面活性剂与超临界CO
优选的,所述步骤(2)中,焖井时长为30d。
优选的,所述步骤(3)中,采用近混相驱的驱替方式。经实验验证,近混相驱驱油效率接近混相驱,同时近混相驱注入压力更低,所需成本相较混相驱更少,经济效益更高。
优选的,所述步骤(3)中,CO
优选的,储层类型为C
本发明的有益效果:
(1)本发明提供的降低原油与CO
(2)本发明针对原油组分C
(3)本发明提供的复配非离子表面活性剂具有较大的温度适用性范围,可以在60~120℃范围内选择不同的浓度进行使用,在不同储层温度实现良好的降混效果。
(4)本发明注入时使用的近混相驱能够实现和混相驱几乎相同的采收率,同时采用近混相驱能够在降低混相压力25.35%的基础上,再减少(10%~15%)MMP的注入压力,采用近混相驱所需成本相较混相驱更少,经济效益更高。
附图说明
图1为实验例2不同表活剂降低混相压力程度柱状图;
图2为实验例3复配非离子表面活性剂中Span20和1712氟表面活性剂SMF不同比例降低混相压力程度柱状图;
图3为实验例4复配非离子表面活性剂不同浓度降低混相压力程度柱状图;
图4为实验例6未添加复配非离子表面活性剂的原油采收率柱状图;
图5为实验例6添加1.0wt%复配非离子表面活性剂的原油采收率柱状图;
图6为模拟例1未添加表活剂的可视化油气混溶情况模拟图;
图7为模拟例1添加1.0wt%复配非离子表面活性剂的可视化油气混溶情况模拟图。
具体实施方式
降低原油与CO
具体的实施方案包括以下步骤:
(1)注入:将体积比为1:(100-120)的降混剂SF和超临界CO
(2)焖井:待注入完成后焖井30d,使得SF能随着超临界CO
(3)待焖井结束后,注入CO
(4)当日产油量下降至1t/d,结束本轮次的生产,重复步骤(1)至步骤(3),直至累计产油量达到预期值。
当储层的温度t介于60℃≤t<75℃,选择注入占储层中原油质量的0.5wt%的复配非离子表面活性剂;当储层的温度介于75℃≤t<90℃,选择注入占储层中原油质量的0.8wt%的复配非离子表面活性剂;当储层温度介于90℃≤t<105℃,选择注入占储层中原油质量的1.0wt%的复配非离子表面活性剂;当储层温度介于105℃≤t≤120℃,选择注入占储层中原油质量的1.3wt%的复配非离子表面活性剂。
实验例1
实验用油碳数分布测定
实验用油来源:某低渗油藏原油。
表1
表1是原油组分测定后给出的C
实验例2
利用界面张力消失法筛选非离子降混剂
一、实验目的
测试八种表面活性剂加入原油后的IFT(平衡界面张力)随压力变化,利用界面张力消失法测原油中加入不同表活剂后的MMP,并计算降混率。
二、实验条件
(1)实验温度:90℃;
(2)实验用气:二氧化碳,纯度99.99%,青岛信科远科技有限公司生产;
(3)实验用非离子表面活性剂:1712氟表面活性剂SMF是一种具有高表面活性的非离子氟化表面活性剂,可有效降低油气的IFT。购自福建三美新材料科技有限公司有限公司。FCO-80是一种非离子型氟表面活性剂,易溶于酮类、卤代烃类等有机溶剂。具有极高的表面活性、热稳定性、化学稳定性和较好的相容性。表面活性剂FCO-80可以降低气液IFT,增强油基体系的分散性、流平性和润湿性;因此,它们也被广泛应用于清洗、涂装等行业,购自中国广州杰路华生物科技有限公司。Span20/60/80通常用作气相色谱的固定液、乳化剂和润湿剂,购自国药有限公司;APEO(烷基酚聚氧乙烯醚),临沂亿群化工,含量99%;AEO-9(脂肪醇聚氧乙烯醚)购自于无锡桑德瑞科技发展有限公司,活性物含量≥99%,为无色透明液体;SPO-15(脂肪醇聚氧丙烯醚),购自江苏省海安石油化工厂。
(4)实验用油:实验例1使用原油;
(5)实验仪器:Tracker-H界面张力仪,法国TECLIS公司生产,最高工作压力20MPa,最高工作温度200℃。
三、实验步骤:1)清洁管线、高温高压反应釜。2)针管中吸入去离子水,在常温常压下对界面张力仪进行校正。3)连接实验仪器,加热高温高压反应釜至实验温度(90℃),注入CO
四、实验结果与分析
每种非离子表面活性剂以1wt%浓度加入到原油中,测得原油的降混率(见图1)。从结果可以得出,SMF和Span20具有最佳的降混效果能够达到15.42%和15.76%的降混率。因此最终选择1712氟表面活性剂SMF和Span20进行后续的复配。
实验例3
Span20和1712氟表面活性剂SMF不同比例的复配
一、实验目的:测试Span20和1712氟表面活性剂SMF以总质量浓度为1wt%(复配非离子表面活性剂占原油总质量的比例,下同),不同质量例加入原油后的IFT(平衡界面张力)随压力变化,利用界面张力消失法测原油中加入不同比例表活剂后的MMP,并计算降混率。
二、实验条件
(1)实验温度:90℃;
(2)实验用气:二氧化碳,纯度99.99%,青岛信科远科技有限公司生产;
(3)实验用非离子表面活性剂:Span20,、1712氟表面活性剂SMF;
(4)实验用油:实验例1使用原油;
(5)实验仪器:Tracker-H界面张力仪,法国TECLIS公司生产,最高工作压力20MPa,最高工作温度200℃。
三、实验步骤:
与实验例1的步骤相同。
四、实验结果与分析
如图2所示,通过以2:8、3:7、4:6、1:1、6:4、7:3、8:2七个质量例的复配,最终测定Span20和1712氟表面活性剂SMF以总质量浓度为1wt%,Span20与SMF质量比为1:1时具有25.35%的降混率,降混效果最好。而且复配后得到的SF能够实现的降混率,远高于Span20或SMF单独使用时能够实现的降混率,这说明两者的复配实现了协同作用,促进了SF进一步提升降混率。
实验例4
Span20和1712氟表面活性剂SMF不同浓度的复配
一、实验目的:测试等质量比Span20和1712氟表面活性剂SMF,以不同质量浓度加入原油后的IFT(平衡界面张力)随压力变化,利用界面张力消失法测原油中加入不同比例表活剂后的MMP,并计算降混率。
二、实验条件
(1)实验温度:90℃;
(2)实验用气:二氧化碳,纯度99.99%,青岛信科远科技有限公司生产;
(3)实验用非离子表面活性剂:Span20,1712氟表面活性剂SMF;
(4)实验用油:实验例1使用原油;
(5)实验仪器:Tracker-H界面张力仪,法国TECLIS公司生产,最高工作压力20MPa,最高工作温度200℃。
三、实验步骤:
与实验例1的步骤相同。
四、实验结果与分析
如图3所示,通过将质量浓度为0.25%、0.5%、0.8%、1.0%、1.3%、1.5%六个浓度区间的复配非离子表面活性剂与原油混合最终测定,当等质量Span20和1712氟表面活性剂SMF复配成SF后,在实验条件限定为90℃时,原油中加入质量浓度为1.0wt%的复配非离子表面活性剂时,降混效果最好,降混率为25.35%。
实验例5
利用界面张力消失法测定0.5wt%、0.8wt%、1.0wt%以及1.3wt%SF复配表活剂的温度适应性研究
一、实验目的:测试不同温度下、不同浓度的SF降低混相压力程度。
二、实验条件
(1)实验温度:60℃、75℃、90℃、105℃、120℃;
(2)实验用气:二氧化碳,纯度99.99%,青岛信科远科技有限公司生产;
(3)实验用非离子表面活性剂:0.5wt%SF、0.8wt%SF、1.0wt%SF以及1.3wt%SF;
(4)实验用油:实验例1使用原油;
(5)实验仪器:Tracker-H性界面张力仪,法国TECLIS公司生产,最高工作压力20MPa,最高工作温度200℃。
三、实验步骤:
将不同浓度的SF加入到原油中充分搅拌后,放置于烘箱内恒温一段时间,确保表活剂均匀分散在原油中,之后对原油样品进行IFT不同温度下的IFT随压力变化测试。
四、实验结果与分析
在温度较高时,油气分子的能量更高,分子之间的作用力更加剧烈,因此需要更多的表活剂分子参与,才能够达到较好的降混效果。但是当温度较低时,油气分子的作用力减弱,过量的表活剂分子反而会结合CO
表2
实验例6
利用一维岩心驱替实验测定原油中添加1wt%表活剂SF后不同压力下的采收率变化
一、实验目的:测试添加表活剂SF之后近混相到混相压力的采收率变化情况,以验证表活剂SF在实际开采过程对原油采收率的增加幅度。
二、实验条件
(1)实验温度:90℃;
(2)实验用气:二氧化碳,纯度99.99%,青岛信科远科技有限公司生产;
(3)实验用非离子表面活性剂:1.0wt%SF;
(4)实验用油:实验例1使用原油;
(5)实验岩心:天然岩心,水测渗透率30~40mD;
(6)实验仪器:岩心夹持器、回压阀、柱塞泵、压力采集器,中间容器;
(7)驱替压力点:驱替实验设计原油中添加和未添加表活剂SF两组对照实验,每组实验设置5个驱替压力点。同时每组实验选定三个非混相压力点、一个近混相压力点和一个混相压力点。
未添加表活剂SF的原油和CO
同样原油中添加表活剂SF之后,原油和CO
三、实验步骤:
(1)岩心抽真空饱和水,测孔隙体积以及水测渗透率;
(2)在实验温度下进行油驱水,测定岩心含油饱和度及束缚水饱和度;
(3)注CO
四、实验结果与分析
未加入表活剂之前,近混相和混相驱采出程度分别为78.06%和81.38%(见图4),加入表活剂SF之后,CO
模拟例1
利用分子模拟软件测试原油中添加1wt%SF后,表活剂SF的降低混相压力微观机理一、模拟目的:通过模拟手段从分子尺度直观的看到加入表活剂的混溶情况
二、模拟条件
(1)模拟温度:90℃;
(3)实验用非离子表面活性剂分子式:Span20:C
三、模拟步骤:
(1)首先利用Visualizer Tools模块构建油相分子,CO
(2)后利用AC模块建立了由油相盒子、CO
(3)其中实际原油C
(4)模型采用等温等压系综(constant temperature and pressure ensemble,NPT)。系综内粒子数、温度与压力恒定不变。其中系统的温度由Nosé-Hoover温度控温方法控制,压力由Berendsen方法控制。
四、模拟结果与分析
模拟的可视化结果中,红色的代表CO
通过分析添加表活剂分子之后的油气相互作用能可以得知:未添加表活剂的油气体系的平均相互作用能为-1002.29kCal/mol,在加入Span 20、1712氟表面活性剂SMF和SF后体系的平均相互作用能分别为-1128.75kCal/mol、-1252.68kCal/mol、-1519.17kCal/mol。单独加入复配表活剂的一种时,油气之间的相互作用能小于加入复配表活剂的油气相混作用能,所以复配表活剂能够更加有效促进油气分子之间的相互作用,促进油气混溶。
之后又研究了表面活性剂与CO
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