一種利用表面活性劑提高二氧化碳驅(qū)油采收率的方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及二氧化碳驅(qū)油助劑技術領域，特別是涉及一種表面活性劑用于提高二 氧化碳驅(qū)油采收率的方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，由于人類對煤、石油、天然氣等化石燃料的過度依賴，工業(yè)和人類生活過 程中產(chǎn)生的溫室氣體排放量日益增加，由此導致的溫室效應正在嚴重威脅著人類賴以生存 的環(huán)境。在人類排放的溫室氣體中，65%以上為二氧化碳，這些二氧化碳中又有大約69%是 與能源供應和使用相關的。如何既能實現(xiàn)溫室氣體的減排，又能滿足人類日益增長的能源 需求成為國際社會面臨的一個重大問題。
[0003] 二氧化碳驅(qū)油技術是一種將超臨界的二氧化碳流體（二氧化碳臨界點為壓力 7. 4MPa，溫度31. 2°C )作為驅(qū)油劑注到油藏中，利用注入的二氧化碳能夠降低原油粘度、改 善油水流度比、使原油體積膨脹、增加油藏能量的特性，在一定條件下可實現(xiàn)混相驅(qū)替，從 而達到擴大波及程度、提高油藏采收率的目的，能將原始石油地質(zhì)儲量采收率增加20%，目 前已成為實現(xiàn)提高原油采收率的三次采油技術的重要技術之一。2014年在產(chǎn)提高采收率項 目中，二氧化碳驅(qū)油項目約占38. 9%，其中美國項目最多，年總產(chǎn)量為3890. 2萬噸，目前占 美國總原油產(chǎn)量的6%。
[0004] 室內(nèi)實驗及現(xiàn)場實踐表明，混相驅(qū)（驅(qū)替過程中油藏壓力高于原油與二氧化碳的 最小混相壓力）會比非混相驅(qū)（驅(qū)替過程中油藏壓力低于原油與二氧化碳的最小混相壓 力）采出更多的原油，一般情況下，混相驅(qū)比非混相驅(qū)采收率高5% -10%左右。要想實現(xiàn) 混相驅(qū)，地層壓力要高于二氧化碳與原油的最小混相壓力。然而國內(nèi)部分油田由于受到地 層原油重質(zhì)成分多和溫度高的限制，導致二氧化碳與原油的最小混相壓力偏高，無法達到 混相驅(qū)，影響驅(qū)油效果。雖然可以通過多注少采的方式提高地層壓力（多注二氧化碳少采 原油），但提高的幅度有限，還會影響油田產(chǎn)量。
[0005] 由于存在以上問題，二氧化碳驅(qū)油目前還不能廣泛應用。
[0006] 在驅(qū)油領域，表面活性劑在表活劑-堿-聚合物三元復合驅(qū)中被廣泛使用。在二 氧化碳驅(qū)中，CN103867169A公開了 "氣溶性表面活性劑用于二氧化碳驅(qū)油流度控制中的方 法"，該技術將氣溶性表面活性劑與超臨界二氧化碳按質(zhì)量分比為〇. 1%~1.5%的比例混 合均勻，混合時的壓力為7~20MPa，溫度為40°C~90°C，然后注入油藏中。該技術首次將 氣溶性表面活性劑應用于二氧化碳驅(qū)油中，但需選用氣溶性表面活性劑脂肪醇聚氧乙烯聚 氧丙烯醚（2EH-P05-E09)或壬基酚聚氧乙烯醚（TX-15)，利用該類表面活性劑進行地下起 泡控制二氧化碳流度，可以擴大波及體積，但不能提高驅(qū)油效率，對原油采收率的提高幅度 不明確，且表面活性劑的使用條件和選擇條件苛刻，對于那些二氧化碳與原油最小混相壓 力偏高的油田仍然不能適用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 本發(fā)明的目的在于提供一種能降低二氧化碳與原油最小混相壓力，經(jīng)濟實用的提 高二氧化碳驅(qū)油采收率的方法。
[0008] -種利用表面活性劑提高二氧化碳驅(qū)油采收率的方法，其特征在于，步驟如下：
[0009] 將表面活性劑與二氧化碳在二氧化碳超臨界條件下混合均勻形成表面活性 劑-二氧化碳復合驅(qū)油劑，將該復合驅(qū)油劑注入油藏中；復合驅(qū)油劑中表面活性劑質(zhì)量濃 度小于表面活性劑在該條件下在超臨界二氧化碳中的溶解度。
[0010] 以上方法中，所述超臨界條件為壓力8MPa，溫度為50°C。所述表面活性劑為含有 親二氧化碳基團的表面活性劑，所述親二氧化碳基團包括全氟醚、全氟烷烴、硅氧烷、叔胺、 脂肪醚、炔醇和炔二醇等。所述的表面活性劑包括硅醚類表面活性劑和聚醚類表面活性劑； 硅醚類表面活性劑選自烯丙基聚乙二醇（HMTS)、三聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷（NTS-3)、 七聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷（NTS-7)、十二聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷（NTS-12)和十六 聚氧乙烯基七甲基三硅氧烷（NTS-16)中的一種或幾種；聚醚類表面活性劑選自十四醇五 聚氧乙烯醚（C14 (5))、十六醇三聚氧乙烯醚（C16 (3))、十六醇五聚氧乙烯醚（C16 (5))和三 聚乙二醇聚貝特十六醇醚（GC16(3))中的一種或幾種。
[0011] 具體的，以上方法在壓力8MPa，溫度為50°C條件下，所述不同表面活性劑在超臨 界二氧化碳中的溶解度在〇. 205wt%~9. 98wt%變化，表面活性劑與二氧化碳的質(zhì)量比為 0. 00061~0. 00338份至對應表面活性劑所述溶解度：1。不同的表活劑與二氧化碳的配比 在0. 00061~0. 00338 :1的數(shù)值范圍內(nèi)變化，同一表活劑與二氧化碳的配比上限為其在二 氧化碳中的溶解度。例如，表面活性劑為十六醇五聚氧乙烯醚（C16(5))時，依據(jù)表1數(shù)據(jù)， 其與二氧化碳可按質(zhì)量比為〇. 00061~0. 363 :1混合，混合壓力為8MPa，溫度為50°C。其 他表面活性劑與二氧化碳的混合比例也同樣可依表1所列數(shù)值確定范圍。
[0012] 本發(fā)明另一目的在于提供一種二氧化碳驅(qū)油中使用的驅(qū)油劑，為前面方法中提到 的表面活性劑-二氧化碳復合驅(qū)油劑。
[0013] 該驅(qū)油劑的制備方法，是將表面活性劑與二氧化碳在二氧化碳超臨界條件下混合 得到表面活性劑-二氧化碳復合驅(qū)油劑。
[0014] 利用該驅(qū)油劑，本發(fā)明提供一種二氧化碳驅(qū)油的方法，是對未開發(fā)油藏（水驅(qū) 前），使用所述驅(qū)油劑在油藏驅(qū)替壓力和溫度下進行注入，注入體積一般為1.0PV;所述驅(qū) 替壓力和溫度大于二氧化碳超臨界條件。
[0015] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下特點：
[0016] 本發(fā)明提供了一種利用表面活性劑提高二氧化碳驅(qū)油采收率的方法，通過室內(nèi)實 驗優(yōu)選出能降低二氧化碳與原油最小混相壓力的表面活性劑，在注入的二氧化碳中加入該 表面活性劑，進行二氧化碳驅(qū)油作業(yè)，提高二氧化碳驅(qū)油采收率。本發(fā)明優(yōu)選出的表面活性 劑因帶有親二氧化碳官能團，與二氧化碳具有良好的親和性，親二氧化碳官能團包括全氟 醚和全氟烷烴、硅氧烷、叔胺、脂肪醚、炔醇和炔二醇等，綜合考慮經(jīng)濟性因素后，優(yōu)選了硅 醚和聚醚這兩種表面活性劑。與二氧化碳中不加表面活性劑的驅(qū)油方法相比，使用本發(fā)明 方法，二氧化碳與原油的一次接觸最小混相壓力能夠下降2. 11-5. llMPa，多次接觸最小混 相壓力能夠下降3. 5-4. 2MPa ;采收率能夠提高17. 31-19. 38個百分點，獲得了較好的提高 采收率效果。
【附圖說明】
[0017] 圖1所示為不加表面活性劑（純C02)最小混相壓力擬合結果圖。
【具體實施方式】
[0018] 在驅(qū)油領域，通常想要實現(xiàn)二氧化碳混相驅(qū)油，就需要提高地層壓力。本發(fā)明中發(fā) 明人變換思路，通過降低二氧化碳與原油的最小混相壓力的方法，使地層壓力高于二氧化 碳與原油的最小混相壓力，從而實現(xiàn)二氧化碳混相驅(qū)油。因為降低二氧化碳與原油的最小 混相壓力降低幅度沒有限制，也不會影響油田產(chǎn)量，因此是提高二氧化碳驅(qū)油采收率較為 可行的研究方向。
[0019] 目前國外油田在實施二氧化碳混相驅(qū)之前會對油藏進行篩選，排除無法實施二氧 化碳混相驅(qū)油的油藏，因此在降低最小混相壓力方面并沒有太多研究；國內(nèi)還處于探索階 段，主要為混相溶劑法：即在注入純二氧化碳前，先注入混相溶劑段塞，混相溶劑采用烷烴 或混合溶劑（石油醚、烷烴混合物、醇的混合物等）。這種方法可以將二氧化碳與原油混相 壓力有不同程度的降低，在一定程度上提高了采收率，但是烷烴加入量較高，導致成本高， 帶來的經(jīng)濟效益并不顯著。
[0020] 本發(fā)明不是采用溶劑與二氧化碳混合，而是選用同時具有親水性和較高二氧化碳 親和性的表面活性劑與超臨界二氧化碳混合，得到混合物來代替純二氧化碳作為驅(qū)油劑注 入地下油藏進行驅(qū)油。