一种高温稠油降粘剂及其制备方法和应用与流程

1.本技术涉及一种高温稠油降粘剂及其制备方法和应用，属于油田开采领域。


背景技术：

2.由于大部分生产井经过多年开采，油藏中轻质组分不断采出使得地下原油粘度增高，稠油所占比重加大。稠油具有密度大、粘度高、胶质沥青质含量高、流动性差等特点，因此采收率较低。目前，稠油开发方式以热采为主，包括蒸汽吞吐、蒸汽驱、火烧油层和蒸汽辅助重力泄油等技术。其中，蒸汽吞吐和蒸汽驱技术发展较为成熟，在稠油开采中得到了广泛应用。
3.然而，在注蒸汽开采过程中，一方面由于蒸汽与原油粘度的差异，导致蒸汽注入压力大，蒸汽体积波及系数低；另一方面，注汽后经过开采，地层温度大大下降，稠油粘度会再次增加，导致热采周期较短，开采效率低。伴蒸汽注入高效稠油降粘剂，可以降低注汽压力，减小井筒举升阻力，然而，由于蒸汽的温度较高(最高可达350℃)，因此要求伴汽注入的降粘剂具有较高的耐温性能。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，提供了一种高温稠油降粘剂及其制备方法与应用，该高温稠油降粘剂乳化能力优异，渗透能力强，波及体积大，显著降低了稠油的粘度，大大提高了稠油的采收率。
5.根据本技术的一个方面，提供了一种高温稠油降粘剂，其包括下述重量份的原料组分：表面活性剂35～50份、纳米助剂15～25份、聚合物助剂12～18份和的小分子多元醇16～24份；
6.其中，所述小分子多元醇选自c3
‑
c8的直链烃基多元醇，所述纳米助剂选自纳米cao、纳米zno、纳米caco3或纳米sio2中的至少一种；所述聚合物助剂选自聚醚多元醇、聚酯多元醇或聚丙烯酰胺中的至少一种。
7.可选地，其包括下述重量份的原料组分：表面活性剂40～48份、纳米助剂17～23份、聚合物助剂13～16份和小分子多元醇18～22份；和/或
8.所述小分子多元醇为戊二醇；
9.优选地，所述高温稠油降粘剂包括下述重量份的原料组分：45份表面活性剂、20份纳米助剂、15份聚合物助剂和20份小分子多元醇。
10.可选地，所述表面活性剂包括氟碳表面活性剂或氢碳表面活性剂中的至少一种；
11.优选地，所述表面活性剂包括氟碳表面活性剂和氢碳表面活性剂，其中，氟碳表面活性剂和氢碳表面活性剂的质量比为1.5
‑
2.5：1。
12.更优选地，所述表面活性剂包括氟碳表面活性剂和氢碳表面活性剂，其中，氟碳表面活性剂和氢碳表面活性剂的质量比为2：1。
13.可选地，所述氟碳表面活性剂为羧酸盐类氟碳表面活性剂、磺酸盐类氟碳表面活
性剂或季铵盐类氟碳表面活性剂中的至少一种；
14.优选地，所述羧酸盐类氟碳表面活性剂为全氟烷基醚羧酸钾氟碳表面活性剂，所述磺酸盐类氟碳表面活性剂为全氟烷基醚磺酸钾氟碳表面活性剂，其中全氟烷基醚羧酸钾氟碳表面活性剂与全氟烷基醚磺酸钾氟碳表面活性剂的质量比为0.8
‑
1.5：1。
15.更优选地，所述羧酸盐类氟碳表面活性剂为全氟烷基醚羧酸钾氟碳表面活性剂，所述磺酸盐类氟碳表面活性剂为全氟烷基醚磺酸钾氟碳表面活性剂，其中全氟烷基醚羧酸钾氟碳表面活性剂与全氟烷基醚磺酸钾氟碳表面活性剂的质量比为1：1。
16.可选地，所述氢碳表面活性剂为聚氧乙烯型表面活性剂、多元醇表面活性剂、烷基醇酰胺型表面活性剂或氧化胺型表面活性剂中的至少一种；
17.优选地，所述氢碳表面活性剂为聚氧乙烯型表面活性剂。
18.优选地，所述氢碳表面活性剂为脂肪醇聚氧乙烯醚，所述脂肪醇聚氧乙烯醚的结构通式为r
‑
o
‑
(ch2ch2o)
n
h，r选自c12～c18的包含直链或支链的烷基中的一种。
19.更优选地，所述氢碳表面活性剂为直链c14脂肪醇聚氧乙烯醚。
20.可选地，所述纳米助剂包括纳米cao和纳米caco3，所述纳米cao和纳米caco3的质量比为2
‑
6:1；
21.优选地，所述纳米助剂包括纳米cao和纳米caco3，所述纳米cao和纳米caco3的质量比为4:1。
22.可选地，所述聚合物助剂为聚醚多元醇；
23.优选地，所述聚合物助剂选自聚乙二醇、聚丙二醇或聚醚三元醇中的至少一种。
24.更优选地，所述聚合物助剂为聚醚三元醇。
25.根据本技术的另一方面，提供了一种所述的高温稠油降粘剂的制备方法，其包括以下步骤：包括以下步骤：
26.将所述表面活性剂、纳米助剂、聚合物助剂与小分子多元醇混合，搅拌，混合均匀。
27.根据本技术的又一方面，提供了一种高温稠油降粘剂在稠油油藏开采中的应用，所述高温稠油降粘剂选自上述任一项所述的高温稠油降粘剂和上述制备方法制备的高温稠油降粘剂中的一种；
28.所述稠油油藏的温度为80～200℃，粘度大于1.0
×
104mpa
·
s，相对密度大于0.98g/cm3。
29.可选地，所述稠油油藏的地层水矿化度不低于80000mg/l。
30.可选地，所述高温稠油降粘剂在稠油油藏开采中的应用，其包括以下步骤：
31.(1)第一次向油层中注入高温稠油降粘剂；
32.(2)第一次焖井；
33.(3)向油层中注入蒸汽和高温稠油降粘剂；
34.(4)第二次向油层中注入催化剂；
35.(5)第二次焖井；
36.其中，所述催化剂为有机酸的过渡金属盐。
37.可选地，步骤1)中所述高温稠油降粘剂的注入量为0.05
‑
0.1t/m，注入速度为10
‑
15m3/h，步骤2)中第一次焖井的时间为16
‑
24h，步骤3)中所述蒸汽注入量为5
‑
10t/m，所述高温稠油降粘剂的注入量为0.1
‑
0.2t/m，注入速度为10
‑
15m3/h，步骤4)中催化剂的注入量
为0.05
‑
0.1t/m，注入速度为10
‑
15m3/h，步骤4)中第二次焖井的时间为24
‑
36h。
38.优选地，步骤1)中所述高温稠油降粘剂的注入量为0.08t/m，注入速度为12m3/h，步骤2)中第一次焖井的时间为18h，步骤3)中所述蒸汽注入量为8t/m，所述高温稠油降粘剂的注入量为0.16t/m注入速度为12m3/h，步骤4)中催化剂的注入量为0.08t/m，注入速度为12m3/h，步骤4)中第二次焖井的时间为30h。
39.可选地，所述有机酸的过渡金属盐选自油酸铁、油酸钴、油酸镍、硬脂酸铁、硬脂酸钴或硬脂酸镍中的至少一种；
40.优选地，所述有机酸的过渡金属盐为油酸铁。
41.本技术的有益效果包括但不限于：
42.1.根据本技术的高温稠油降粘剂，乳化能力优异，渗透能力强，波及体积大，显著降低了稠油的粘度，大大提高了稠油的采收率，有良好的推广前景。
43.2.根据本技术的高温稠油降粘剂，通过添加小分子多元醇，增加了降粘剂分子对稠油的渗透能力，破坏油水界面上形成的吸附膜，实现对稠油中胶质和沥青质的快速分散；其次，小分子多元醇与聚氧乙烯型表面活性剂结合使用，油
‑
水界面张力能够接近零，从而使油层更易形成微乳液，降粘效果更加明显。
44.3.根据本技术的高温稠油降粘剂，通过加入特定种类及比例的氟碳表面活性剂，提高了降粘剂的稳定性。该降粘剂的耐温能力强，在50～350℃的温度范围内均具有较好的降粘效果，降粘率均达到80％以上，适用于蒸汽驱稠油热采技术；且该降粘剂耐盐性好，适用于矿化度高于80000mg/l的油藏。
45.4.根据本技术的高温稠油降粘剂，通过加入纳米助剂，使得水包油乳液状颗粒更小，更均匀，从而提高渗流能力，增大波及体积。此外，在降粘剂的渗流过程中，cao遇到地层水生成ca(oh)2，一方面，ca(oh)2与与稠油中的有机酸反应产生表面活性物质，可以作为表面活性剂进一步降低稠油的粘度；另一方面，ca(oh)2作为碱性物质，提高了地层水的ph，增加了岩石表面的负电荷，从而有效减少带负电荷的表面活性剂的吸附，进而减小了带负电荷的表面活性剂在岩石上的滞留损失；本技术的降粘剂中加入了阴离子表面活性剂，即fc
‑
5及fc
‑
15，既提高了降粘剂的耐温能力和抗盐能力，同时在碱性物质的作用下，减小了fc
‑
5及fc
‑
15在岩石上的滞留损失，进一步保证了该降粘剂对稠油的降粘效果，提升了稠油的开采效率；再一方面，向油层中注入蒸汽后，油层受热，原油中硫醇、硫醚等有机硫化物在高温下反应生成硫化氢，地层中含硫矿物在高温下反应生成硫化氢，因此ca(oh)2可以消减硫化氢，避免产出的硫化氢对采油装置或输油管线产出损坏；此外，cao遇到地层水生成ca(oh)2的过程中会放出热量，从而进一步降低稠油的粘度。此外，纳米caco3加入到地层中，可以提高地层水的ph，进一步减少带负电荷的表面活性剂在岩石上的滞留损失。
46.5.根据本技术的高温稠油降粘剂，通过加入具有极性基团的聚合物助剂，利于与稠油中的沥青质、胶质及其他极性物质形成氢键，在蒸汽的作用下，可将沉积在岩石表面的胶质、沥青质及其他重质成分稀释剥离下来，部分拆散平面重叠堆砌而成的聚集体，形成片状分子无规则堆砌、结构松散，空间延伸度变小，从而使沥青质、胶质所形成的空间网络结构破坏，降低了稠油的粘度；此外，聚合物助剂的加入，能够保护表面活性剂，使其不与ca
2
、mg
2
等高价阳离子反应，从而进一步提高该降粘剂的抗盐能力。
47.6.根据本技术的高温稠油降粘剂的制备方法，该制备方法工艺简单，利于操作，生
产成本低。
48.7.根据本技术的高温稠油降粘剂在稠油油藏开采中的应用，首先向油层中注入高温稠油降粘剂，并进行第一次焖井，大幅度降低了近井地带的原油粘度，从而有效降低了蒸汽的注入阻力，增加了蒸汽的热波及范围；继续注入蒸汽和高温稠油降粘剂，蒸汽提高了稠油的温度及流动性，从而进一步提高高温稠油降粘剂的波及体积，使该降粘剂渗流到岩石边缘处，将沉积在岩石表面的胶质、沥青质以其他重质组分稀释剥离下来；注入蒸汽后，油层温度较高，继续注入催化剂，通过催化作用就地改善稠油品质，使重质组分中键能较低的化学键容易断裂，从而使重质组分向含碳数较少的轻质组分转化，永久性的降低稠油粘度，且降粘后的稠油稳定性好、粘度不反弹。
具体实施方式
49.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
50.如无特别说明，本技术的实施例中的原料和催化剂均通过商业途径购买。
51.实施例1降粘剂1#
52.降粘剂1#包含以下重量的组分：15g全氟烷基醚羧酸钾氟碳表面活性剂、15g全氟烷基醚磺酸钾氟碳表面活性剂、15g直链c14脂肪醇聚氧乙烯醚、16g纳米cao、4g纳米caco3、15g聚醚三元醇、20g戊二醇。
53.降粘剂1#的制备方法包括以下步骤：
54.按比例将上述组分加入到搅拌反应釜中，搅拌2h，混合均匀，得到降粘剂1#。
55.实施例2降粘剂2#
‑
19#
56.按照实施例1的制备方法，提供不同种类和含量组成的降粘剂2#
‑
19#，具体见表1。
57.表1
58.[0059][0060]
对比例1降粘剂d1#
‑
d8#
[0061]
按照实施例1的制备方法，提供不同种类和含量组成的降粘剂d1#
‑
d9#，具体见表2。
[0062]
表2
[0063][0064]
实验例1
[0065]
采用以下方法测试所得的高温稠油降粘剂的耐温能力和抗盐能力，测试结果如表3所示：
[0066]
测试用原油：胜利油田某区块原油(50℃下粘度为16750mpa
·
s，密度为0.9921g/cm3)。
[0067]
不同温度下的降粘率测定：首先使用旋转粘度计测出稠油的初始粘度，然后取60g降粘剂加入至反应釜中，在温度50℃至350℃下放置24h后，取出，将冷却至50℃的降粘剂加入至140g稠油中，搅拌乳化20min后，用旋转粘度计测反应后稠油的粘度，计算得到降粘剂对稠油的降粘率。
[0068]
抗盐能力测定：实验室内以分析纯试剂cacl2、mgcl2、nacl、kcl与蒸馏水配制矿化度为100000mg/l的地层模拟水；取5g地层模拟水加入至135g稠油中，搅拌均匀后，加入60g降粘剂，搅拌乳化20min后，用旋转粘度计测反应后稠油的粘度，计算得到降粘剂对稠油的降粘率。
[0069]
表3
[0070][0071][0072]
由表3的结果可知，本技术实施例得到的降粘剂1#
‑
19#乳化能力优异，稳定性高，在50～350℃的温度范围内均具有较好的降粘效果，降粘率均达到80％以上，适用于蒸汽驱
稠油热采技术；且该降粘剂耐盐性好，适用于矿化度高于80000mg/l的油藏。
[0073]
实验例2
[0074]
采用与本实施例1相同种类和含量组成的降粘剂对胜利油田某油井进行了现场降粘实验，该油井的油藏条件如下所述：油藏温度为150℃，油层条件下稠油粘度为15980mpa
·
s，相对密度为0.99g/cm3，现场应用包括以下步骤：
[0075]
(1)向油层中注入高温稠油降粘剂，注入量为0.08t/m，注入速度为12m3/h；
[0076]
(2)将油井焖井18h；
[0077]
(3)向油层中注入蒸汽，注入量为8t/m，并同蒸汽一起注入高温稠油降粘剂，注入量为0.16t/m，注入速度为12m3/h；
[0078]
(4)向油层中注入油酸铁，注入量为0.08t/m，注入速度为12m3/h；
[0079]
(5)将油层焖井30h；然后开井进行原油回采。
[0080]
使用该方法进行稠油开采，油井的平均周期生产时间160天，累计油气比为1.32，平均周期采油量为2520吨。
[0081]
以上所述，仅为本技术的实施例而已，本技术的保护范围并不受这些具体实施例的限制，而是由本技术的权利要求书来确定。对于本领域技术人员来说，本技术可以有各种更改和变化。凡在本技术的技术思想和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。