一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系及其制备方法和应用

allin2025-05-20  82


本技术属于石油开采,尤其涉及一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系及其制备方法和应用。


背景技术:

1、目前,全球约73%的碳排放来源于能源领域。全球能源相关的二氧化碳排放量约为330亿吨,其中,发达经济体的排放量约占三分之一。从能源相关的二氧化碳排放量来源来看,目前煤炭和石油的燃烧是二氧化碳排放量的主要来源,合计占比在75%左右;从排放部门来看,电力部门、交通运输和工业部门的排放量排名前三。

2、随着温室气体浓度的不断增加,气候变化已成为21世纪全人类共同面对的严峻挑战之一。对此,全球各国纷纷采取气候变化应对行动、制定碳减排目标,“碳达峰、碳中和”已逐渐成为全球议题。

3、二氧化碳驱油是一种提高油田采收率的方法。通常情况下,石油储层中有大量的原油无法通过自然产油机制被开采出来。二氧化碳被注入到油藏中后,它会与原油中的油组分相互作用,使原油变得更流动。从而能够更容易地被抽取出来。这提高了油田的采收率,延长了油田的生产寿命。二氧化碳驱油过程中使用的二氧化碳是来自工业排放源,将其注入油田后,二氧化碳将被永久封存在地下,从而减少了二氧化碳排放到大气中的数量,这有助于减缓气候变化。二氧化碳驱油在ccus中是一种综合应用技术,旨在提高石油采收率的同时,减少温室气体排放。

4、碳捕获、利用和储存结合提高原油采收率(ccus-eor)是目前被认为是一种现实、有效和可行的二氧化碳减排技术,其核心概念是将捕获的二氧化碳气体注入到油田中以提高石油开采效率,并同时永久地封存这些二氧化碳,以减少大气中的温室气体排放。ccus-eor是目前最为现实有效可行的二氧化碳减排技术,可有效支撑化石能源企业绿色低碳持续发展,为国家能源转型和“双碳”目标实现作出重要贡献。二氧化碳驱油技术是一种提高原油采收率的方法,通过将二氧化碳注入油藏以替代原油。然而,二氧化碳的使用效率受到最小混相压力的限制,这是二氧化碳开始与原油混合形成单一相的最低压力。高mmp会限制二氧化碳驱油的应用,因此开发能够降低mmp的化学体系具有重要意义。

5、二氧化碳作为一种高效的驱油溶剂,是目前解决致密油藏、低渗透和超低渗透油藏以及页岩储层能量补充难、采收率低的主要技术。二氧化碳驱油技术作为一种有效提高油田采收率的方法,已在传统油田中得到广泛应用。然而,在致密油藏、低渗透和超低渗透油藏以及页岩储层这些非常规资源中,二氧化碳驱油面临着更为严峻的挑战。其中一个关键问题是由于原油组成中轻烃含量低,二氧化碳驱油过程中的最小混相压力(mmp)较高,在现有地层压力条件下很难实现混相驱替,这限制了二氧化碳在这些特殊油藏中的有效应用。高mmp意味着需要更高的压力才能使二氧化碳与原油混合,形成单一相,进而推动油向生产井移动。然而,在低渗透和超低渗透油藏中,高压力可能导致地层损伤,增加开发风险和成本。此外,页岩储层的特殊性质,如微观裂缝和低孔隙度,也给二氧化碳驱油带来了额外的挑战。

6、二氧化碳驱油只有实现混相驱替时才能获得较好的经济效益。从技术上来说,可以通过降低二氧化碳与原油的最小混相压力来实现混相驱替。

7、因此,开发一种适用于这些特殊条件的化学体系,用于降低二氧化碳驱油的最小混相压力,成为提高非常规油藏二氧化碳驱油效率和可行性的关键。


技术实现思路

1、本技术所要解决的技术问题是克服现有技术中等缺陷,而提供一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系及其制备方法和应用。本发明所提供的体系主要包括聚醚表面活性剂作为主剂,以及醇、酯类和胺类化学剂的优化组合。通过这种特定的组合,该化学体系旨在提高二氧化碳在油藏中的溶解度和分散性,从而降低mmp,提高油田的采收率。

2、本技术采用以下技术方案解决上述技术问题:

3、第一方面:

4、本技术提供一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,包括如下质量百分比的原料:0.01~6%主剂、0.01~2%助溶剂、0.01~2%增溶剂、0.01~3%溶解度调节剂、碱性剂0.01~1%,超临界二氧化碳含量为86~99.95%;

5、其中,所述主剂为醇醚类溶剂;所述为醇系物;所述增溶剂为醇胺;所述溶解度调节剂为羰基化合物。

6、一些实施例中,包括如下质量百分比的原料:0.01~2%醇醚类溶剂、0.01~1%醇系物、0.01~1%醇胺、0.01~1%羰基化合物、碱性剂0.01~2%,超临界二氧化碳93~99.95%。

7、一些实施例中,所述醇醚类溶剂包括乙二醇异丙醚、丁二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇苯醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚中至少一种;

8、所述碱性物质为氢氧化钾、氢氧化钠、碳酸钾、碳酸钠、碳酸氢钠、四硼酸钠、丙胺、丙二胺、甲胺、乙胺、丁胺和苯胺中的一种或多种。

9、所述醇系物包括乙醇、异丙醇、丁醇、乙二醇、丙三醇、己二醇和聚醚三元醇、山梨醇中的至少一种;

10、所述醇胺包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺、丙胺、丙二胺、甲胺、乙胺、丁胺和苯胺中的至少一种;

11、所述羰基化合物包括酯类化合物和/或酮类化合物。

12、一些实施例中,所述酯类化合物包括如甲酸甲酯和/或乙酸乙酯;

13、所述酯类化合物包括醚酯类化合物;较佳地,所述醚酯类化合物包括乙二醇甲醚乙酸酯、乙二醇乙醚乙酸酯、乙二醇丁醚乙酸酯、丙二醇甲醚乙酸酯、二乙二醇乙醚乙酸酯、二乙二醇丁醚乙酸酯、3-乙氧基丙酸乙酯中至少一种;

14、所述酯类化合物包括甲酸甲酯和/或乙酸乙酯;

15、所述酮系物包括饱和酮;较佳地,所述饱和酮包括丙酮、丁酮、甲基乙烯酮、苯乙酮、环己酮中至少一种。

16、一些实施例中,如上所述的用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系的制备方法具体步骤为:将所述主剂、所述助溶剂、所述增溶剂和所述溶解度调节剂混合,即可。

17、一些实施例中,所述混合的温度为30℃;

18、所述混合的时间为1.5~3h;

19、所述混合的转速为800rpm/min。

20、一些实施例中,所述混合在超声下进行,所述超声的频率为20~80khz。

21、本发明还提供一种如上所述用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其由权利要求5~7中的任意一种方法制备而成。

22、本发明还提供一种如上所述用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其用于原油开采中的应用。

23、第二方面:

24、本发明经过研究发现:聚醚表面活性剂作为化学体系的主要组成部分,能够有效降低油水界面的表面张力,增加二氧化碳与原油的界面接触,从而促进二氧化碳的溶解和分散。

25、本发明经过研究发现:醇类化学剂有效的亲二氧化碳基团,它们可以通过氢键与二氧化碳相互作用,使用醇类化学剂可以改善二氧化碳的分散性和渗透性,使其更均匀地进入油藏中,降低驱替前所需的高压力差,醇类化学剂可以增加二氧化碳与原油之间的相容性,使它们更容易混合,这有助于降低mmp,使二氧化碳能够更有效地与原油混合,从而提高二氧化碳的可驱性。醇可以改善二氧化碳与原油之间的相互溶解,降低混相所需的压力。

26、本发明经过研究发现:胺类化合物调节体系的ph值,提高整体稳定性,同时也可以作为二氧化碳的捕获剂,能够与二氧化碳发生化学反应,形成碳酸盐,助于将二氧化碳从气相转移到液相,提高二氧化碳在油中的溶解度,促进二氧化碳的溶解、维持碱性环境、降低油水界面张力等,以达到提高二氧化碳与原油相互作用的效率,从而提高了原油的采收率,同时胺化合物通过在二氧化碳和原油之间形成稳定的乳状液或提高二氧化碳的溶解度,改善二氧化碳与原油的相互作用,从而有效降低混相压力。有助于提高二氧化碳驱油的效率和经济性。

27、本发明经过研究发现:羰基化合物中的碳氧双键可以与二氧化碳形成氢键,从而增强亲二氧化碳性能,还可以增加油藏中原油在二氧化碳溶解度,因醚酯类具有较好的亲油性,能促进二氧化碳与原油的混合,提高了二氧化碳在原油中的溶解度,改善二氧化碳的溶解度和分布、降低原油的黏度和界面张力,从而提高油藏的采收率。

28、本发明经过研究发现:饱和酮提高二氧化碳的溶解度、降低原油黏度、降低界面张力,此外,酮类化合物的存在会改变油藏内的相行为,如促进油相和气相的形成,从而有助于提高二氧化碳在油藏中的分布均匀性,进而提高驱油效率,酮类化合物还能改善油藏的温度和压力条件,使之更适合二氧化碳驱油,尤其是在高温高压的深层油藏中。

29、在符合本领域常识的基础上,上述各优选条件,可任意组合,即得本技术各较佳实例。

30、本技术所用试剂和原料均市售可得。

31、本技术的积极进步效果在于:本技术体系主要包括聚醚表面活性剂作为主剂,以及醇、酯类和胺类化学剂的优化组合。通过这种特定的组合,该化学体系旨在提高二氧化碳在油藏中的溶解度和分散性,从而降低mmp,提高油田的采收率。


技术特征:

1.一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其特征在于,包括如下质量百分比的原料:0.01~6%主剂、0.01~2%助溶剂、0.01~2%增溶剂、0.01~3%溶解度调节剂、碱性剂0.01~1%,超临界二氧化碳含量为86~99.95%;

2.如权利要求1所述的用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其特征在于,包括如下质量百分比的原料:0.01~2%醇醚类溶剂、0.01~1%醇系物、0.01~1%醇胺、0.01~1%羰基化合物、碱性剂0.01~2%,超临界二氧化碳含量为93~99.95%。

3.如权利要求1或2所述的用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其特征在于,所述醇醚类溶剂包括乙二醇异丙醚、丁二醇甲醚、乙二醇乙醚、乙二醇丙醚、乙二醇异丙醚、乙二醇丁醚、乙二醇苯醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚中至少一种;

4.如权利要求3所述的用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其特征在于,所述酯类化合物包括如甲酸甲酯和/或乙酸乙酯;

5.一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系的制备方法,其特征在于,具体步骤为:将所述主剂、所述助溶剂、所述增溶剂和所述溶解度调节剂混合,即可。

6.如权利要求5所述的用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系的制备方法,其特征在于,所述混合的温度为25~80℃;

7.如权利要求5或6所述的用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系的制备方法,其特征在于,所述混合在超声下进行,所述超声的频率为20~80khz。

8.一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其由权利要求5~7中的任意一种方法制备而成。

9.一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系,其用于原油开采中的应用。


技术总结
本发明涉及一种用于降低二氧化碳驱油最小混相压力化学体系及其制备方法和应用,特别是降低二氧化碳驱油过程中的最小混相压力(MMP)。其包括如下质量百分比的原料:0.01~6%主剂、0.01~2%助溶剂、0.01~2%增溶剂、0.01~3%溶解度调节剂、碱性剂0.01~1%,超临界二氧化碳含量86~99.95%;其中,所述主剂为醇醚类溶剂;所述助溶剂为醇系物;所述增溶剂为醇胺;所述溶解度调节剂为羰基化合物;通过这种特定的组合,该化学体系旨在提高二氧化碳在油藏中的溶解度和分散性,从而降低MMP,提高油田的采收率。

技术研发人员:赵法军,刘维凯,李朦,吴景春,杨子安,孙铭泽,张鸿,张磊,王天雨,薛佩勇
受保护的技术使用者:东北石油大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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