在油井增產中選擇表面活性劑的方法技術

一種確定在地層中使用表面活性劑的適用性的方法，可包括：在所述地層中采集水；提供至少兩種表面活性劑；以及將每種所述表面活性劑與地層水混合以形成表面活性劑／水樣本。所述方法還可以包括：確定每種表面活性劑與所述地層水的可溶性；比較每種表面活性劑與其它表面活性劑的可溶性；以及基于每種表面活性劑與其它表面活性劑相比在所述地層水樣本中的可溶性，將可溶性性能值分配給每種表面活性劑。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本公開總體上涉及在油氣開采中用于壓裂地下地層的壓裂液的領域。本公開尤其涉及選擇在壓裂液中使用的表面活性劑的方法。
技術介紹
液力壓裂是一種用于在開采地層中產生額外的滲透性以增強油氣朝向井筒(wellbore)的流動的地層增產(stimulation)技術。通常,在液力壓裂操作過程中，使用高液壓壓力來壓裂地下地層，產生裂縫以有利于增強油氣的流動。經常使用支撐劑(proppant)來使在壓裂操作中產生的裂縫保持打開。壓裂液包括許多成分，并且通常為水基的。這些成分通常包括酸、生物殺傷劑(biocides)、破碎劑(breakers)、腐蝕抑制劑、減摩劑(friction reducer)、凝膠、鐵控制化學物質、氧清除劑、表面活性劑(surfactant)和阻垢劑。用于選擇表面活性劑的常規選擇方法集中于表面活性劑的一個或兩個屬性。特別是對非常規的石油和天然氣井場(Play)而言，選擇用于液壓壓裂的表面活性劑的功效取決于許多因素，包括地層特性、油的類型、貯層溫度、以及壓裂液中的其它組分。需要為特定用途的壓裂液確定表面活性劑的功效的方法。
技術實現思路
本文描述的方法通常涉及石油和天然氣開采領域。尤其描述了選擇用于壓裂液的表面活性劑的方法。在本專利技術的一個實施例中。【附圖說明】通過結合附圖閱讀下列詳細描述，將最佳地理解本專利技術。需要強調的是，根據業內一貫做法，不按比例繪制各種特征。事實上，為了討論的清楚起見，可任意地縮小各種特征的尺寸。圖1是根據本專利技術的一個或多個方案，隨時間變化的動態表面張力的測量值的模型的示例；圖2是根據示例2的各種表面活性劑的擴散系數的曲線圖。圖3是根據示例3比較非乳化表面活性劑和弱乳化表面活性劑的相分離速率的曲線圖。圖4示出根據示例3非乳化表面活性劑和弱乳化表面活性劑的液滴尺寸分布。圖5是示出油氣田示例的開采表。【具體實施方式】 下面的公開內容不限于所描述的實施例、版本或者示例，其被包括進來以使本領域普通技術人員在將本專利中的信息與可用的信息和技術相結合時能夠制造和使用所公開的主題。本文所使用的各種術語如下所示。在下面不對在權利要求中使用的術語定義的情況下，應對術語給予相關領域技術人員所給予該術語的最寬泛的定義，如在提交時印刷出版物和發行的專利中所反映的。此外，除非另有說明，本文所述的所有化合物可以是取代化合物或非取代化合物，并且化合物的列表包括其衍生物。此外，各種范圍和/或數值限制可以明確陳述如下。應當認識到，除非另有說明，有意使端點可以互換。此外，任何范圍包括落入明確說明的范圍或限制內的相似幅值的迭代范圍。例如，如果詳細描述提到的范圍為從I至5，則該范圍包括該范圍內的所有迭代范圍，例如包括1.3-2.7或4.9-4.95。本公開描述了可以執行用以為壓裂液選擇特定表面活性劑的許多測試。在一個實施例中，使用所有的測試。在其它實施例中，可以執行選擇的測試。這些測試可以以任何順序執行，并且在下面描述的順序是非限制性的。這些測試包括:1.水溶性一可以測試表面活性劑看該表面活性劑是否可溶于水。水溶性測試可幫助選擇表面活性劑，以確定該表面活性劑是否能夠沿水邊(water front)的前緣移動并到達巖層的內部；2.乳化傾向(emulsion tendency) —可以執行對含有表面活性劑的油和水的視覺檢查，并可以確定乳化液滴(droplet)尺寸和ζ電勢(zeta potential),以獲知表面活性劑在水乳液中產生弱油 或瞬態油的傾向。3.油氣和表面活性劑溶液之間的界面表面張力測量。4.表面活性劑進入巖層的潤濕性自發吸脹(wettability-spontaneousimbibitions)5.采油率(oil recovery) 一在采油率測試中,可以使被破碎的地層芯或鉆屑飽和有來自相同地層的原油，并且使表面活性劑溶液通過填充在玻璃柱中的地層芯。收集流出物并可以量化各種表面活性劑的采油率。6.對支撐劑的吸附性一在壓裂操作中，一些表面活性劑分子可以被吸附在支撐劑的表面上而未到達儲層的內部。這個測試是量化因支撐劑損耗多少表面活性劑分子。現在將更詳細地說明上述每個測試。1.水溶性可溶于水或可分散于水中的表面活性劑可以更容易地到達地層的內部。因為表面張力梯度或吉布斯-馬蘭哥尼效應(Gibbs-Marangoni effect),所以表面活性劑從低表面張力的區域擴散到高表面張力的區域，表面活性劑可保持在水邊的前端并且進一步穿透地層。在該測試中，通常使用來自地層的新鮮水或源水(source water)并將不同濃度的所選擇的表面活性劑添加到水中。如果表面活性劑是可溶的或可分散的，則水通常保持清澈或輕微渾濁。如果不溶，則水通常會變為混濁或不透明的。在表面活性劑為不溶性的某些情況下，可能會發現沉淀物。傳統的親水-親脂平衡(hydrophile-lipophile balance, HLB)的數字可以用于不含高濃度的二價離子(硬水)和鹽(鹽水)的水，其中具有小于4的HLB值的表面活性劑不溶，除此以外，濁度計可以用于監測溶液的混度或濁度。2.乳化傾向頁巖井場經常具有少孔性及超低滲透性。在某些情況下，滲透性可以在納達西(nanodarcies)或毫達西范圍中。因此，可以限定和/或限制從儲層的內部遷移到液力壓裂過程中產生的人工支撐裂縫的油分子的流動路徑。在某些實施例中，可能需要表面活性劑來使由大量水導致的地層破壞最小化并提高石油和天然氣的產量。通常，使用非乳化性表面活性劑，使得產生更少的油/水乳液。然而，在本公開的一個實施例中，可以使用弱乳化表面活性劑來提高地層的產量。在本公開的一個實施例中，乳化測試用于通過用動態光散射測量監測乳化來量化相分離速率(phase separation rate)和乳化液滴尺寸分布。然后，可以篩選表面活性劑以去除分離得太快的表面活性劑，其具有大于10微米的液滴尺寸和松散的分布，從而可能導致較差的油氣田產量。3.界面表面張力動態和靜態的表面張力是通常確定空氣/氣體與表面活性劑溶液之間的表面張力的表面活性劑的兩個物理性質。不管是空氣/液體還是固體/液體界面，表面活性劑都從溶液主體行進到界面。表面活性劑的行進速度在產生新界面的過程中起著非常重要的作用。 動態表面張力的測量值可以記錄表面張力隨著時間的減少。動態表面張力可能涉及諸如發泡、氣泡動力學、增溶和去垢性、乳化液滴尺寸以及薄膜穩定性等過程。如果不被理論所束縛，據信隨著時間的推移，有足夠的時間可用于更多的表面活性劑分子行進到界面并積聚在界面上。這些分子可緊緊地包裹在界面上，從而降低不互溶的兩相之間的表面張力。圖1示出通過使用諸如Kruss BP100等氣泡壓力張力計的典型的測量值。與此效應相關的更多的測量可以是表面活性劑的向界面的運動是否主要為擴散。可以確定特征時間并向回關聯到表面活性劑的擴散系數。降低表面活性劑溶液與原油或凝析油(condensate)之間的界面表面張力(IFT)使得能夠調動孔隙空間內的油滴。IFT通常直接與乳化液滴尺寸成正比，即，IFT越低，乳化液滴尺寸越小。油乳化液滴通常優選必須小于10微米，使得其可以從頁巖地層的微小孔隙空間逸出。通過使用帶Kruss KlOO的環或板的方法來測量IFT。為了對表面活性劑本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種確定在地層中使用的表面活性劑的適用性的方法，包括：在所述地層中采集水；以及提供至少兩種表面活性劑；將每種所述表面活性劑與地層水混合以形成表面活性劑／水樣本；確定每種表面活性劑與所述地層水的可溶性；比較每種表面活性劑與其它表面活性劑的可溶性；以及基于每種表面活性劑與其它表面活性劑相比在所述地層水樣本中的可溶性，將可溶性性能值分配給每種表面活性劑。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2011.09.15 US 61/573,9671.一種確定在地層中使用的表面活性劑的適用性的方法，包括: 在所述地層中采集水；以及 提供至少兩種表面活性劑； 將每種所述表面活性劑與地層水混合以形成表面活性劑/水樣本； 確定每種表面活性劑與所述地層水的可溶性； 比較每種表面活性劑與其它表面活性劑的可溶性；以及 基于每種表面活性劑與其它表面活性劑相比在所述地層水樣本中的可溶性，將可溶性性能值分配給每種表面活性劑。2.根據權利要求1所述的方法，其中用濁度計執行所述確定每種表面活性劑的可溶性的步驟，并且通過比較所述表面活性劑水樣本的濁度百分比來執行所述比較每種表面活性劑的水溶性的步驟。3.根據權利要求1所述的方法，還包括: 確定每種表面活性劑/水樣本的擴散系數； 比較每種表面活性劑/水樣本的擴散系數；以及 基于與其它表面活性劑相比的相應表面活性劑/水樣本的擴散系數，將擴散系數性能值分配給每種表面活性劑。4.根據權利要求3所述的方法，其中所述確定擴散系數的步驟包括: 由擬合下式的數據確定特征時間Td與平衡表面張力Yeq:1f* 5.根據權利要求1所述的方法，還包括: 在所述地層中采集原油； 將所述原油與所述表面活性劑混合，以形成原油/表面活性劑樣本； 機械攪拌所述原油/表面活性劑樣本； 確定每個原油/表面活性劑樣本的相分離速率； 比較每個原油/表面活性劑樣本的相分離速率；以及 基于與其它表面活性劑相比的相應原油/表面活性劑樣本的相分離速率，將相分離速率性能值分配給每種表面活性劑。6.根據權利要求5所述的方法，其中所述確定所述相分離速率的步驟包括: 通過以下曲線的斜率計算所述相分離速率 Λ透射或反向散射=f (時間)。7.根據權利要求1所述的方法，還包括: 提供飽和有來自所述地層的石油的來自所述地層的被破碎的巖芯柱； 為每種表面活性劑形成表面活性劑溶液； 為每種表面...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐亮，付強，
申請(專利權)人：多化學集團有限責任公司，
類型：發明
國別省市：美國;US