专利名称:将水压入含粘土类矿物质的蓄流质岩石，特别是压入由砂石、沙子、泥灰质砂石所形成的 ...的制作方法
本发明涉及在含粘土类矿物质的蓄流质岩石中进行的压水的改进方法，特别是在由砂石、砂子和泥灰质砂石、蓄水岩石、地热循环区所形成的碳氢化合物区域中，以及在延伸到更大范围的靠井附近的区域中进行的压水的方法。
众所周知，在蕴藏碳氢化合物的岩石中，经初次开发之后，仍有相当比率，60-75%左右的原始(地质)储量未被开发。为了进一步开发剩余的碳氢化合物，尤其是石油，通常采用从蓄水区输送流质，或者，在大多数情况下，通过适当开凿的井将流质压回。尽管已经精心设计出了多种二次和三次的开发方法，但是至今为止，已经证明简单的再压水(压入水)的方法仍是使用得最多的方法，而且是最廉价的方案。从经济的观点来看，这种方案是很优越的，但是在某些情况下就技术上实现而言，必须考虑到困难，因为压入水的可能性相当大地取决于蓄流质岩石的特性和作为再压水处理的蓄存水的质量。在再压水的第一阶段(在实施之前已相当细致地计划的情况下)就已面临着在技术文献中几乎没有涉及过的问题，即蓄流质岩石与注入的水、相应的水溶液之间的相容性的问题，这种情况下不仅意味着再压入的化学物质由于吸附和降解而遭受损失的事实，而且还要考虑从岩石和流质相遇的时刻算起，岩石的稳定性、粘土类矿物质的状态和稳定性，注入性能的保持，自然平衡(或准平衡)的变化和破坏以及由此而造成的后果问题。
大家还都知道，蓄流质岩石，特别是常常含粘土类矿物质砂子、泥灰质砂子的砂石的渗透性总是依赖于其微孔结构。然而粘土类矿物质的存在使这个简单的情况复杂化，这是由于它们的化学和物理状态主要依赖于离子环境，尤其是在溶胀性粘土类矿物质的情况下，粘土类矿物质不仅改变它们的微孔结构，而且在水相发生离子交换过程中改变了它们的化学状态。2∶1层结构的矿物质粘土具有溶胀能力，这意味着在C轴方向上晶格尺寸的增加或减少，而此变化又依赖于在粘土类矿物质的层结构中是哪种离子占有(结合)自由负电荷。如果粘土类矿物质的显著溶胀导致其分散，显然，岩石的流体动力学性能也必将受到不利的影响。
通过从这方面来分析问题，可以说除了某些气体的再压入过程(例如乙烷，富乙烷气体等)，几乎在所有情况下，吸附现象的控制和由于粘土类矿物质溶胀和结构破裂引起的有害的流体动力学效应的消除都应省掉。众所周知，我们不能单纯地只涉及离子交换、吸附、分散或者是静电分散，因为这些过程都是同时发生的，因而有利地调整它们可以产生各种各样的效果。结果是，若我们谈及粘土类矿物质的变化和改性，似乎是统一地说粘土效应比较方便，而降低、控制(排除)其作用都可广义地称为抑制。
非常明显，在所有流质注压的过程中，尤其是当压入水或水溶液的时候，在井周围地带的自然离子平衡将受到干扰;粘土类矿物质也参与上述平衡状态的干扰，而且在比较大的程度上，被压入的水，相对粘土类矿物质，越带有体系原有的离子背景，相容性越差。鉴于此原因，在每个再压过程之前仔细分析粘土类矿物质和岩石-液体的自然平衡状态是极其重要的。
本发明的目的就是要排除上述缺点，也就是改进将水压入含粘土类矿物质的蓄流质岩石(其中含碳氢化合物区域)中的过程，与众所周知的工艺过程相比，本方法的特点是有好得多的效果。
本发明的任务是在蓄流质岩石与注入水或水溶液之间建立尽可能好的相容性。
本发明是以这样的认识为基础的，就上述任务能够全部解决而论，若分别控制了存在于蓄流质岩石的粘土类矿物质各种变化的活性，所谓粘土效应的抑制即能实现。
上述任务通过应用我们在前序中所说明的工艺过程已得到解决，其特点在于，连续或断续地将其中水合阳离子直径最好在0.13和0.15nm之间、配位数为12的化合物注入蓄流质岩石，化合物最好是钾、和/或铵、和/或锆盐，而且根据蓄流质岩石的粘土含量，通过使用上述盐的溶液，稳定蓄流质岩石，溶液浓度为0.1÷500g/l，较有利为0.1-300g/l，相对于以米为单位的岩石的竖直尺寸，溶液的用量为0.5-500m3，最好是50-3000m3。
为了简化技术，我们认为以下作法有利，为稳定蓄流质岩石而注入的钾、和/或铵、和/或锆盐的总量不是以一个恒定的浓度注入，而是以比例范围为K+∶NH+4＝0.01÷500;K+∶Zro2+＝0.01-300;(K++NH+4)∶Zro2+＝0.01-300的上述离子的混合物注入，用连续或逐步地增加或减少的方式调整比例，在由两个或两个以上较小的塞子组成的循环中，使用或者不使用插入分隔流质的塞子，连续或断续地增加或减少浓度等级。
为达到提高产率的目的，我们这样进行，将为稳定蓄流质岩石而注入的钾、和/或铵、和/或锆的化合物与水蒸气，或水蒸气和有机化合物蒸气的混合物，水蒸气和/或气体一起，用一个或多个塞子，以一恒定的和/或连续或逐步地增加和/或减少的浓度，连续或断续地注入。
为了进一步提高本工艺过程的产率，我们认为以下做法有利，稳定蓄流质岩石的钾、和/或铵、和/或锆的化合物以水溶液和/或以水蒸气相的形式，连续或断续地，结合使用一个或多个水的和/或气体/蒸气的循环引进蓄流质岩石。
从按本发明的工艺过程来看，我们认为以下做法是首选的，稳定蓄流质岩石的钾、和/或铵、和/或锆的化合物，用一个或多个注入塞子，通过使用或不用插入进一步分隔流质的塞子，以连续或逐步地增加或减少的浓度，在适当的有机溶剂或有机溶剂的混合物和/或有机和无机溶剂的混合物和/或适当的分散体形式中，连续或断续地被注入蓄流质岩石。
不必详细说明抑制粘土效应的全部机理或检验因此可能产生的全部变化，我们认为，且可证明，用将水相化合物引入粘土矿物质的方法，有利地影响粘土效应，相应地减少粘土的分散作用以及因此而消除粘土效应都是可能的，这是由于它们具有的水合离子直径，高的配位数和水合能，能够使其永久地嵌入溶胀的粘土类矿物质的结构穴道之中，这就改变了其结构特性。为此目的，使用了具有0.13和0.15nm之间的水合直径和配位数为12的阳离子。众所周知，交换处理时存在的离子，以及电荷的数目和位置首先限定了粘土类矿物质的离子交换和吸附性能。如(SiO4)四面体始终表现四个外部负电荷。如果在交换过程中这些电荷被足够多的阳离子所抵消，那么就不可能有外来离子的打入。这种情况下，自然在C轴方向没有结构上的变化发生，因而也没有溶胀现象。被固定的离子在层结构中引起一个相当强的“收缩”作用(Na+和Ca2+的配位数为6，但是K+和NH+4离子的配位数为12，因而后者被固定)，从而稳定粘土结构。
在本发明的工艺过程的抑制粘土效应的意义上，各种水溶性有机或无机盐均可使用，只要在离解过程中它能保证提供用于抑制作用的适当质量和浓度的阳离子。粘土效应最好是以这种方式来抑制根据实验室初步实验的选择，配制抑制盐溶液，其后将其以0.05-0.7，最好是0.05-5孔体积(VP)的量压入层结构，随后马上压水。使用的抑制盐的浓度依赖于在抑制过程中所达到的离子固定程度，最好使用一标准溶液(最大5.0-最小0.01，最好是最大3.0-最小0.01)。
在用抑制剂处理的作用下，单位晶格在C轴方向上收缩，该结构的联接更加牢固，内部水合水减少，整个岩石结构的稳定性提高，渗透性变得更稳定，因而对再压水能够获得有利的条件。因为随着粘土矿物质的状态发生变化，不利于粘土类矿物质溶胀条件得到促进，不仅抑制粘土效应的稳定作用有益，而且最后离析出的残留原油的粘附受到反复的驱动也是有意义的。对于处在彼此横向流动关系的层状构造，可采用相同的阐述。
因此，本发明的工艺过程代表一个粘土效应的抑制过程，借助于这个过程，流质压入蓄流质岩石，特别是压入含粘土类矿物质的和由砂石、砂子、泥灰质砂石构成的碳氢化合物区域，而且尤其是压入水、化学物质的水溶液;注压井的注入性能是这样得到显著改进的，在注压前和/或压入水或水溶液的同时，将在其中溶解的具有0.13到0.15nm水合直径和配位数高的一价或多价阳离子或者阳离子的混合物引进蓄流质岩石，借此，在离子交换过程中使抑制离子嵌入或固定在2∶1层结构中，这样就使粘土类矿物质的晶格尺寸在C轴方向上减小，内部吸附能力降低，制止了离子交换并稳定了粘土类矿物质，同时结合了表面的自由负电荷;作为全部上述过程的总结果，使由于溶胀和静电影响而导致的粘土类矿物质的分散作用停止。也稳定了蓄流质岩石和多孔体系的渗透性，借此能够压入水、水溶液，改进了可注压性，扩大了受水溶液作用的蓄流质区域，改善了采出效率，进而由于处理的结果，降低了开采区域的不均匀性。
按照本发明的工艺过程的优点如下-进入结构穴道的水合离子直径为0.13到0.15nm和配位数为12的阳离子，在2∶1层结构，稳定了可溶胀的粘土类矿物质;
-由于内部嵌入的抑制阳离子，可溶胀粘土类矿物质在C轴方向上收缩，但是改善了岩石的渗透性，稳定了岩石结构，停止了粘土分散并不会引起新的有害的不均匀性;
-使用市场上便利的材料，通过注入稀水溶液，对粘土类矿物质的上述处理能够廉价实现，同时，如果需要清除被固定离子污染的表面水，粘土类矿物质的自由交换能力能够服务于此，而且仍能保证象前面所说的优越的粘土处理;
-选择使用离子混合物，能通过化学品的质量和抑制阳离子的使用浓度很好地控制粘土类矿物质的适当处理程度(在完成固定和离子交换很少之间);
-粘土效应的抑制不需要在水的再压之前实施，它能在操作过程中实施，更进一步，它不需要以恒定浓度的溶液进行操作;它不需要保持恒定的混合物离子比例，当使用分隔浓度等级的塞子时，操作人员能够根据岩石所需要的处理范围以更灵活的方式进行工作。
权利要求
1.在含粘土类矿物质的蓄流质岩石中，特别是在由砂石、砂子和泥灰质砂石、蓄水岩石、地热循环区所形成的碳氢化合物区域中，在延伸到更大范围的靠井附近的区域中进行的改进的压入水的工艺过程，其特征在于，连续或断续地将其中水合阳离子直径最好在0.13和0.15nm之间、配位数为12的化合物注入蓄流质岩石，该化合物最好是钾、和/或铵、和/或锆盐，而且根据蓄流质岩石的粘土含量，通过使用上述盐的溶液稳定蓄流质岩石，溶液浓度为0.1-500g/l，较有利为0.1-300g/l，相对于以米为单位的岩石的竖直尺寸，溶液的用量为0.5-500m3，最好是50-3000m3。
2.权利要求
1的工艺过程，其特征在于，为稳定蓄流质岩石而注入的钾、和/或铵、和/或锆盐的总量不是以一个恒定的浓度注入，而是以比例范围为K+∶NH+4＝0.01-500;K+∶Zro2+＝0.01-300;(K++NH+4)∶Zro2+＝0.01-300的上述离子的混合物注入，用连续或逐步地增加或减少的方式调整比例，在由两个或两个以上的较小的塞子组成的循环中，使用或者不使用插入分隔流质的塞子，连续或断续地增加或减少浓度等级。
3.权利要求
1或2的工艺过程，其特征在于，将为起稳定作用而注入蓄流质岩石的钾、和/或铵、和/或锆的化合物与水蒸气、或水蒸气和含有机化合物的蒸气、水蒸气和/或气体一起，用一个或多个塞子，以一恒定的和/或连续或逐步地增加和/或减少的浓度，连续或断续地注入。
4.权利要求
1到3的任何之一的工艺过程，其特征在于，稳定蓄流质岩石的钾、和/或铵、和/或锆的化合物以水溶液和/或以水蒸气相的形式连续或断续地，结合使用一个或多个水的和/或气体/蒸气循环引进蓄流质岩石。
5.权利要求
1或2的工艺过程，其特征在于，稳定蓄流质岩石的钾、和/或铵、和/或锆的化合物，用一个或多个注入塞子，通过使用或不用插入进一步分隔流质的塞子以连续或逐步地增加或减少的浓度，在适当的有机溶剂或有机溶剂的混合物和/或有机和无机溶剂的混合物和/或适当的分散体形式中连续或断续地被注入蓄流质岩石。
6.权利要求
1到5中任一项所述的工艺过程，其特征在于，钾、和/或铵、和/或锆的化合物是在对再压水的予备净化处理(作为水的准备工作的一部分，是通过水中所含的Na+、Ca+和Mg2+离子的交换实现的)的技术步骤被引进水中，其后，使用这样配制的溶液，可再加入或不加入钾、和/或铵、和/或锆的化合物，对蓄流质岩石进行处理。
专利摘要
在含粘土类矿物质的蓄流质岩石中压入水的改 进方法，是将具有水合阳离子直径为 0.12～0.15nm，配位数为12的化合物连续或断续地 引入蓄流质岩石，所说的化合物最好是钾、和/或铵、 和/或锆的盐；而且根据蓄流质岩石的粘土含量，使 用上述盐溶液，溶液浓度为0.1-500g/l，最好为 0.1-300g/l，相对于用米表示的岩石竖直尺寸其用 量为0.5-5000m
文档编号C09K8/60GK86105351SQ86105351
公开日1987年3月4日 申请日期1986年8月28日
发明者桑多尔·多利施尔, 吉奥吉·加尔, 米克洛斯·克里斯托夫, 吉奥拉·米利, 蒂伯尔·帕尔, 约瑟夫·帕帕, 安塔尔·茨塔尔, 吉萨·尤德瓦尔迪 申请人:匈牙利碳氢工业研究院导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan