强化烃采收的方法和组合物的制作方法

强化烃采收的方法和组合物的制作方法
【专利摘要】本发明涉及处理含烃地层的方法，所述方法包括：(a)向所述含烃地层的至少一部分提供组合物，其中所述组合物包含基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇；以及(b)使所述组合物与所述含烃地层中的烃相互作用。此外，本发明涉及用于所述方法的烃采收组合物。
【专利说明】强化烃采收的方法和组合物
[0001]本发明涉及从烃地层中采收烃的方法以及可用于其中的组合物。
[0002]烃，诸如油，可从含烃地层(或储层)中通过以一口或多口井穿透该地层来采收，所述井可使所述烃流至表面。含烃地层可具有自然能源(如，气体、水)以帮助烃流动至井的表面。例如，水或气体以足以在烃上施加压力以使烃流动至生产井表面的水平存在于该地层中。然而，储层条件(例如，渗透性、烃浓度、孔隙度、温度、压力)可显著影响从任何特定含烃地层进行烃生产的经济可行度。此外，任何存在的自然能源通常在大多数烃已经被从储层中开采之前很久可能随时间而耗尽。因此，可能需要补充采收工艺并将其用于继续从所述含烃地层中采收烃。已知的补充工艺的例子包括水驱油、聚合物驱油、碱驱油、热工艺、溶液驱油或它们的组合。
[0003]近年来，在开发化学三次采油(cEOR)的新型和改进的方法中有增多的活动，以最大化烃从地下储层中的产率。在表面活性剂EOR中，残余油饱和度的流动是通过表面活性剂而实现的，所述表面活性剂产生充分(超)低的原油/水界面张力(IFT)而产生足够大的毛细管数以克服毛细力并使油流动(Chatzis&Morrows, " Correlation of capillarynumber relationship for sandstone' SPE Journal,第 29 卷，第 555-562 页，1989)。然而，不同的储层可具有非常不同的特性(例如，原油类型、温度、水组成-盐度、硬度等等)，并且因此希望所添加的表面活性剂的结构和性能匹配储层的具体条件，以获得所需要的低IFT。此外，有前景的表面活性剂必须符合其它重要的标准，诸如低的岩石保留或吸附，与聚合物的相容性、热与水解稳定性、以及可接受的成本(包括易于进行商业规模的制造)。
[0004]EOR 的组合物和方法描述于 US3943160、US3946812、US4077471、US4216079、US5318709、US5723423、US6022834、US6269881 和"Low Surfactant ConcentrationEnhanced Waterflooding〃，Wellington 等人，Society of Petroleum Engineers, 1995。
[0005] 利用内烯烃磺酸盐(IOS)的EOR组合物和方法是已知的，例如来自US4597879。前述专利中描述的组合物具有盐水溶解度和二价离子耐受性在某些储层条件下均不充分的缺点。US4979564描述了 IOS在使用低张力粘性水驱油的EOR方法中的用途。所述可用的可商购获得的物质的例子是ENORDET? 10S1720，其为壳牌石油公司(Shell OilCompany)的产品，确定为磺化的C17_2(l内烯烃钠盐。这一物质具有低支化度。US5068043描述了用于水驱油的包含石油酸皂的表面活性剂体系，其中使用了包含C17_2(l或C2ch24IOS的助表面活性剂。在 Falls 等人的〃Field Test of Cosurfactant-enhanced AlkalineFlooding", Society of Petroleum Engineers Reservoir Engineering, 1994 中，作者描述了在具有醇烷氧基化物表面活性剂的水驱油组合物中使用C17_2(l或C2ch24IOS,以在环境温度下保持组合物为单一相而不显著影响在储层温度下的性能。所述水具有约0.4重量％的氯化钠的盐度。
[0006]还有在EOR中使用某些醇烷氧基硫酸盐表面活性剂的工业实践。然而，这些物质，在相对严苛的盐度、硬度和温度的条件下单独使用时还具有不利之处，这部分是因为某些醇烷氧基硫酸盐表面活性剂在高温下(即，高于70°C )不稳定。例如，W02004081342公开了“Neodol? C16-C17支化硫酸盐”(其为脂族阴离子表面活性剂)与脂族非离子添加剂相结合用于EOR中。
[0007]通常将亦称为“助溶剂”的溶剂(诸如，仲丁醇、异丙醇、叔戊醇及其它)加入烃采收组合物，来改善所述表面活性剂在处于地表的条件下的水溶解度并且降低在所述地表下的流体的粘度。在碱-表面活性剂-聚合物或表面活性剂-聚合物的烃采收制剂中的助溶剂被用于辅助水溶解度并且改善与原油的相互作用，从而防止高粘度相的形成。
[0008]然而，加入这类助溶剂也可能降低最佳盐度下的增溶比率。因此，一般必须在最大增溶比率(低IFT)和低粘度以及在油储层中低压力梯度下的良好输送所需的其它关键因素之间做出妥协。另外的不利之处是与加入助溶剂的需求相关联的成本。
[0009]Liu 等人在"Favorable Attributes of Alkaline-Surfactant-PolymerFlooding' SPE Journal, 2008 年 3 月，第 5-16 页中公开了包含 C16_177P0 硫酸铵和 C15_18 内烯烃磺酸钠的烃采收组合物。据公开，所述两种表面活性剂的混合物可在环境温度下在接近或在某些情况下甚至超过许多油类的最佳盐度的盐度下作为相对低粘度的单相胶束溶液注入，而不加入醇或油。上文提及的粘度涉及可注入的流体而不涉及微乳液粘度。
[0010]单相溶液的注入是重要的，这是因为沉淀、液晶或第二液相的形成可导致所注入物质的不均一分布以及由于相阻滞(phase trapping)或共存相的不同流动性而导致的不均一输送。
[0011]此外，据Levitt 等人在〃Identification and Evaluation of High PerformanceEOR Surfactants' SPE100089，2006，第1-11页中所描述，对于所关注的储层中的应用，最有前景的制剂是C16_17-(P0)7-S04、ci5_18内烯烃磺酸盐和仲丁醇的混合物(“PO”代表“亚丙氧基”)。据公开，在I重量％的表面活性剂浓度和2重量％的仲丁醇下，这一制剂迅速地平衡并且在最佳条件下表现出高增溶比率。因此，在这一情况下，总表面活性剂与助溶剂的重量比为1:2。
[0012]在烃采收制剂中希望可以不使用或使用显著更少的助溶剂，并且同时仍然维持这类制剂的有效的EOR性能。不使用或使用显著更少的助溶剂非常重要，这是因为对于成本和复杂性而言，助溶剂是表面活性剂EOR操作的主要化学组分。
[0013]令人惊奇的是，据发现，对于包含基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂的烃采收组合物而言，可不使用或使用显著更少的助溶剂并且仍然维持这类组合物的有效的EOR性能，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。
[0014]因此，本发明涉及处理含烃地层的方法，其包括:
[0015](a)向所述含烃地层的至少一部分提供组合物，其中所述组合物包含基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇；以及
[0016](b)使所述组合物与所述含烃地层中的烃相互作用。
[0017]此外，本发明涉及烃采收组合物，其用于上文提及的处理含烃地层的方法。
[0018]此外，本发明涉及由含烃地层而产生的包含烃的组合物，该组合物包含烃和如上定义的阴离子表面活性剂，更具体的是通过上文提及的处理含烃地层的方法而由所述含烃地层而产生的组合物。[0019]US4293428描述了包含醇衍生物的烃采收组合物，所述醇衍生物具有6至24的平均碳数并且包含I至10个丙氧基基团以及I至10个乙氧基基团。来自US4293428的优选醇前体是支链醇，其具有10至16的平均碳数并且具有至少两个支链基团。在US4293428的实例中，仅仅提及了丙氧基化和乙氧基化的异十三烷醇的硫酸盐。[0020]此外，W02009100298公开了烃采收组合物，其包含选自乙氧基化/丙氧基化伯醇的羧酸盐或硫酸酯或甘油磺酸盐的衍生物，所述乙氧基化/丙氧基化伯醇具有平均碳数为10至24的支化脂族基团，并且具有0.7至2.5的平均支链数/脂族基团，并且所述乙氧基化/丙氧基化伯醇具有至少0.5摩尔的环氧丙烷/摩尔伯醇并且具有至少0.5摩尔的环氧乙烷/摩尔伯醇。16至17的平均碳数是优选的。
[0021]此外，W02009100300公开了烃采收组合物，其包含丙氧基化伯醇的甘油磺酸盐，所述丙氧基化伯醇具有平均碳数为10至24的支化脂族基团，并且具有0.7至2.5的平均支链数/脂族基团，并且所述丙氧基化伯醇具有至少0.5摩尔的环氧丙烷/摩尔伯醇。16至17的平均碳数是优选的。
[0022]在本发明中，所述烃采收组合物包含一种或多种阴离子表面活性剂。“表面活性剂”是“表面活性试剂”的简称，其包含通过降低油与水分子间界面上的表面张力来稳定油与水的混合物的化学品。因为水与油互相并不彼此相溶，所以可向该混合物中加入表面活性剂，以防止其分层。任何表面活性剂均包含亲水性部分和疏水性部分。当表面活性剂的亲水性部分包含带负电荷的基团如磺酸根、硫酸根或羧酸根时，该表面活性剂称为阴离子型。此外，阴离子表面活性剂还包含抗衡阳离子，以补偿该负电荷。
[0023]也就是说，阴离子表面活性剂通常具有下式(I)
[0024](I) [SmI [Mn+] 0
[0025]其中S是该阴离子表面活性剂带负电的部分，M是抗衡阳离子，并且η与ο之积(η*ο)等于m。所述带负电荷部分“S”因此包含(i)亲水性部分，其包含带负电荷的基团，以及(ii)该阴离子表面活性剂的疏水性部分。
[0026]更具体地，在本发明中，所述烃采收组合物包含基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。
[0027]所述的阴离子表面活性剂可以是下式(II)
[0028](II) [R-0-[R/ -0]X_A『] [Mn+]0
[0029]其中R是来自所述伯醇的支化脂族基团，R' -O是来自环氧烷的环氧烷基团，X为至少0.5，A是带负电荷的基团，M是抗衡阳离子，并且η与ο的积(η*ο)等于m。
[0030]在用于本发明的阴离子表面活性剂的上文示例性式(II)中，m和η是整数，m可以是1、2或3、优选I或2、更优选I。η可以是I或2，优选I。此外，ο可以是确保该阴离子表面活性剂是电中性的任何数。即，η与ο的积(η*ο)应当等于m。ο可以是处于0.5至3范围内的数。
[0031]用于本发明的阴离子表面活性剂中的抗衡阳离子(上文示例性的式(II)中标为"Μη+")可以是有机阳离子，诸如含氮的阳离子，例如铵阳离子(其可是未取代的或取代的)。此外，所述抗衡阳离子可以是金属阳离子，诸如碱金属阳离子或碱土金属阳离子。优选地，这类碱金属离子是锂阳离子、钠阳离子或钾阳离子。此外，优选这类碱土金属阳离子是镁阳离子或钙阳离子。
[0032]用于本发明的阴离子表面活性剂中的支化脂族基团(上文示例性的式(II)中标为"R")具有9至15，优选10至15、更优选11至14、最优选12至13的平均碳数。所述支化的脂族基团的平均碳数为至少9，优选至少10、更优选至少11并且最优选至少12。此外，所述支化的脂族基团的平均碳数为最多15，优选最多14并且最优选最多13。可通过NMR分析测定所述平均碳数。
[0033]用于本发明的阴离子表面活性剂中的支化脂族基团(上文示例性的式(II)中标为"R")具有0.5至2.5，优选0.7至2.0、更优选0.9至1.8、最优选1.0至1.6的平均支链数(即，支化系数BI)。所述的支化脂族基团中的平均支链数为至少0.5，优选至少0.6、更优选至少0.7、更优选至少0.8、更优选至少0.9并且最优选至少1.0。此外，所述支化脂族基团中的平均支链数为最多2.5，优选最多2.2、更优选最多2.1、更优选最多2.0、更优选最多低于2.0、更优选最多1.9、更优选最多1.8、更优选最多1.7、更优选最多1.6、更优选最多1.5、更优选最多1.4、更优选最多1.3并且最优选最多1.2。所述平均支链数也可通过NMR分析进行测定。
[0034]用于本发明的阴离子表面活性剂中的大多数(即，超过50%)分子在脂族基团(上文示例性的式(II)中标为〃R〃)中具有至少一个支链。即，直链与支链的重量比小于1:1。在适当的情况下，该分子是高度支化的。例如，所述分子的至少70% (适当的情况下至少80% )包含至少一个支链。
[0035]用于本发明的阴离子表面活性剂中的支化脂族基团(上文示例性的式(II)中标为〃R")中的支链可包括但不限于甲基和/或乙基支链。甲基支链可以占所述支化脂族基团中存在的支链总数的20%至99%，更适合的情况下50%至99%。乙基支链(在存在的情况下)可以占所述支化脂族基团中存在的支链总数的低于30%，更适当的情况下0.1%至2%。除甲基或乙基之外的支链(在存在的情况下)可以占所述支化脂族基团中存在的支链总数的低于10%，更适当的情况下低于0.5%。
[0036]此外，用于本发明的阴离子表面活性剂中的支化脂族基团中的支链(上文示例性的式(II)中标为"R")可以具有低于0.5%的脂族季碳原子。
[0037]用于本发明的阴离子表面活性剂具有平均至少0.5摩尔，优选2至20摩尔、更优选4至17摩尔、更优选6至14摩尔、最优选7至13摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。所述表面活性剂中每摩尔伯醇的环氧烷基团的平均摩尔数量为至少0.5，优选至少2、更优选至少3、更优选至少4、更优选至少5并且最优选至少6。此外，所述表面活性剂中每摩尔伯醇的环氧烷基团的平均摩尔数量优选地为最多20，更优选最多18、更优选最多17、更优选最多16、更优选最多15并且最优选最多14。
[0038]为了最小化非烷氧基化的醇的量，所使用的环氧烷的量不应过小。另一方面，为了防止该分子失去发挥表面活性剂功能的能力，所使用的环氧烷的量不应过高，尤其是在支化脂族基团(上文示例性的式(II)中标为"R")的碳数相对该分子中的环氧烷量而言过小的情况下。为使该分子成功地作为表面活性剂在含烃地层中发挥功能，在所述分子的油溶性碳链部分与所述分子的水溶性环氧烷部分之间必须具有适当的平衡。[0039]用于本发明的阴离子表面活性剂中的环氧烷基团可包含任何环氧烷基团。例如，所述环氧烷基团可包含环氧乙烷基团、环氧丙烷基团和环氧丁烷基团或它们的混合物，诸如环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物。对于环氧乙烷基团和环氧丙烷基团的混合物，该混合物可以是无规的或嵌段的(blockwise)。优选地，所述环氧烷基团由环氧丙烷基团组成。
[0040]可将带负电的基团连接于用于本发明的阴离子表面活性剂的环氧烷部分。这类带负电的基团可以是Am_，如上文示例性的式(II)中所示，并且可以是任何带负电的基团。[0041 ] 所述带负电的基团优选是包含-SO3-部分的基团。所述-SO3-部分优选直接连接于所述阴离子表面活性剂的环氧烷部分，如下文示例性的式(III)示出，其属于上文示例性的式(II):
[0042](III) [R-0-[R/ -Ojx-SO3I [Mn+]0
[0043]根据存在的-O-SO3-部分，这样的表面活性剂在此称为硫酸盐表面活性剂。
[0044]此外，所述-SO3-部分可通过中间烷基基团、合适地C1-C4烷基间接地连接于所述阴离子表面活性剂的环氧烷部分，其中所述-SO3-部分并未连接于氧原子而是连接于所述烷基基团的碳原子，如下文示例性的式(IV)中所示出，其属于上文示例性的式(II):
[0045](IV) [R-0-[R/ -OJx-L-SO3I [Mn+]0
[0046]其中L是烷基基团，在合适的情况下为(^-(；烷基基团，其可以是非取代的或是取代的。根据存在的-C-SO3-部分，这一表面活性剂在此称为磺酸盐表面活性剂。这类-L-SO3-部分的例子是缩水甘油基磺酸盐部分，其由式-CH2CH(OH) CH2-SO3-表示。
[0047]此外，所述带负电的基团可以是包含_C( = 0)0_部分的基团。所述_C( = 0)0_部分可直接地或间接地连接于所述阴离子表面活性剂的环氧烷部分。包含该-C( = 0)0—部分的这类阴离子表面活性剂(本文称之为羧酸盐表面活性剂)的例子为下文示例性的式(V)的表面活性剂，其属于上文示例性的式(II):
[0048](V) [R-0- [R' -O] X-L-C ( = O) O- [Mn+]。
[0049]其中L或者不存在(该情况下“-L-”为单键)，或为烷基基团，在合适的情况下为C1-C4烷基基团，其可以是非取代的或是取代的。
[0050]所述支化伯醇可通过对支化烯烃进行加氢甲酰化来制备，其中所述阴离子表面活性剂源自该支化伯醇和本发明的烃采收组合物并可以具有上文示例性的式(II)。支化烯烃的制备描述于US5510306、US5648584和US5648585中，全部公开内容以引用的方式并入本文。支化长链脂族醇的制备描述于US5849960、US6150222、US6222077中，全部公开内容以引用的方式并入本文。
[0051]用于制备阴离子表面活性剂的伯醇可以通过在适当的烷氧基化催化剂存在下与环氧烷进行反应而烷氧基化，所述阴离子表面活性剂源自本发明的烃采收组合物并可以具有上文示例性的式(II)。所述烷氧基化催化剂可以是氢氧化钾或氢氧化钠，其在商业上常用于烷氧基化醇类。所述伯醇可以使用双金属氰化物催化剂进行烷氧基化，如US6977236所描述，其公开内容以引用的方式并入本文。所述伯醇还可以使用基于镧或基于稀土金属的烷氧基化催化剂来烷氧基化，如US5059719和US5057627中所述，其公开内容以引用的方式并入本文。
[0052]伯醇烷氧基化物可通过向伯醇或伯醇混合物中加入计算量(例如，0.1重量％至0.6重量％ )的强碱来制备，所述强碱通常为碱金属或碱土金属的氢氧化物，诸如氢氧化钠或氢氧化钾，其作为烷氧基化的催化剂发挥作用。随后引入一定的计算量的环氧烷基团，以提供所期望摩尔数的环氧烷基团/摩尔伯醇，并且使所得的混合物反应直至该环氧烷被消耗。合适的反应温度为120至220°C。
[0053]可通过使用多金属氰化物催化剂作为烷氧基化催化剂来制备伯醇烷氧基化物。可将该催化剂接触伯醇并随后可将两者均接触环氧烷反应物，所述环氧烷反应物可以以气态形式引入。反应温度可以是90°C至250°C，并且如果期望将伯醇基本维持于液态，可使用超大气压。
[0054]可通过使用镧系元素或稀土元素的可溶碱性化合物作为烷氧基化催化剂来产生窄分子量范围的伯醇烷氧基化物。磷酸镧是特别有用的。烷氧基化使用常规的反应条件进行，诸如上文描述的条件。
[0055]应当了解，所述烷氧基化工序用于引入所期望的平均环氧烷单元数/摩尔伯醇烷氧基化物。例如，使用每摩尔伯醇1.5摩尔环氧烷处理伯醇混合物，以实现对各醇分子进行烷氧基化，其中每摩尔伯醇平均1.5个环氧烷基团，尽管显著比例的伯醇将结合超过1.5个环氧烷基团并且大致相等比例的伯醇将结合低于1.5个环氧烷基团。在典型的烷氧基化产物混合物中，还有小比例的未反应伯醇。
[0056]如上文提及，带负电的基团诸如硫酸根基团可连接于所述伯醇烷氧基化物。在下文仅以例举的方式针对硫酸盐阴离子表面活性剂进行说明。
[0057]所述伯醇烷氧基化物可以使用大量的硫酸化剂中的一种进行硫酸化，所述硫酸化剂包括三氧化硫、三氧化硫与(路易斯碱)的络合物如三氧化硫吡啶络合物和三氧化硫三甲胺络合物、氯磺酸和氨基磺酸 。所述硫酸化可在优选地不超过80°C的温度下进行。硫酸化可在低至_20°C的温度下进行，但是更高的温度较为经济。例如，硫酸化可在20至70°C，优选20至60°C，并且更优选20至50°C的温度下进行。三氧化硫是最经济的硫酸化剂。
[0058]伯醇烷氧基化物可与气体混合物反应，所述气体混合物除至少一种惰性气体外还包含I至8体积％、优选地1.5至5体积％ (相对于该气体混合物)的气态三氧化硫。原则上有可能使用具有低于I体积％的三氧化硫的气体混合物，但是随之不必要地降低了空时产率。具有超过8体积％的三氧化硫的惰性气体混合物一般可能引起由于不均匀的硫酸化、缺乏一致的温度和提高了不期望的副产物的形成所致的问题。尽管其它惰性气体也可能是适合的，但是通常由于易于获得，空气和氮气是优选的。
[0059]伯醇烷氧基化物与包含三氧化硫的惰性气体的反应可在降膜式反应器中进行。这类反应器使用了在冷却壁上滴成薄层的液体膜，其以连续流与气体接触。例如，Kettlecascades将适合作为可能的反应器。其它反应器包括搅拌釜反应器，其可在使用氨基磺酸或三氧化硫与(路易斯)碱的络合物(如三氧化硫吡啶络合物或三氧化硫三甲胺络合物)的情况下使用。这些硫酸化剂将允许提高硫酸化停留时间而无乙氧基化链降解和(路易斯)酸催化造成的烯烃消除的风险。
[0060]三氧化硫与伯醇烷氧基化物的摩尔比可以为1.4至I或更低，包括使用0.8至I摩尔三氧化硫/摩尔伯醇烷氧基化物中的OH基。三氧化硫可用于硫酸化所述烷氧基化物并且温度可以是_20°C至50°C，优选5°C至40°C，并且压力可以是100至500kPa绝压。该反应可连续进行或不连续进行。硫酸化的停留时间可以是0.5秒至10小时，但优选是0.5秒至20分钟。
[0061]硫酸化可使用氯磺酸在_20°C至50°C，优选0°C至30°C的温度下进行。伯醇烷氧基化物与氯磺酸之间的摩尔比可以是1:0.8至1:1.2，优选1:0.8至1:1。所述反应可连续进行或不连续进行零点几秒(即，0.5秒)至20分钟的时间段。
[0062]在硫酸化之后，可使用水性碱性金属氢氧化物(诸如氢氧化钠或氢氧化钾)、水性碱土金属氢氧化物(诸如氢氧化镁或氢氧化钙)或诸如氢氧化铵、取代氢氧化铵、碳酸钠或碳酸氢钾这样的碱来中和液体反应混合物。该中和工序可在宽范围的温度和压力进行。例如，该中和工序可在0°C至65°C的温度下和100至200kPa绝压下进行。所述中和时间可以是0.5小时至I小时，但是在适当的情况系可使用更短或更长的时间。
[0063]本发明的烃采收组合物可包含10重量％或更多，例如10至90重量％的上文讨论的阴离子表面活性剂，该表面活性剂可以是上文示例性的式(II)。所述百分比不适用于可在本发明的方法中注入含烃地层的流体中存在的阴离子表面活性剂。在这样的流体中，表面活性剂浓度是相对低的，如下文进一步讨论的。
[0064]除上文讨论的可具有上文示例性式(II)的阴离子表面活性剂外，本发明的烃采收组合物还可包含另外的阴离子表面活性剂，更具体的是内烯烃磺酸盐(IOS)。
[0065]如果IOS包含在本发明的烃采收组合物，则所述IOS包含IOS分子的混合物。所述IOS可包含一种或多种10S，其选自C15_1810S、C19_2310S、C2Q_2410S和C24_2810S。在合适的情况下，所述IOS包含C19_2310S或C2ch24IOS或它们的混合物。适用于本发明的IOS包括来自EN0RDETTM O系列的表面活性剂,其可从壳牌化学品公司(Shell Chemicals Company)商购获得。
[0066] 可用于本发明的IOS的特征在于其平均碳数，其通过将混合物中的各种IOS的碳原子数乘以该IOS的重量百分比并将乘积相加而测定。
[0067]如本文所用，"C15_18的内烯烃磺酸盐〃意指内烯烃磺酸盐的混合物，其中所述混合物具有16至17的平均碳数，并且所述混合物中至少50重量％，优选至少75重量％、最优选至少90重量％的内烯烃磺酸盐包含15至18个碳原子。
[0068]如本文所用，"C19_23的内烯烃磺酸盐〃意指内烯烃磺酸盐的混合物，其中所述混合物具有21至23的平均碳数，并且所述混合物中至少50重量％，优选至少60重量％的内烯烃磺酸盐包含19至23个碳原子。
[0069]如本文所用，"C2ch24的内烯烃磺酸盐〃意指内烯烃磺酸盐的混合物，其中所述混合物具有20至23，优选20.5至23的平均碳数，并且所述混合物中至少50重量％，优选至少65重量％、最优选至少75重量％的内烯烃磺酸盐包含20至24个碳原子。
[0070]如本文所用，"C24_28的内烯烃磺酸盐〃意指内烯烃磺酸盐的混合物，其中所述混合物具有24.5至27的平均碳数，并且所述混合物中至少40重量％，优选至少50重量％、最优选至少60重量％的内烯烃磺酸盐包含24至28个碳原子。
[0071]来自IOS的烯烃可以是支化的或非支化的。如果所述烯烃是支化的，则该烯烃可具有至少0.6，优选0.6至3.0、更优选0.6至2.0、更优选0.6至1.2、最优选0.8至1.0的平均支链数。此外，如果所述烯烃是支化的，则大多数(即，超过50%)所述分子具有至少一个支链。即，直链与支链的重量比小于1:1。在适当的情况下，该分子是高度支化的。例如，所述分子的至少70%、适当的情况下至少80%,更适当的情况下至少90%包含至少一个支链。
[0072]图1是描述了支化内烯烃磺酸盐的制造中的化学反应的示意图:(A)示出了内烯烃与三氧化硫在硫酸化过程中的反应；(B)示出了随后的中和与水解过程，用以形成内烯烃磺酸盐。
[0073]—般来讲，IOS混合物包含大范围的不同分子，其可在碳链长度、支化数量和官能团(诸如磺酸根和羟基基团)的数量和分布上相互不同。例如，IOS混合物包含羟烷基磺酸盐分子和烯烃磺酸盐分子两者，并且还可能包含二磺酸盐分子。羟烷基磺酸盐分子和烯烃磺酸盐分子在图1B中示出。二磺酸盐分子产生于进一步磺化，例如对烯烃磺酸的进一步磺化，如图1A中示出。因此，具有特定碳数的IOS实际上是全部具有相同碳数的不同化学组分的混合物，该混合物至少包含羟烷基磺酸盐和烯烃磺酸盐两者，并且还可能包含二磺酸盐。
[0074]内烯烃的磺化可在不同的SO3/烯烃比下进行。磺化水平可以是“低的”(例如，低于或等于1.1摩尔SO3/摩尔烯烃)，或是“高的”(例如，高于或等于1.1摩尔SO3/摩尔烯烃)。因此，每烯烃分子的平均磺酸根基团数在多数情况下应根据磺化过程应用的SO3-烯烃摩尔比来测定；一般情况下在磺化加工过程期间的SO3-烯烃摩尔比越高，则连接于烯烃的SO3基团数就越高。即，最终IOS中的二磺酸盐分子的相对量就越高。
[0075]如果存在于本发明的烃采收组合物中，内烯烃磺酸盐分子的混合物可包含:至少50%的羟烷基磺酸盐分子；最多40%的烯烃磺酸盐分子；以及最多10%的二磺酸盐分子。在合适的情况下，所述混合物可包含:50%至90%的羟烷基磺酸盐分子；10%至40%的烯烃磺酸盐分子；以及0%至10%的二磺酸盐分子。在有利的情况下，内烯烃磺酸盐分子的混合物包含:50%至70%的羟烷基磺酸盐分子；30%至40%的烯烃磺酸盐分子；以及1%至9%的二磺酸盐分子。在尤其合适的实施方式中，内烯烃磺酸盐分子的混合物包含:大约56%至大约64%的羟烷基磺酸盐分子；大约32%至大约37%的烯烃磺酸盐分子；以及大约4%至大约7%的二磺酸盐分子；在各种情况下前提是总的组份之和为100%。内烯烃磺酸盐的混合物的组合物可通过，例如，使用液相色谱/质谱(LC-MS)技术进行测量。
[0076]内烯烃磺酸盐通过内烯烃制备。内烯烃是其双键位于沿着碳链的除末端碳原子之外的任意位置的烯烃。内烯烃可通过α烯烃的骨架异构化来制备，所述α烯烃具有位于末端位置的双键。用于制备内烯烃的适当方法包括描述于US5510306、US5633422、US5648584、US5648585、US5849960、EP0830315B1 和"Anionic Surfactants:0rganic Chemistry"中(Surfactant Science Series,第 56 卷，第 7 章，Marcel Dekker, Inc., New y ork, 1996,H.ff.Stacke编辑)，其全部公开内容以引用的方式并入本文。
[0077]从内烯烃产生内烯烃磺酸盐包括磺化、中和和水解步骤(Adami, "Productionof linear alkylbenzene sulphonate and alpha-olefin sulphonates〃， SurfactantScience Series,第142卷，第5章，第83页)，如图1所示。
[0078]在磺化步骤中，可将SO3用于与内烯烃的反应，导致形成称为β磺内酯的环状中间体，其迅速地进行异构化为不饱和磺酸和更稳定的Y-与δ-磺内酯。这一反应优选地在“降膜式反应器”中进行，在其中将烯烃原料连续地送入于管的内表面，并将气态SO3送入该管，所述气态SO3以受控形式与下降的烯烃膜进行反应。在中和步骤中，可使用氢氧化钠水溶液来将这些磺内酯部分地水解成为羟烷基磺酸盐和烯烃磺酸盐的混合物，并且可在随后的升高的温度下实施的水解步骤中实现进一步的转化。图1A示出了磺化过程中涉及的反应，并且图1B示出了中和和水解过程。
[0079]可用于制备本发明中使用的内烯烃磺酸盐的方法包括，在膜式反应器中将如上描述的内烯烃与磺化剂以1:1至1.6:1的磺化剂与内烯烃摩尔比进行反应，同时使用具有不超过90°C的温度的冷却物来冷却该反应器，对该磺化步骤所得到的反应产物进行直接中和，并在不提取未反应的内烯烃的情况下水解所中和的反应产物。
[0080]在对来自内烯烃的磺酸盐的制备中，该内烯烃与磺化剂反应(所述磺化剂可以是三氧化硫、硫酸或发烟硫酸)，形成了磺内酯和某些烯烃磺酸。所述膜式反应器优选地是降膜式反应器。
[0081]所述反应产物被中和与水解。在某些情况下，例如老化中，所述β -磺内酯被转化成为Y-磺内酯，其可转化成为S-磺内酯。在中和与水解之后，获得了 Y-羟基磺酸盐和S-羟基磺酸盐。这两种磺内酯的不利之处是:它们比磺内酯更难于水解。因此，在多数实施方式中，优选地不进行老化。所述β磺内酯在水解后给出了羟基磺酸盐。这些物质不必加以去除，这是因为它们形成了有用的表面活性剂结构。
[0082]冷却物(优选是水)优选具有不超过90°C的温度，尤其是20至50°C的温度。根据情况还可使用更低的温度。
[0083]可将反应混合物送入中和装置并随后送入水解装置。中和可使用水溶性碱而进行，诸如氢氧化钠或碳酸钠。来自钾和铵的相应碱也是合适的。对来自降膜式反应器的反应产物的中和一般使用过量的碱来进行，其根据酸组份计算。一般来讲，中和在O至80°C的温度下进行。水解可在100至250°C，优选130至200°C的温度下进行。水解时间一般可以是5分钟至4小时。碱解可以使用碱(土)金属的氢氧化物、碳酸盐、碳酸氢盐和胺化合物来进行。
[0084]该过程可分批进行、半连续进行或连续进行。该反应一般在降膜式反应器中进行，其通过在该反应器的外壁上流动冷却物来加以冷却。内烯烃在该反应器的内壁上向下流动。使用氮气、空气或任何其它 惰性气体流将三氧化硫稀释进入该反应器。三氧化硫的浓度一般介于2与5体积％之间(基于载气的体积)。在内烯烃磺酸盐的制备中，在中和水解步骤中实现反应器产物和碱水溶液的极紧密混合是有益处的。这可以通过，例如，有效搅拌、加入助溶剂(诸如低级醇)、
[0085]加入非离子表面活性剂(诸如醇的乙氧基化物)或加入相转移剂来实现。
[0086]US4183867、US4248793和EP0351928B1 (全部公开内容以引用的方式并入本文)公开了可用于制备本发明中使用的内烯烃磺酸盐的方法。此外，内烯烃磺酸盐可通过如VanOs 等人在 〃Anionic Surfactants:Organic Chemistry", Surfactant Science Series56,Stacke H.ff.编辑，1996,第7章:01efin sulfonates,第363页中描述的方法来合成,其公开内容以引用的方式并入本文。
[0087]本发明的烃采收组合物可包含10重量％或更多，例如10至90重量％的上文讨论的IOS表面活性剂。所述百分比不适用于可在本发明的方法中注入含烃地层的流体中存在的表面活性剂。在这样的流体中，表面活性剂浓度是相对低的，如下文进一步讨论。
[0088]此外，如果本发明的烃采收组合物还包含IOS表面活性剂，则所述组合物可包含阴离子表面活性剂(组分(i))(所述阴离子表面活性剂可具有上文示例性的式(II))以及所述的IOS表面活性剂(组分(ii)),⑴与(ii)的重量比介于90:10和10:90之间，在合适的情况下介于80:20和20:80之间。
[0089]此外，本发明的烃采收组合物还可包含助溶剂。合适的助溶剂包括低分子量醇类和其它有机溶剂，或它们的组合。
[0090]作为助溶剂用于所述烃采收组合物的合适的低分子量醇类包括C1-Cltl烷基醇，更合适的情况下SC1-C8烷基醇、最合适的情况下为C1-C6烷基醇、或它们的组合。合适的C1-C4的烷基醇的例子是甲醇、乙醇、1-丙醇、2-丙醇(异丙醇)、1-丁醇、2-丁醇(仲丁醇)、2_甲基-1-丙醇(异丁醇)和2-甲基-2-丙醇(叔丁醇)。合适的C5烷基醇的例子是1-戊醇、2-戊醇和3-戊醇，以及支化的C5烷基醇，诸如2-甲基-2- 丁醇(叔戊醇)。合适的C6烷基醇的例子是1-己醇、2-己醇和3-己醇，以及支化的C6烷基醇。
[0091]作为助溶剂用于所述的烃采收组合物的其它合适的有机溶剂包括甲基乙基酮、丙酮、低级烷基溶纤剂、低级烷基卡必醇(carbitol)，或它们的组合。
[0092]此外，本发明的烃采收组合物可包含一种或多种化合物，所述化合物可在含烃地层的条件下转化成为任何上文提及的助溶剂(诸如一种或多种上文提及的低分子量醇类)。这类前体助溶剂化合物可包括醚化合物，诸如乙二醇单丁醚(EGBE)、二乙二醇单丁醚(DGBE)和三乙二醇单丁醚(TGBE)。后三种醚化合物可在含烃地层的条件下转化成为乙醇和1-丁醇。
[0093]在本发明中，令人惊奇的是，可不使用助溶剂或仅仅使用相对小量的助溶剂，而与此同时仍维持了有效的EOR性能。这尤其可通过表面活性剂的总重量与助溶剂的总重量的比率来说明。优选地，在本发明中，不使用助溶剂或以使得表面活性剂的总重量与助溶剂的总重量的比率高于1:3这样的量来使用助溶剂。
[0094]优选地，如果本发明中使用了助溶剂，则其以使表面活性剂的总重量与助溶剂的总重量之比率高于1:3.0的量来使用，更优选高于1:2.8、更优选高于1:2.6、更优选高于
1:2.4、更优选高于1:2.2、更 优选高于1:2.0、更优选高于1:1.8、更优选高于1:1.6、更优选高于1:1.4、更优选高于1:1.2、更优选高于1:1.0、更优选高于1:0.9、更优选高于1:
0.8、更优选高于1:0.7、更优选高于1:0.6、更优选高于1:0.5、更优选高于1:0.4、更优选闻于1:0.3、更优选闻于1:0.2、最优选闻于1:0.1 ο
[0095]本发明的烃采收组合物可通过使用水和/或来自从中待采收烃的地层的盐水对其稀释来提供至所述含烃地层，由此而形成可注入所述含烃地层的流体，即可注入流体。所述可注入流体可包含0.1至4重量％的本发明的烃采收组合物，即，除所述可注入流体中包含的水和/或盐水外还包含这些。所述可注入流体中的表面活性剂的量可以是0.05至2重量％，优选0.1至1.5重量％、更优选0.1至1.0重量％、最优选0.2至0.5重量％。如果在本发明中使用助溶剂，则所述可注入流体中的助溶剂的量可以是使得所述可注入流体中表面活性剂的总重量与助溶剂的总重量之比率如上文针对本发明的烃采收组合物的描述那样。此外，如果在本发明中使用助溶剂，则所述可注入流体中的助溶剂的量在合适的情况下低于I重量％，或低于0.8重量％、或低于0.6重量％、或低于0.5重量％。
[0096]在本发明中，所述含烃地层中的温度可以介于10°C与150°C之间、任选地介于300C与90°C之间。此外，在本发明中，所述含烃地层的盐度可以介于0.5%与20%之间，或介于0.5%与10%之间，或介于1%与6%之间。
[0097]烃可以从烃地层通过穿过含烃地层的井来生产。“烃”通常被定义为主要由碳和氢原子形成的分子，例如油和天然气。烃也可以包括其他元素，例如但不限于，卤素、金属元素、氮、氧和/或硫。从含烃地层衍生的烃可以包括，但不限于，油母质、浙青、焦浙青、浙青质、油或其组合物。烃可以位于或接近地球内部矿物基质。基质可以包括但不限于，沉积岩、沙、沉积石英岩、碳酸盐、硅藻土和其他多孔介质。
[0098]“地层”包括一层或多层含烃层、一层或多层非含烃层、上覆地层(overburden)和/或下伏地层(underburden)。“上覆地层”和/或“下伏地层”包括一种或多种不同类型的不可渗透材料。例如，上覆地层/下伏地层可以包括岩石、页岩、泥岩或湿/致密碳酸盐(即，不含烃的不可渗透的碳酸盐)。例如，下伏地层可以包含页岩或泥岩。在某些情况中，上覆地层/下伏地层可以具有稍微的渗透性。例如，下伏地层是可以由例如沙岩或石灰岩的可渗透材料组成。至少一部分含烃地层可以位于地面以下小于或多于1000英尺(305米)处。
[0099]含烃地层的性质可以影响烃如何流过下伏地层/上覆地层至一个或多个生产井中。性质包括，但不限于，地层的孔隙度、渗透性、孔尺寸分布、表面积、盐度或温度。上覆地层/下伏地层性质与烃性质相结合，例如，毛细压力(静态)性质和相对渗透性(流动)性质可以影响烃通过含烃地层的流动。
[0100]含烃地层渗透性可以根据地层组成而不同。相对渗透地层可以包括夹带于例如沙或碳酸盐中的重质烃。如本文所使用的“相对渗透”是指具有10毫达西或更大的平均渗透性的地层或其部分。如本文所使用的“相对低渗透性”是指具有小于大约10毫达西平均渗透性的地层或其部分。一达西等于0.99平方微米。地层不渗透部分通常具有小于0.1毫达西的渗透性。在某些情况中，相对渗透地层中烃部分的一部分或全部可以主要包括重质烃和/或没有支持矿物颗粒骨架和仅具有漂浮(或没有)矿物质的焦油(例如浙青湖)。
[0101]不同密度流体(例如，气体、水、烃或其组合)可以存在于含烃地层中。含烃地层中流体的混合物可以根据流体密度在下伏地层和上覆地层之间形成层。在含烃地层中，气体可以形成顶层，烃可以形成中间层和水可以形成底层。流体可以不同量存在于含烃地层中。地层中流体间相互作用可以产生流体间界面或边界。流体与地层间的界面或边界可以通过流体和地层间相互作用而形成。典型地，在含烃地层中，气体不与其他流体形成边界。第一边界可以在水层和下伏地层间形成。第二边界可以在水层和烃层之间形成。第三边界可以在含烃地层中的不同密度的烃之间形成。具有多个边界的多种流体可以存在于含烃地层中。应该理解，在流体之间和流体与上覆地层/下伏地层之间界面的很多组合可以存在于含烃地层中。
[0102]开采流体可能扰乱流体之间和流体与上覆地层/下伏地层之间的界面。当从含烃地层中除去流体时，不同流体层可以混合并形成混合的流体层。混合的流体可以在流体边界具有不同的相互作用。根据混合流体边界的相互作用，开采烃可能会变得困难。在流体和/或流体与上覆地层/下伏地层处的界面的相互作用的定量(例如，能量水平)可用于预测烃通过含烃地层的流动。
[0103]地层内流体间相互作用(例如，混合)所需能量的定量可能是难以测量的。流体间界面处能量水平的定量可以通过通常已知技术(例如，旋转液滴张力仪)来确定。界面处需要的相互作用能量可以被称为界面张力。本文所使用的“界面张力”是指存在于显示出边界的两个或更多个流体间的表面自由能。高界面张力值(例如，高于10达因/厘米)可能指示一种流体不能与第二流体混合以形成流体乳液。如本文所使用的，“乳液”是指通过加入能降低流体间界面张力来实现稳定性的组合物使一种不混溶流体分散于第二流体。流体不能混合可能是由于两种流体间的高表面相互作用能。低界面张力值(例如，小于大约I达因/厘米)可能指示在两种不混溶流体间的较小的表面相互作用。在两个不混溶流体间的较小表面相互作用能可能导致两种流体的混合而形成乳液。由于降低的毛细力，具有低界面张力值的流体可能流动至井孔并随后从含烃地层中被开采出。
[0104]含烃地层中流体可以是湿的(例如，粘附于上覆地层/下伏地层或散布到含烃地层的上覆地层/下伏地层上)。如本文所使用的，“润湿性”是指在存在其他流体情况下流体优先散布到或者粘附于地层中固体表面。测定烃地层的可润湿性的方法由Craig，Jr.在"The Reservoir Engineering Aspects of Waterflooding", 1971 专题第 3 卷，SocietyofPetroleum Engineers中描述,其以引用的方式并入本文。烃在气体或水存在下可以粘附于沙岩。基本上被烃覆盖的上覆地层/下伏地层可以被称为“油润湿”(oil wet)。由于在含烃地层中存在极性和/或重质烃(例如，浙青质)，上覆地层/下伏地层可以是油润湿的。地层组分(例如，二氧化硅、碳酸盐或粘土)可以决定在上覆地层/下伏地层表面的烃吸附的量。多孔和/或渗透的地层可以允许烃更容易润湿上覆地层/下伏地层。基本上油润湿的上覆地层/下伏地层可以阻止从含烃地层中开采烃。含烃地层的油润湿部分可以位于地面下小于或大于1000英尺处。
[0105]含烃地层可以包括水。水可以与下伏地层的表面相互作用。如本文所使用的，“水润湿”(water wet)是指在上覆地层/下伏地层表面上水包覆的地层。水润湿上覆地层/下伏地层可以通过阻止烃润湿上覆地层/下伏地层而强化从地层开采烃。含烃地层水润湿部分可以包括少量极性和/或重质烃。
[0106]含烃地层中的水可包含矿物质，(例如包含钡、钙或镁的矿物质)以及矿物盐(例如氯化钠、氯化钾、氯化镁)。地层中水的盐度和/或水的硬度可影响含烃地层中的烃采收。如本文所用，“盐度”是指水中溶解的固体量。如本文所用，“水的硬度”是指水中多价离子(例如钙、镁)的浓度。水的盐度和硬度可通过通常已知的方法(例如电导、滴定)来测定。如本文所用，“高盐度水”是指具有超过30，OOOppm的总溶解固体(基于氯化钠)的水。随着水盐度在含烃地层中的提高，烃和水之间的界面张力可能提高并且流体可能变得难以产生。
[0107]含烃地层中的低盐度水可增强从含烃地层开采烃。
[0108]烃和低盐度水可由于低盐度水和烃之间的低界面张力而形成分散良好的乳液。从含烃地层产生的可流动乳液(例如烃/水混合物)对于生产商而言可能更为经济可行。如本文所用，“低盐度水”是指含烃地层中低于百万分之20，OOO(ppm)的总溶解固体(基于氯化钠)的水盐度。含烃地层可包括盐度低于13，OOOppm的水。含烃地层可包括盐度为3, OOOppm至10，OOOppm的水。含烃地层中的水盐度可以是5，OOOppm至8，OOOppm。
[0109]可对含烃地层加以选择处理，其根据的因素诸如但不限于，所述地层内的含烃层的厚度、估测的液体生产量(liquid production content)、该地层的位置、该地层的盐度含量、该地层的温度以及含烃层的深度。最初，天然地层的压力和温度可能足以导致烃流入井孔并流出地表。含烃地层中的温度可以是(TC至300°C。随着烃从含烃地层中产生，所述地层中的压力和/或温度可能降低。可采用多种形式的人工提升(例如泵、注气)和/或加热，以继续从所述含烃地层产生烃。从所述含烃地层开采所期望的烃可随着烃在该地层中的耗尽和/或随着提取难度的提高而变得不经济。[0110]由于烃的粘度以及流体在所述含烃地层的孔中的毛细效应，含烃地层中存留的剩余烃的流动可能是困难的。如本文所用，“毛细作用力”是指流体和该含烃地层的至少一部分之间的吸引力。毛细作用力可通过提高含烃地层内的压力来克服。毛细作用力还可通过降低含烃地层中的流体间界面张力来克服。降低含烃地层中的毛细作用力的能力取决于许多的因素，其包括但不限于，所述含烃地层的温度、该含烃地层中水的盐度以及该含烃地层中的烃的组成。
[0111]随着生产速率下降，可使用其它方法来使含烃地层在经济上更为可行。方法可包括向所述烃地层中加入水(例如盐水，蒸气)、气体、聚合物、单体或其任意组合的来源以提高烃的流动。
[0112]含烃地层可用水驱处理。水驱可包括通过注入井将水注入含烃地层的一部分。对所述地层的至少一部分的驱动可水润湿该含烃地层的一部分。所述含烃地层的水润湿部分可通过已知的方法加压，并且可使用一个或多个生产井来收集水/烃混合物。然而，所述水层可能不能与烃层有效地混合。不良的混合效率可能是由于水与烃之间的高界面张力所导致。
[0113]从含烃地层进行的生产可以通过使用聚合物和/或单体处理该含烃地层来增强，所述聚合物和/或单体可使烃流动至一个或多个生产井。所述聚合物和/或单体可降低水相在该含烃地层的孔内的流动性。水流动性的降低可使烃更容易地流动穿过该含烃地层。聚合物包括但不限于聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、乙烯共聚物、生物聚合物、羧甲基纤维素、聚乙烯醇、聚苯乙烯磺酸盐、聚乙烯吡咯烷酮、AMPS(2_丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸盐)，或它们的组合。乙烯共聚物的例子包括丙烯酸与丙烯酰胺的共聚物、丙烯酸与丙烯酸月桂酯的共聚物、丙烯酸月桂酯与丙烯酰胺的共聚物。生物聚合物的例子包括黄原胶和瓜尔胶。聚合物可在含烃地层中进行原位交联。聚合物还可在含烃地层中原位产生。用于采油的聚合物和聚合物制备描述于US6427268、US6439308、US5654261、US5284206、US5199490和US5103909，其全部公开内容以引用的方式并入本文。
[0114]来自本发明的烃采收组合物的阴离子表面活性剂可在各种盐度的储层条件下有利地使用，该表面活性剂可具有上文示例性的式(II)。例如，在式(II)的阴离子表面活性剂中，连接用环氧烷基团将醇的疏水部连接于带负电的基团A，并且用于改变分子的HLB，使其匹配储层条件的盐度和原油。"HLB"是指亲水-亲油平衡。环氧烷链在连接基团中的存在有助于提供对硬水中的Ca和Mg离子的耐受性。
[0115]所述烃采收组合物可与所述含烃地层的至少一部分中的烃相互作用。与烃的相互作用可降低烃与含烃地层中的一种或多种流体间的界面张力。烃采收组合物可降低烃与含烃地层的上覆地层/下伏地层之间的界面张力。界面张力的降低可使烃的至少一部分流动通过所述含烃地层。
[0116] 烃采收组合物降低烃与流体混合物的界面张力的能力可使用已知技术进行评估。烃与水的混合物的界面张力值可使用旋滴张力仪来测定。可将一定量的烃采收组合物加入所述烃/水混合物并且可测定所得流体的界面张力值。低界面张力值(例如低于I达因/cm)可显示所述组合物降低了烃和水之间的至少一部分表面能。表面能的降低可能显示烃/水混合物的至少一部分可流动通过含烃地层的至少一部分。
[0117]可将烃采收组合物加入烃/水混合物并且可测定界面张力值。超低的界面张力值(例如低于0.0l达因/cm)可显示该烃采收组合物降低了烃与水之间的至少一部分表面张力，从而使所述烃的至少一部分可流动通过所述含烃地层的至少一部分。与使用对于地层中的流体产生超过0.01达因/cm的界面张力值的组合物进行处理的烃相比，在超低的界面张力下烃的至少一部分可更容易地流动通过所述含烃地层的至少一部分。向含烃地层的流体中加入烃采收组合物(其导致了超低的界面张力值)可提高可采收烃的效能。所述含烃地层中的烃采收组合物浓度可以最小化，以使生产期间的使用成本降至最低。
[0118]可通过注入井110来将本发明的烃采收组合物提供(例如，注入)至含烃地层100中，如图2所描述。烃地层100可包括上覆地层120、烃层130和下伏地层140。注入井110可包括开口 112，其使流体在不同的深度水平流动通过含烃地层100。烃层130可在地表下低于1000英尺(305米)处。含烃地层100的下伏地层140可能是油润湿的。含烃地层100中可存在低盐度水。
[0119]可将本发明的烃采收组合物以基于含烃地层中存在的烃的量来提供给所述地层。然而，烃采收组合物的量可能太少而不能使用已知的递送技术(例如，泵)精确地递送给含烃地层。为促进小量烃采收组合物向含烃地层的递送，所述烃采收组合物可与水和/或盐水结合以产生可注入流体。注入含烃地层100的烃采收组合物的量可为所述可注入流体的总重量的0.1至4重量％。所述可注入流体中的表面活性剂的量可以是0.05至2重量％，优选0.1至1.5重量％、更优选0.1至1.0重量％、最优选0.2至0.5重量％。
[0120]本发明的烃采收组合物可与烃层130中的至少一部分烃相互作用。所述烃采收组合物与烃层130的相互作用可降低不同烃之间的至少一部分界面张力。所述烃采收组合物还可降低该地层中的一种或多种流体(例如，水、烃)与下伏地层140之间、该地层中的一种或多种流体与上覆地层120之间或它们的组合的至少一部分界面张力。
[0121]本发明的烃采收组合物可与烃的至少一部分和该地层中的一种或多种其它流体的至少一部分相互作用，以降 低所述烃与一种或多种流体之间的至少一部分界面张力。界面张力的降低可使烃的至少一部分与该地层中的一种或多种流体的至少一部分形成乳液。烃与一种或多种流体之间的界面张力可通过所述烃采收组合物改变至低于0.1达因/Cm的数值。烃与地层中的其它流体之间的界面张力值可通过所述烃采收组合物而降低至低于
0.05达因/cm。烃与地层中的其它流体之间的界面张力可通过所述烃采收组合物而降低至低于0.001达因/Cm。
[0122]所述烃采收组合物/烃/流体混合物的至少一部分可流动至生产井150。获自所述生产井150的产物可包括但不限于所述烃采收组合物的组分、甲烷、一氧化碳、水、烃、氨、浙青质或它们的组合。通过含烃地层100进行的烃生产可在向含烃地层中加入所述烃采收组合物后提高超过50 %。
[0123]可使用烃移出流体来预处理含烃地层100。烃移出流体可由水、蒸气、盐水、气体、液体聚合物、泡沫聚合物、单体或它们的组合构成。烃移出流体可用于在向地层提供烃采收组合物之前处理所述地层。含烃地层100可在地表下低于1000英尺(305米)处。烃移出流体可在注入含烃地层100前被加热。烃移出流体可降低该地层内的至少一部分烃的粘度。地层中的至少一部分烃的粘度的降低可增强所述烃的至少一部分向生产井150中的流动。在含烃地层100中的至少一部分烃已经流动后，重复注入相同或不同的烃移出流体在使烃流动通过该含烃地层中可能变得较为低效。低效的流动可能是由于烃移出流体在含烃地层100中产生更可渗透区所导致。烃移出流体可穿过所述含烃地层100中的可渗透区并且不与剩余的烃相互作用并使其流动。因此，吸附于下伏地层140的较重烃的位移可随时间而减少。最终，该地层可被认为对于生产烃而言是低产或经济上不理想的。
[0124]在使用烃移出流体处理含烃地层后，注入本发明的烃采收组合物可增强吸附于下伏地层140的较重烃的流动。所述烃采收组合物可与烃相互作用，以降低该烃与下伏地层140之间的界面张力。界面张力的降低可以使烃流动至生产井150并通过其而生产。通过生产井150所生产的烃可包括所述烃采收组合物的至少部分组分、注入该井进行预处理的烃移出流体、甲烷、二氧化碳、氨，或它们的组合。向低产含烃地层的至少一部分加入所述烃采收组合物，可延长所述含烃地层的生产寿命。从含烃地层100进行的烃生产可在向含烃地层中加入所述烃采收组合物后提高超过50%。提高的烃生产可提高含烃地层的经济可行性。
[0125]所述烃采收组合物与地层中的至少一部分烃的相互作用可降低该烃与下伏地层140之间的至少一部分界面张力。至少一部分界面张力的降低可使烃的至少一部分流动通过含烃地层100。然而，烃的至少一部分的流动可能并不是经济上可行的速率。
[0126]在使用排烃组合物处理所述地层后，可通过注入井110将聚合物注入烃地层100，以提高该烃的至少一部分穿过该地层的流动。合适的聚合物包括但不限于，SNF 制造的 Flopaam?、Ciba Specialty Additives (Tarrytown, New York)制造的
CIBA? ALCOFLOOD?、Tramfloc Inc.(Temple, Arizona)制造的TramfloC?和Chevron Phillips Chemical C0.(The Woodlands,Texas)制造的fJE?聚合物。经、经米经组合物和所述聚合物之间的相互作用可提高地层中剩余烃的至少一部分向生产井150的流动。
[0127]来自本发明的烃采收组合物的表面活性剂可以是热稳定的并且可在广范围的温度下使用。可由于这种高的热稳定性，可将所述烃采收组合物加至具有O至150°C的平均温度的含烃地层100的一部分。
[0128]还可将所述烃采收组合物通过注入井110来注入含烃地层100，如图3中所描述。所述烃采收组合物与该地层中的烃的相互作用可降低所述烃与下伏地层140之间的至少一部分界面张力。至少一部分界面张力的降低可使烃的至少一部分流动至含烃地层100中的选定部分160,从而形成烃池(hydrocarbon pool) 170。可在含烃地层100的选定部分中从烃池170来生产烃的至少一部分。
[0129]烃的至少一部分向选定部分160的流动可能并不是经济上可行的速率。可将聚合物注入烃地层100以提高该烃的至少一部分穿过该地层的流动。烃的至少一部分、烃采收组合物和所述聚合物之间的相互作用可提高所述烃的至少一部分向生产井150中的流动。
[0130]烃采收组合物可包括无机盐(例如，碳酸钠(Na2CO3)、氯化钠(NaCl)或氯化钙(CaCl2))。无机盐的添加有助于所述烃采收组合物分散于整个烃/水混合物中。烃采收组合物的增强分散可降低烃与水界面之间的相互作用。降低的相互作用可降低该混合物的界面张力并且提供更具流动性的流体。
[0131 ] 本发明通过以下实施例进一步说明。实施例
[0132]1.用于实施例中的化学品
[0133]1.1表面活件剂A、B、C和D
[0134]表面活性剂A、B、C和D是下式(VI)的阴离子硫酸盐表面活性剂:
[0135](VI) [R-0-[R/ -OJx-SO3I [Na+]
[0136]上式(VI)的表面活性剂中的R-O部分来自于式R-OH的伯醇的混合物，其中R是支化的脂族基团，所述混合物包含低于I重量％的C11和更低级的醇，50重量％的C12醇、48重量％的C13醇以及低于2重量％的C14和更高级的醇。脂族基团R的平均碳数为约12.6。此外，脂族基团R的平均支链数为约1.1。直链与支链的重量比为15:85。脂族基团R是随机支化的。所述支链由87%的甲基支链和13%的乙基支链组成。
[0137]上式(VI)的表面活性剂中的R' -O部分来自环氧丙烷，X代表每摩尔醇的环氧烷基团平均摩尔数的X，其如下所示而变化。
[0138]
表面活性剂|A[B|C [D
X13Tl 97
[0139]1.2比较表面活性剂
[0140]比较表面活性剂是下式(VII)的阴离子硫酸盐表面活性剂:
【权利要求】
1.一种处理含烃地层的方法，其包括: (a)向所述含烃地层的至少一部分提供组合物，其中所述组合物包含基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇；以及 (b)使所述组合物与所述含烃地层中的烃相互作用。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述组合物还包含内烯烃磺酸盐(IOS)。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述烷氧基化伯醇的支化脂族基团具有0.7至2.0，优选0.9至1.8，更优选1.0至1.6的平均支链数。
4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述环氧烷基团由环氧丙烷基团组成。
5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述烷氧基化伯醇具有平均2至20摩尔，优选4至17摩尔，更优选6至14摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。
6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中所述烷氧基化伯醇的支化脂族基团具有10至15，优选11至14，更优选12至13的平均碳数。
7.根据权利要求1 所述的方法，其中所述IOS包含一种或多种选自C15_1810S、C19_2310S、C20_24IOS 和 C24_2810S 的 I OS。
8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中不提供助溶剂。
9.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中在步骤(a)中将助溶剂提供至所述含烃地层的所述至少一部分中，并且所提供的表面活性剂总重量与所提供的助溶剂的总重量的比率为超过1:3。
10.一种烃采收组合物，其包含基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。
11.根据权利要求10所述的组合物，其还包含内烯烃磺酸盐(IOS)。
12.根据权利要求10或11所述的组合物，其中所述烷氧基化伯醇的支化脂族基团具有0.7至2.0，优选0.9至1.8，更优选1.0至1.6的平均支链数。
13.根据权利要求10至12中任一项所述的组合物，其中所述环氧烷基团由环氧丙烷基团组成。
14.根据权利要求10至13中任一项所述的组合物，其中所述烷氧基化伯醇具有平均2至20摩尔，优选4至17摩尔，更优选6至14摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。
15.根据权利要求10至14中任一项所述的组合物，其中所述烷氧基化伯醇的支化脂族基团具有10至15，优选11至14，更优选12至13的平均碳数。
16.根据权利要求11所述的组合物，其中所述IOS包含一种或多种选自C15_1810S、C19_2310S、C2ch24IOS 和 C24_2810S 的 I OS。
17.根据权利要求10至16中任一项所述的组合物，其不包含助溶剂。
18.根据权利要求10至16中任一项所述的组合物，其包含助溶剂，其中所述组合物中的表面活性剂的总重量与所述组合物中助溶剂的总重量的比率超过1:3。
19.一种从含烃地层生产的含烃组合物，其包含烃和基于具有支化脂族基团的烷氧基化伯醇的阴离子表面活性剂，所述支化脂族基团具有9至15的平均碳数以及0.5至2.5的平均支链数，并且所述烷氧基化伯醇具有平均至少0.5摩尔的环氧烷基团/摩尔伯醇。
20.根据权利要求19所述的组合物，其通过如权利要求1至9的任一项所定义的方法从含烃地层中产 生。
【文档编号】C09K8/584GK103476901SQ201280018842
【公开日】2013年12月25日 申请日期:2012年4月19日 优先权日:2011年4月20日
【发明者】J·R·巴恩斯, R·H·埃利森, M·J·费伯, K·格朗, R·莫尼, Q·A·翁 申请人:国际壳牌研究有限公司