[发明专利]通过将经处理的水注入含油地层而提高油采收(EOR)的方法和系统

说明书

技术领域

本发明涉及通过将经处理的水注入含油地层而提高油采收(EOR)的方法和系统。

存在于含油地层中的油的仅一部分可由于地层的自然压力而采收。由所述“一次”采收而采收的油通常为地层中的油的5％至35％。已开发提高油采收的方法以将可从含油地层中采收的油的量增加至大于在一次采收中采收的油的量。

水驱广泛用于二次采收的方法，在水驱中，水通过注射井注入含油地层，以将油调动和驱动通过地层以从生产井中生产，所述二次采收用于将自地层采收的油的量增加超过一次采收。近来，使用具有低盐度的水的水驱已用于相对于在常规的更高盐度的水驱中采收的油量增加自地层采收的油量。低盐度水可代替常规用于二次采收中的水驱的更高盐度的水使用，或者低盐度水可在常规的更高盐度的水驱之后使用，以相比于在三次采收过程中的初始水驱的油采收递增增加油采收。

将低盐度水注入地层中可通过双层膨胀而降低地层中的孔隙内油与地层的离子结合，从而导致岩石对烃类的吸附能力的降低。这通过使地层的孔隙表面更加水润湿且油润湿减小而增加了地层中油的移动性，从而允许移动的油从其所处的孔隙中移出，并被驱动至用于从地层生产的生产井。

在低盐度水驱中使用的低盐度水通常具有百万分之(“ppm”)200至5000ppm的总溶解固体(“TDS”)含量，优选具有1000ppm至5000ppm的TDS含量，以在水中提供足够的盐度而防止地层损坏。

通常，通过将具有显著更高盐度的源水脱盐而制备提供用于提高油采收的低盐度水。海水为进行处理以提供特别地用于海上石油采收的低盐度水的常见源水。海水通常具有30000ppm至50000ppm之间的TDS含量。咸味水、自地层产生的高盐度地层水和高盐度含水层水也可用作可进行脱盐以提供低盐度源水的源水。这种水源可具有10000ppm至250000ppm的TDS含量。

用于水脱盐的通常应用的技术包括蒸馏过程(如多级闪蒸、多效蒸馏、机械蒸汽压缩和/或热蒸汽压缩)，和膜过程(如反渗透(RO)、纳米过滤(NF)和/或电渗析)。Voltea B.V.的国际专利申请WO2011/135048和网址www.voltea.com公开了通过电容性去离子(CDI)从例如废水中去除离子的方法和装置。CDI的更多信息可见于科学论文Environmental Science and Technology，第36/13卷，第3017页，2002和出版于Journal Electrochimica Acta55(2010)3845-3856和网址www.elsevie.com/locate/electacta的M.A.Anderson等人的文章“Capacitive deionization as an electrochemical means of saving energy and delivering clean water.Comparison to present desalination practices:Will it compete？”中。

M.A.Anderson的后一文章在图8中显示了将具有不同盐度的水脱盐所需的电功量，并推断在所选条件下和低于5000mg/L的浓度下，即使获得60-70％的中等效率，CDI也可为具有竞争力的技术。

将用于EOR的水脱盐的最常用的方法通常包括用于从水中过滤固体的微滤器(MF)或超滤器(UF)组件，和反渗透(RO)组件，或用于随后的水脱盐的纳米过滤组件和RO组件的组合。对海水的海上脱盐的数个研究推断，使用常规或膜预处理的海水反渗透(SWRO)由于合适的重量、成本、占用空间(footprint)和设计输出能力而是迄今为止可用于海上应用的最可行的脱盐方法。

EOR低盐度注射水的适当处理对于防止与盐度相关的地层损坏是关键的。如果存在于地层中的粘土与注射水不相容，则可发生粘土的解絮凝。当粘土在地层中解絮凝时，粘土粒子可分散并迁移至孔喉中，从而导致地层损坏。通常，注射水/完井液必须具有足够的盐度(以总浓度和/或二价阳离子浓度测得)，以在体系平衡时防止地层粘土的解絮凝。另外，必须具有足够的二价阳离子(即Ca⁺⁺、Mg⁺⁺)存在于驱替液(例如注射海水)中，以在从一种水组成转变成另一种水组成的过程中防止地层粘土的解絮凝。