CN107771205A - 用于提高烃采收的胶囊型纳米组合物 - Google Patents
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Abstract
一种用于提高液态烃储层中的产量的方法，所述方法包括以下步骤：引入能够降低液态烃相分的表面张力的纳米胶囊组合物溶液，其中所述纳米胶囊组合物溶液包含纳米胶囊和携带液，使得纳米胶囊分散在携带液中；使纳米胶囊组合物溶液与液态烃相分相互作用，使得液态烃相分的表面张力降低，从而使液态烃相分的至少一部分能够排出；在使液态烃相分的至少一部分从液态烃储层排出的条件下将水相分引入井眼；以及利用井眼采收至少一部分所述液态烃相分以及至少一部分所述纳米胶囊组合物溶液。
Description
技术领域
本发明提供了涉及提高地下油气层(如含原油地层)产量的组合物和方法。在一些实施方案中，提供了用于提高储层内的渗透性、流动性和波及效率以提高石油采收率的组合物以及与该组合物相关的方法，其中所述组合物涉及包含表面活性剂的纳米组合物。
背景技术
石油和天然气工业极大地受益于提高石油采收率(EOR)工艺的应用，该工艺提高了表现不佳或有问题的油井和油田的产量。许多EOR工艺是基于化学品促使的油田增产，并且可以包括以下化学品中的一种或几种：(1)能够诱发地层压裂并产生用于将油从地层移动到井眼中的新的或额外的烃流动通道的化学品；(2)能够溶解储油地层部分并为烃创造替代的流动路径的化学品；以及(3)能够提高液态烃(例如石油)从储油地层流入井眼的化学品。
表面活性剂是能够降低液-液或液-固界面处表面张力的一类商业上重要的化合物。表面活性剂的两亲性组合物使得它们可以用作去垢剂、乳化剂、分散剂、发泡剂、润湿剂和抗结晶剂。在石油和天然气工业中，使用表面活性剂来提高地下储层中的液态烃的传导性或流动性，以提高采油率，例如，在地下油气储层的水驱和/或蒸汽驱之后。
然而，使用如蒸汽驱等的技术会在地下油气储层中引起重力上窜。一次采油技术(如蒸汽驱)产生的储层非均质性是石油和天然气工业的一个既定的挑战，特别是对于涉及原油开采和相关下游应用的商业实体而言更是如此。此外，地下油气储层中漏失层的存在、地层压裂、高渗透夹层及相关的地质构造是一次采油和EOR操作中的持续挑战。
发明内容
因此，存在对于能够提高用于液态烃采收的EOR效果的方法和组合物的需求。本文提供了涉及提高地下油气层(如含原油地层)产量的组合物和方法。在一些实施方案中提供了用于提高储层内的渗透性、流动性和波及效率以提高石油采收率的组合物以及与该组合物相关的方法，其中所述组合物涉及包含表面活性剂的纳米组合物。描述了用于提高油气储层的纳米胶囊组合物及相关方法。
在第一方面中，提供了一种用于提高液态烃储层中的产量的方法。该方法包括步骤(a)向井眼中引入能够降低液态烃相分(fraction)表面张力的纳米胶囊组合物溶液，其中该井眼与液态烃储层以可操作的方式接合。该纳米胶囊组合物溶液包含纳米胶囊和携带液，使得纳米胶囊分散在携带液中。该方法进一步包括步骤(b)使纳米胶囊组合物溶液与液态烃相分充分相互作用，使得液态烃相分的表面张力充分降低，从而使液态烃相分的至少一部分能够从液态烃储层排出；(c)在使液态烃相分的至少一部分从液态烃储层排出的条件下将水相分引入井眼；以及(d)利用所述井眼采收至少一部分从所述液态烃储层排出的所述液态烃相分以及至少一部分所述纳米胶囊组合物溶液。
在某些方面，纳米胶囊包括选自由磺酸盐类表面活性剂、硫酸盐类表面活性剂和磷酸盐类表面活性剂构成的组中的两种或多种表面活性剂。在某些方面，纳米胶囊包括石油磺酸盐。在某些方面，纳米胶囊的特征在于单个直径在约200纳米至约1000纳米之间。在某些方面，将纳米胶囊浓度在约0.01重量％至约10重量％范围内的纳米胶囊组合物溶液引入到井眼中。在某些方面，重复上述步骤(a)至(d)一次或多次以提高液态烃储层中残留液态烃相分的采收。在某些方面，液态烃相分包括原油。在某些方面，该方法进一步包括：在上述步骤(a)之前，引入用于从液态烃储层中采收一次液态烃相分的一次采油组合物。在某些方面，一次采油组合物选自水、天然气、空气、二氧化碳、氮气以及它们的组合。在某些方面，该方法进一步包括：在上述步骤(c)之前，将反絮凝剂引入与液态烃储层可操作地接合的井眼中。在某些方面，反絮凝剂选自由褐煤、丹宁、聚碳酸酯、聚羧酸酯、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠、硅酸钠、草酸铵、草酸钠、阿拉伯树胶、腐植酸树脂、膨润土以及它们的组合构成的组中。在某些方面，该方法进一步包括：在步骤(a)之前将支撑剂引入与液态烃储层可操作地接合的井眼中。在某些方面，支撑剂选自由砂、粘土、铝土矿、氧化铝和硅铝酸盐以及它们的组合组成的组。在某些方面，该方法进一步包括：在步骤(a)之前将分散剂引入到与液态烃储层可操作地接合的井眼中。在某些方面，分散剂选自由木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯聚丙烯酰胺、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺基甲基丙磺酸钠、膦酰基丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、羟基亚乙基二膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸以及它们的组合构成的组中。在某些方面，该方法进一步包括：在步骤(c)之前将分散剂引入到与液态烃储层可操作地接合的井眼中。在某些方面，液态烃采收率增加至少10％。
在第二方面中，提供了一种形成用于在纳米胶囊组合物溶液中使用的纳米胶囊的方法。该方法包括以下步骤：(a)将水相化学品与水混合以形成水相，(b)将溶剂相单体与溶剂及一种或多种表面活性剂混合以形成溶剂相，(c)将溶剂相分散在水相中，使得溶剂相在水相中形成液滴，并且液滴的表面形成水相和溶剂相之间的界面，以及(d)使水相化学品和溶剂相单体在界面处聚合以形成聚合物壳，其中聚合物壳包封一种或多种表面活性剂和溶剂。
在第三方面中，提供了一种形成用于在纳米胶囊组合物溶液中使用的纳米胶囊的凝聚法。该凝聚法包括以下步骤：(a)将水相化学品与水混合以形成水相，其中水相化学品包括明胶，(b)将溶剂相单体与溶剂及一种或多种表面活性剂混合以形成溶剂相，(c)在水相中混合溶剂相，使得溶剂相形成分散在水相中的液滴，从而形成混合物，其中所述液滴具有表面，(d)向混合物中加入沉淀剂，沉淀剂可有效降低水相化学品在混合物中的溶解度，使得水相化学品能够从混合物中沉淀出来，(e)使水相化学品从混合物中沉淀出来形成沉淀的水相化学品，其中沉淀的水相化学品沉淀于液滴的表面上以形成沉淀的水相化学品，以及(f)使沉积的水相化学品在液滴周围形成聚合物壳，其中通过沉积的水相化学品的交联形成聚合物壳。
附图说明
以下说明使得本发明实施方案的特征、优点和目的以及其他内容变得显而易见，并且使它们可以被更好地理解，可以通过参照附图中所示的形成本说明书的部分实施方案来简要总结上述更具体的描述。然而，应当注意，附图仅示出了优选的实施方案，因此，不应被视为是对本发明范围的限制，因为本发明可允许其他同等有效的实施方案。通过阅读下面对其非限制性实施方案的详细描述并浏览附图，可以更好地理解优选实施方案，其中：
图1示出了根据所描述的一些实施方案的包含磺酸盐的纳米胶囊的扫描电子显微照片。
具体实施方式
尽管以下详细描述包含用于说明目的的具体细节，但是本领域技术人员将理解，以下许多详细的实施例、变化及选择都在本发明的范围内。因此，本文在此描述的示例性实施方案不会使本发明丧失通用性，且对本发明没有不适当的限制。
本发明提供了一种提高地下油气层(如含原油地层)产量的组合物和方法。将纳米胶囊组合物溶液引入到井眼中，在井眼中，所述纳米胶囊组合物溶液包含纳米胶囊和携带液，以使得纳米胶囊分散在携带液中。所述纳米胶囊包含一种或多种能够降低液态烃储层中液态烃相分的表面张力的表面活性剂。所述方法可提高储层内的渗透性、流动性和波及效率以提高采油率。在优选的实施方案中，本发明涉及显示出有利的尺寸和时间可控性的纳米胶囊表面活性剂组合物。在某些实施方案中，所述组合物通过在与井眼相关的非含烃区域或在井眼外围的非含烃区域中的吸附减少，从而展示出对地下油储层增强的靶向性。
本文所用术语“表面活性剂”是指能够降低两种介质(如两种液体或液体和固体)之间的表面张力的化合物。表面活性剂可以指能够表现出表面活性剂行为的阳离子、阴离子、两性离子或非离子化合物。在优选的实施方案中，表面活性剂是阴离子化合物，例如磺酸盐。
本文所用术语“波及效率”和“体积波及效率”是指提高烃的采收工艺的效率，该工艺包括提高采油率(EOR)工艺。
本文所述“交联剂”是指能够化学键合并由此连接(“交联”)两种或多种单独聚合物的化合物。在某些实施方案中，交联剂可与聚合物形成一个或多个共价键。交联剂可以通过交联剂上的羰基、巯基、胺或亚胺化学基团与聚合物键合。交联剂不限于任何特定的空间排布，并且在某些实施方案中，可以在与两种或更多种单独的聚合物键合之前或之后呈现出线性、分支、嵌段或树枝状结构中的一种或多种。
本文所述“液态烃储层”是指含有原油的地下储油地层。液态烃储层包括含烃地层和含液态烃地层。
术语“溶剂相单体”是指可溶于溶剂相且不溶于水相并与水相化学品反应的单体。例如，异氰酸酯是可溶于癸二酸二丁酯但不溶于水的单体。
术语“水相化学品”是指单体、胶凝剂或化学品，其可溶于水相且不溶于溶剂相，并且可与溶剂相单体反应。可以用作水相化学品的化学品的实例是明胶。
本发明组合物和方法有利地包封了表面活性剂。本领域技术人员可以理解，表面活性剂可以是轻微水溶性的，因此它们可以在水和非水界面之间建立连接。在常规表面活性剂操作中，由于被靠近井眼区域(这里存在大量的裸露岩石，但是石油量较少)的岩石吸附，会发生显著的表面活性剂损失。因此需要将水溶性表面活性剂包封以减轻吸附损失，并且胶囊必须足够小以穿过油层。所述方法和组合物提供了纳米尺寸的胶囊型表面活性剂，其中胶囊型表面活性剂在一段时间后可从胶囊中释放以溶解石油。该方法和组合物通过胶囊壳的韧性和厚度来控制释放时间。该方法和组合物提供了一种控制表面活性剂释放速率的方法。
该组合物和方法涉及通过注入能够降低液态烃储层中液态烃相分表面张力的纳米胶囊组合物，从而解决了与从液态烃储层中采收液态烃相关的问题。这里公开的方法和组合物在引入液态烃储层之后，有利地提高了一次液态烃采收的效果，并且强化了液态烃、尤其是原油的提高采油率(EOR)工艺。此外，水驱法等一次采收技术可以在引入纳米胶囊组合物之前和/或之后进行，使得总体液态烃采收率增加。
虽然实施方案并不限于任何特定的物理化学性质或特性，但是与先前公开的或可商购的用于液态烃采收的组合物相比，本文所述的方法及相关组合物可有利地降低用于提高一次液态烃采收效果和/或EOR液态烃采收效果以及用于提高石油采收率(EOR)工艺的组合物的体积。有利地并且出人意料地，这里描述的方法及相关组合物可用于制备亚微米颗粒，即直径小于200nm的颗粒。例如，可以合成直径小到约20纳米(nm)的纳米胶囊，这可以减少处理量和相关成本以及处理含原油地下储油气层的时间。本领域技术人员将理解，为了在采油中使用，颗粒必须具有亚微米尺寸。
有利地并且意外地，在某些实施方案中描述的方法和组合物通过提高液态烃流动性和液态烃相分在地下储层中的传导性，从而提高了液态烃采收率。地层可以包括复杂的地质构造，例如非均质性储层，该储层会妨碍一次采油和/或EOR技术以有效且经济的形式引导液态烃流，例如，降低(体积)波及效率。该方法及纳米胶囊组合物提高了液态烃的流动性、波及效率以及相应的液态烃采收率。
纳米胶囊组合物溶液是通过将纳米胶囊混合到携带液中而形成的。可利用混合的形式使得纳米胶囊分散在携带液中。纳米胶囊浓度是携带液中纳米胶囊的量。纳米胶囊浓度可以在约0.01重量％至约10重量％的范围内。在某些实施方案中，纳米胶囊浓度可以为约1重量％、或者为2重量％、或者为3重量％、或者为4重量％、或者为5重量％。
纳米胶囊是球形胶囊，其包含包围两种或更多种表面活性剂和溶剂的聚合物壳。
在制备纳米胶囊的第一种方法中，使用界面聚合法。将至少一种表面活性剂和溶剂相单体加入到溶剂中以形成溶剂相。溶剂相中表面活性剂的量可以在约1重量％至约50重量％之间。溶剂相中的溶剂相单体的量可以在约1重量％至约30重量％之间。适合使用的溶剂包括异辛烷、丙酮、癸二酸二丁酯以及它们的混合物。
适合使用的表面活性剂包括磺酸盐类表面活性剂、硫酸盐类表面活性剂和磷酸盐类表面活性剂。磺酸盐类表面活性剂的实例包括石油磺酸盐、十二烷基苯磺酸盐和其他烷基磺酸盐。硫酸盐类表面活性剂的实例包括十二烷基硫酸钠和其他烷基硫酸盐。磷酸盐类表面活性剂的实例包括烷基磷酸盐。在使用两种或多种表面活性剂的实施方案中，两种表面活性剂彼此不同。在至少一个实施方案中，表面活性剂是石油磺酸盐。
将水相化学品加入到水中以形成水相。水相中的水相化学品的量可以在1重量％至约30重量％的范围内。
然后将溶剂相分散在水相中。可以使用任意方法将溶剂相分散在水相中，使得溶剂相在水相中形成液滴。分散溶剂相的方法的实例包括混合、共混和振动。在向水相中加入溶剂相后，整个水相中含有溶剂相的液滴。溶剂相和水相可彼此不混溶。液滴的表面形成为溶剂相和水相之间的界面。
由于界面聚合作用，通过溶剂相单体和水相化学品的反应形成聚合物壳。在界面聚合中，溶剂相单体和水相化学品在界面处彼此“相遇”并在界面处聚合形成聚合物壳。因为聚合物壳在溶剂相液滴的界面处形成，所以聚合物壳包封液滴，如此将溶剂相液滴中的溶剂和表面活性剂包封起来。使用溶剂相单体和水相化学品意外地产生了纳米尺寸的胶囊。
使用溶剂相单体和水相化学品有利地形成了为纳米尺寸颗粒的纳米胶囊。纳米胶囊的特征在于单个直径在约200纳米至约1000纳米之间。
在至少一个实施方案中，水相是连续相，反应后所得的纳米胶囊可分散在水相中，从而形成纳米胶囊分散液。纳米胶囊分散液可以混合到携带液中，以形成可用于采油的纳米胶囊组合物溶液。
在采用界面聚合法的实施方案中，可以控制聚合物壳的壳厚度。可以通过使用的水相化学品和溶剂相单体的量来控制壳厚度。可通过增加水相化学品和溶剂相单体的浓度来增加壳厚度。
在形成纳米胶囊的第二种方法中，通过凝聚法形成聚合物壳。在使用凝聚法的实施方案中，水相化学品是明胶，其与水混合以形成水相。将至少一种表面活性剂和溶剂相单体与溶剂混合以形成溶剂相。溶剂相以液滴的形式分散在水相中。将溶剂相以液滴形式分散在水相中后，向混合物中加入沉淀剂。沉淀剂改变明胶在水中的溶解度，从而使明胶作为沉淀的水相化学品而沉淀出来。在本发明的至少一个实施方案中，沉淀剂是盐，这被称为“盐析”现象。沉淀的水相化学品沉积在非水性表面上，例如溶剂相的液滴的表面，以形成沉积的水相化学品。然后沉积的水相化学品由于在液滴周围交联而形成聚合物壳，并且包封溶剂相的液滴。在至少一个实施方案中，沉淀剂是硫酸铵。
在使用形成纳米胶囊的凝聚法的实施方案中，可以控制聚合物壳的交联度。可以通过加入一定量的交联剂来控制聚合物壳的交联度。交联剂可以是戊二醛。交联度可以通过聚合物的溶胀量或降解速率来测量。交联度越高，聚合物颗粒预期溶胀越少。交联度越高，聚合物颗粒在热水中的降解或分解速度越慢。
在形成纳米胶囊的方法中，可以根据需要加热溶剂相和水相，以加快聚合物壳的分散或引发聚合物壳的形成。这里描述的方法和组合物不使用流化床来包封颗粒。描述形成纳米胶囊的方法和组合物不使用聚合物作为原料。
纳米胶囊组合物溶液可以与携带液混合，该携带液用于提高液态烃储层的产量。在至少一个实施方案中，纳米胶囊组合物溶液可以包含纳米胶囊、水以及其他开采化学品。将纳米胶囊组合物溶液引入液态烃储层中。被引入液态烃储层中的纳米胶囊组合物溶液的浓度为约0.01重量％至约10重量％，或者约1重量％，或者约2重量％，或者约3重量％，或者约4重量％，或者约5重量％。在至少一个实施方案中，将纳米胶囊组合物溶液引入与液态烃储层流体连接的井眼中。在至少一个实施方案中，井眼是包括注入井和采收井的配对(pairing)的一部分的注入井。
使纳米胶囊组合物溶液与液态烃储层中的液态烃相分相互作用一定的停留时间。在至少一个实施方案中，液态烃相分是原油。在至少一个实施方案中，液态烃相分是原油，液态烃相分的一部分是大量的原油。纳米胶囊的聚合物壳因暴露于热量从而随着时间的推移发生降解。当聚合物壳降解时，一种或多种表面活性剂从纳米胶囊中释放出来，从而消耗了纳米胶囊。所述一种或多种表面活性剂降低了液态烃相分的表面张力。通过降低表面张力，液态烃相分可以从液态烃储层中排出。停留时间可以为约0.1天(2.4小时)至约300天，或者停留时间可以为约一(1)天，或者停留时间可以为约一(1)天至约七(7)天，或者可以为约七(7)天，或者可以为约七(7)天至约三十(30)天，或者可以为约三十(30)天，或者可以为约180天。
在提高液态烃储层产量的方法的下一步骤中，在停留时间之后将水相分引入井眼。将水相分在能够使部分液态烃相分从液态烃储层中排出的压力下引入。在至少一个实施方案中，以水相分灌注井眼。在至少一个实施方案中，将水相分引入注入井并推动来自液态烃储层的液态烃相分。在至少一个实施方案中，以水相分灌注液态烃储层。
从液态烃储层中排出的液态烃相分部分被采收。在至少一个实施方案中，从液态烃储层排出的液态烃相分部分在采收井被采收。在至少一个实施方案中，采收的流体可包括采收的液态烃相分部分以及一定量的纳米胶囊组合物溶液。
可以重复该方法的步骤以强化来自液态烃储层的残余液态烃相分的回收。残余液态烃相分是指在开采方法之后残留在液态烃储层中的液态烃相分。在至少一个实施方案中，残余液态烃相分等于液态烃相分减去采收的至少一部分液态烃相分的差。提高产量的方法使得液态烃采收率增加至少10％、或者增加至少20％、或者增加至少50％、或者增加至少75％。
提高产量的方法还可包括其他步骤。在至少一个实施方案中，可以在引入纳米胶囊组合物溶液步骤之前将用于从液态烃储层中采收一次液态烃相分的一次采油组合物引入井眼。一次采油组合物可以包含水、天然气、空气、二氧化碳、氮气以及它们的组合。在至少一个实施方案中，可以在引入纳米胶囊组合物溶液步骤之前引入支撑剂。支撑剂可以包括砂、粘土、铝土矿、氧化铝、硅铝酸盐以及它们的组合。在至少一个实施方案中，可以在引入纳米胶囊组合物溶液步骤之前将分散剂引入井眼。分散剂可以包括木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯聚丙烯酰胺、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺基甲基丙磺酸钠、膦酰基丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、羟基亚乙基二膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸以及它们的组合。
在至少一个实施方案中，可以在将水相分引入井眼步骤之前将反絮凝剂引入井眼。反絮凝剂可以包括褐煤、丹宁、聚碳酸酯、聚羧酸酯、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠、硅酸钠、草酸铵、草酸钠、阿拉伯树胶、腐植酸树脂、膨润土以及它们的组合。在至少一个实施方案中，可以在将水相分引入井眼步骤之前将分散剂引入井眼。分散剂可以包括木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯聚丙烯酰胺、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺基甲基丙磺酸钠、膦酰基丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、羟基亚乙基二膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸以及它们的组合。
所述方法和纳米胶囊组合物可有利地补充有一种或多种其他组合物，该组合物能够通过所描述的纳米胶囊组合物提高液态烃采收率或地下储油气层中液体烃部分的靶向性。在非限制性实施方案中，这些其他组合物包括但不限于表面活性剂，例如烃类表面活性剂、磺酸盐类表面活性剂、硫酸盐类表面活性剂和磷酸盐类表面活性剂。
实施例
通过以下实施例以示出优选的实施方案。本领域技术人员应当理解，以下实施例中公开的技术和组合物表示本发明人发现的功能良好的技术和组合物，因此可被认为构成其实践的优选模式。然而，根据本公开，本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明精神和范围的情况下，可以在所公开的具体实施例中进行许多改变，并且仍然获得相似的结果。
实施例1.纳米胶囊Ⅰ的制备。在实施例1中，制备石油磺酸盐纳米胶囊。水基化学品是明胶，其与水混合以产生5％的明胶水溶液作为水相。通过将100克(g)异辛烷(作为溶剂)、40g丙酮(作为第二溶剂)以及作为石油磺酸盐来源的5％的Fusion 460(Afton Chemical,Richmond,VA)作为表面活性剂混合，从而制备溶剂相。将一百(100)克水相加热至60℃以帮助溶解明胶，然后加入100克溶剂相和100克20％硫酸铵，并在60℃下用磁力搅拌器剧烈搅拌两(2)小时。硫酸铵起到沉淀剂的作用，有助于明胶从水相中沉淀出来。然后将五(5)克25％戊二醛(作为交联剂)加入到混合物中，并将所得溶液冷却过夜至室温。使用Quanta Model 250FEG扫描电子显微镜(SEM)(FEI，Hillsboro，OR)测定，收集的所得纳米胶囊所表现出的直径范围为约200纳米(nm)至一(1)微米(μm)。
实施例2.纳米胶囊Ⅱ的制备。在可供选择的替代方法中，合成了石油磺酸盐类纳米胶囊。首先在250ml去离子水中将40克癸二酸二丁酯(Sigma Aldrich，St.Louis，MO)(作为溶剂)、10克甲苯二异氰酸酯(Sigma Aldrich，St.Louis，MO)(作为溶剂相单体)、12克聚乙烯醇(Sigma Aldrich，St.Louis，MO)(作为溶剂相单体)以及10克作为石油磺酸盐来源的EOR2095(Chemtura Chemicals，Philadelphia，PA)(作为表面活性剂)混合，并在室温下用磁力搅拌器剧烈搅拌二十(20)分钟，从而制备溶剂相。向该溶液中加入250ml去离子水和40ml 20％三乙烯四胺水溶液(TETA)(作为水相化学品)。然后将溶液温度升至55℃，剧烈搅拌3小时，得到胶体分散体。将得到的分散体用约450ml去离子水稀释，得到石油硫酸盐浓度为约10,000ppm的纳米胶囊组合物溶液。如图1所示，该分散液包含直径约20nm至约200nm的纳米胶囊。
实施例3.纳米胶囊Ⅰ的性质。将实施例2的纳米胶囊置于90℃烘箱中，使用Mitsubishi Model NSX-2100V硫分析仪(Mitsubishi Corporation，New York，NY)在20、48、116、140、260、468和596小时后记录得到的石油磺酸盐浓度(表I)。虽然不限于任何特定的理论，但据信观察到的石油磺酸盐浓度随时间推移而增加可归因于石油磺酸盐在连续(非分散)相中的存在增加，其可以在将纳米胶囊注入地下储层或相关的井下地层之后有利地分散。
| 经过的时间(小时) | 石油磺酸盐浓度(ppm) |
| 0 | 1007 |
| 20 | 2324 |
| 48 | 3560 |
| 116 | 3560 |
| 140 | 3560 |
| 260 | 4165 |
| 428 | 5240 |
| 596 | 6181 |
表I.加热T＝90℃后纳米胶囊中石油磺酸盐浓度(ppm)的时间依赖性测量。
实施例4.纳米胶囊Ⅱ的性质。进一步评估与二次和三次提高采油率相关的一些实施方案的方法和组合物。对包含沉积岩心的储油气层进行一次原油采收步骤(水驱法)，在水驱法后显示约60％的残油饱和度水平。随后在环境条件下使用淡水将实施例2的纳米胶囊组合物溶液注入到沉淀岩芯中，使得沉淀岩心与分散的纳米胶囊组合物的孔体积为约40％。然后将包含纳米胶囊组合物溶液的沉积岩心加热至90℃并持续约168小时(七(7)天)，从而诱导纳米胶囊的破裂。然后在环境条件下，沉淀岩芯中灌注约100mL的淡水，得到相对于总预估原油体积，原油回收率为约3％。然后在室温下向沉积岩心灌注一(1)当量孔体积的1％石油磺酸盐溶液，这不会影响采油率的进一步测量。
虽然已经对本发明进行了详细地描述，但是应当理解，在不脱离本发明的原则和范围的情况下，可以对其进行各种改变、替换和更改。因此，本发明的范围应由所附权利要求及其适当的法定等同物来确定。
除非上下文另有明确规定，则否则单数形式的“一”、“一个”和“该”包括复数形式。
“任选的”或“任选地”是指随后描述的组分可以存在或可以不存在，或者事件或情况可能发生或可能不发生。该描述包括组分存在的实例和组分不存在的实例，以及事件或环境发生的情况以及不发生的情况。
在本文中的范围可以表达为从约某个特定值，或至某个特定值。当表示为这样的范围时，应当理解，另一实施方案是从一个特定值和/或到另一个特定值以及所述范围内的所有组合。
在本申请中，在引用专利或出版物的情况下，这些参考文献的全部内容旨在通过引用并入本申请中，以便更全面地描述现有技术的情况，除非这些参考文献与本文中的陈述相矛盾。
Claims (20)
1.一种用于提高液态烃储层中的产量的方法，所述方法包括以下步骤：
a.将能够降低液态烃相分的表面张力的纳米胶囊组合物溶液引入与所述液态烃储层可操作地接合的井眼中，其中所述纳米胶囊组合物溶液包含纳米胶囊和携带液，使得所述纳米胶囊分散在所述携带液中；
b.使所述纳米胶囊组合物溶液与所述液态烃相分充分相互作用，使得所述液态烃相分的表面张力充分降低，从而使所述液态烃相分的至少一部分能够从所述液态烃储层中排出；
c.在使所述液态烃相分的至少一部分从所述液态烃储层中排出的条件下将水相分引入所述井眼；以及
d.利用所述井眼采收从所述液态烃储层中排出的所述至少一部分的所述液态烃相分以及至少一部分所述纳米胶囊组合物溶液。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米胶囊包含一种或多种选自由磺酸盐类表面活性剂、硫酸盐类表面活性剂和磷酸盐类表面活性剂构成的组中的表面活性剂。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中所述纳米胶囊包含石油磺酸盐。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中所述纳米胶囊的特征在于单个直径在约200纳米至约1000纳米之间。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中将纳米胶囊浓度在约0.1重量％至约10重量％范围内的所述纳米胶囊组合物溶液引入到所述井眼中。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，进一步包括重复上述步骤(a)至(d)一次或多次以提高所述液态烃储层中残留液态烃相分的采收。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述液态烃相分包含原油。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，进一步包括在步骤(a)之前引入用于从所述液态烃储层中采收一次液态烃相分的一次采油组合物。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述一次采油组合物选自水、天然气、空气、二氧化碳、氮气以及它们的组合。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，进一步包括在步骤(c)之前将反絮凝剂引入与所述液态烃储层可操作地接合的井眼中。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述反絮凝剂选自由褐煤、丹宁、聚碳酸酯、聚羧酸酯、聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素钠、柠檬酸钠、硅酸钠、草酸铵、草酸钠、阿拉伯树胶、腐植酸树脂、膨润土以及它们的组合构成的组中。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，进一步包括在步骤(a)之前将支撑剂引入与所述液态烃储层可操作地接合的井眼中。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述支撑剂选自由砂、粘土、铝土矿、氧化铝和硅铝酸盐以及它们的组合构成的组中。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，进一步包括在步骤(a)之前将分散剂引入到与所述液态烃储层可操作地接合的井眼中。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述分散剂选自由木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯聚丙烯酰胺、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺基甲基丙磺酸钠、膦酰基丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、羟基亚乙基二膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸以及它们的组合所组成的组中。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，进一步包括在步骤(c)之前将分散剂引入到与所述液态烃储层可操作地接合的井眼中。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述分散剂选自由木质素磺酸盐、聚甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸羟丙酯聚丙烯酰胺、乙烯基磺酸钠、丙烯酰胺基甲基丙磺酸钠、膦酰基丁烷三羧酸、氨基三亚甲基膦酸、羟基亚乙基二膦酸、羟基亚乙基二膦酸钠、二亚乙基三胺五亚甲基膦酸以及它们的组合所组成的组中。
18.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中液态烃采收率增加至少10％。
19.一种形成用于纳米胶囊组合物溶液中的纳米胶囊的方法，所述方法包括以下步骤：
(a)将水相化学品与水混合以形成水相；
(b)将溶剂相单体与溶剂及一种或多种表面活性剂混合以形成溶剂相；
(c)将所述溶剂相分散在所述水相中，使得所述溶剂相在所述水相中形成液滴，其中所述液滴的表面形成所述水相和所述溶剂相之间的界面；以及
(d)使所述水相化学品和所述溶剂相单体在所述界面处聚合以形成聚合物壳，其中所述聚合物壳包封一种或多种表面活性剂和所述溶剂。
20.一种形成用于纳米胶囊组合物溶液中的纳米胶囊的凝聚法，所述凝聚法包括以下步骤：
(a)将水相化学品与水混合以形成水相，其中所述水相化学品包含明胶；
(b)将溶剂相单体与溶剂及一种或多种表面活性剂混合以形成溶剂相；
(c)在所述水相中混合所述溶剂相，使得所述溶剂相形成分散在所述水相中的液滴，从而形成混合物，其中所述液滴具有表面；
(d)向所述混合物中加入沉淀剂，所述沉淀剂能够有效降低所述水相化学品在所述混合物中的溶解度，使得所述水相化学品能够从所述混合物中沉淀出来；
(e)允许所述水相化学品从所述混合物中沉淀以形成沉淀的水相化学品，其中所述沉淀的水相化学品沉积在所述液滴的表面上以形成沉积的水相化学品；以及
(f)使所述沉积的水相化学品在所述液滴周围形成聚合物壳，其中通过所述沉积的水相化学品的交联形成所述聚合物壳。
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