RU2672116C1 - Суспензии для улучшенного извлечения углеводородов и способы извлечения углеводородов с использованием указанных суспензий - Google Patents
Суспензии для улучшенного извлечения углеводородов и способы извлечения углеводородов с использованием указанных суспензий Download PDFInfo
- Publication number
- RU2672116C1 RU2672116C1 RU2017116553A RU2017116553A RU2672116C1 RU 2672116 C1 RU2672116 C1 RU 2672116C1 RU 2017116553 A RU2017116553 A RU 2017116553A RU 2017116553 A RU2017116553 A RU 2017116553A RU 2672116 C1 RU2672116 C1 RU 2672116C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- amphiphilic nanoparticles
- hydrophilic
- carbon
- amphiphilic
- suspension
- Prior art date
Links
- 229930195733 hydrocarbon Natural products 0.000 title claims abstract description 93
- 150000002430 hydrocarbons Chemical class 0.000 title claims abstract description 91
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 80
- 238000011084 recovery Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004215 Carbon black (E152) Substances 0.000 title claims description 72
- 239000002002 slurry Substances 0.000 title abstract description 14
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 182
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 124
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 121
- 239000000839 emulsion Substances 0.000 claims abstract description 90
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 80
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims abstract description 74
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims abstract description 71
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 32
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 31
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N C60 fullerene Chemical class C12=C3C(C4=C56)=C7C8=C5C5=C9C%10=C6C6=C4C1=C1C4=C6C6=C%10C%10=C9C9=C%11C5=C8C5=C8C7=C3C3=C7C2=C1C1=C2C4=C6C4=C%10C6=C9C9=C%11C5=C5C8=C3C3=C7C1=C1C2=C4C6=C2C9=C5C3=C12 XMWRBQBLMFGWIX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 20
- 229910003472 fullerene Inorganic materials 0.000 claims abstract description 20
- 239000002041 carbon nanotube Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910021393 carbon nanotube Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000002113 nanodiamond Substances 0.000 claims abstract description 11
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 69
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims description 53
- 239000008346 aqueous phase Substances 0.000 claims description 52
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 claims description 16
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 239000011275 tar sand Substances 0.000 claims description 13
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 12
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 8
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 6
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 5
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 claims description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 4
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 abstract description 2
- 239000012267 brine Substances 0.000 abstract 2
- HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M sodium;chloride;hydrate Chemical compound O.[Na+].[Cl-] HPALAKNZSZLMCH-UHFFFAOYSA-M 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 abstract 1
- 239000004576 sand Substances 0.000 abstract 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 65
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 35
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 30
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 22
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 21
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 15
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 14
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 13
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 11
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 11
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 11
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 10
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 10
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 10
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 9
- -1 diphenyl ester Chemical class 0.000 description 9
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 9
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical group [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 125000000129 anionic group Chemical group 0.000 description 8
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 8
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 8
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 8
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000011162 core material Substances 0.000 description 7
- 230000000368 destabilizing effect Effects 0.000 description 7
- 125000001183 hydrocarbyl group Chemical group 0.000 description 7
- 125000001165 hydrophobic group Chemical group 0.000 description 7
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 7
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 6
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 6
- 125000002915 carbonyl group Chemical group [*:2]C([*:1])=O 0.000 description 6
- 125000002091 cationic group Chemical group 0.000 description 6
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 6
- 125000003396 thiol group Chemical group [H]S* 0.000 description 6
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 5
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 5
- 238000006482 condensation reaction Methods 0.000 description 5
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 5
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 5
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 5
- 235000011121 sodium hydroxide Nutrition 0.000 description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910019142 PO4 Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000001412 amines Chemical class 0.000 description 4
- 125000003118 aryl group Chemical group 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 230000001687 destabilization Effects 0.000 description 4
- 150000004820 halides Chemical group 0.000 description 4
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 4
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 4
- 229910000000 metal hydroxide Inorganic materials 0.000 description 4
- 150000004692 metal hydroxides Chemical class 0.000 description 4
- 239000012454 non-polar solvent Substances 0.000 description 4
- 125000004430 oxygen atom Chemical group O* 0.000 description 4
- 239000010452 phosphate Substances 0.000 description 4
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K phosphate Chemical compound [O-]P([O-])([O-])=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 4
- 239000001267 polyvinylpyrrolidone Substances 0.000 description 4
- 235000013855 polyvinylpyrrolidone Nutrition 0.000 description 4
- 229920000036 polyvinylpyrrolidone Polymers 0.000 description 4
- FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N silanamine Chemical class [SiH3]N FZHAPNGMFPVSLP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000010703 silicon Chemical group 0.000 description 4
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 4
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N Sulfur Chemical compound [S] NINIDFKCEFEMDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 3
- 125000003342 alkenyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000003545 alkoxy group Chemical group 0.000 description 3
- 125000000304 alkynyl group Chemical group 0.000 description 3
- 125000001797 benzyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])* 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N ethyl(trimethoxy)silane Chemical compound CC[Si](OC)(OC)OC SBRXLTRZCJVAPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 238000005188 flotation Methods 0.000 description 3
- RSKGMYDENCAJEN-UHFFFAOYSA-N hexadecyl(trimethoxy)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC RSKGMYDENCAJEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N imidazole Natural products C1=CNC=N1 RAXXELZNTBOGNW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N lead oxide Chemical compound [O-2].[Pb+2] HTUMBQDCCIXGCV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000002467 phosphate group Chemical group [H]OP(=O)(O[H])O[*] 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 239000002109 single walled nanotube Substances 0.000 description 3
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 3
- 229910052717 sulfur Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011593 sulfur Substances 0.000 description 3
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 3
- HXLAEGYMDGUSBD-UHFFFAOYSA-N 3-[diethoxy(methyl)silyl]propan-1-amine Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)CCCN HXLAEGYMDGUSBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241000234282 Allium Species 0.000 description 2
- 235000002732 Allium cepa var. cepa Nutrition 0.000 description 2
- LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M Cetrimonium bromide Chemical compound [Br-].CCCCCCCCCCCCCCCC[N+](C)(C)C LZZYPRNAOMGNLH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N Iron oxide Chemical compound [Fe]=O UQSXHKLRYXJYBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N N-Pentanol Chemical compound CCCCCO AMQJEAYHLZJPGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N Phosphoric acid Chemical compound OP(O)(O)=O NBIIXXVUZAFLBC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M Sodium bicarbonate Chemical compound [Na+].OC([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000007513 acids Chemical class 0.000 description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 description 2
- 150000001720 carbohydrates Chemical class 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- DFJDZTPFNSXNAX-UHFFFAOYSA-N ethoxy(triethyl)silane Chemical compound CCO[Si](CC)(CC)CC DFJDZTPFNSXNAX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VGRFVJMYCCLWPQ-UHFFFAOYSA-N germanium Chemical group [Ge].[Ge] VGRFVJMYCCLWPQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 2
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 description 2
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 2
- WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N lead(0) Chemical group [Pb] WABPQHHGFIMREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- POPACFLNWGUDSR-UHFFFAOYSA-N methoxy(trimethyl)silane Chemical compound CO[Si](C)(C)C POPACFLNWGUDSR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N methyltrimethoxysilane Chemical compound CO[Si](C)(OC)OC BFXIKLCIZHOAAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010755 mineral Nutrition 0.000 description 2
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000002048 multi walled nanotube Substances 0.000 description 2
- 229910052605 nesosilicate Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000000962 organic group Chemical group 0.000 description 2
- 239000012074 organic phase Substances 0.000 description 2
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 2
- 150000004762 orthosilicates Chemical class 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 description 2
- 230000001376 precipitating effect Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- IEKMLKYASCBALX-UHFFFAOYSA-N propoxy(tripropyl)silane Chemical compound CCCO[Si](CCC)(CCC)CCC IEKMLKYASCBALX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011541 reaction mixture Substances 0.000 description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 description 2
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 2
- 238000011105 stabilization Methods 0.000 description 2
- 239000011269 tar Substances 0.000 description 2
- VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N titanium(IV) isopropoxide Chemical compound CC(C)O[Ti](OC(C)C)(OC(C)C)OC(C)C VXUYXOFXAQZZMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 1-ethynyl-2,4-dimethoxybenzene Chemical compound COC1=CC=C(C#C)C(OC)=C1 IVORCBKUUYGUOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QWDQYHPOSSHSAW-UHFFFAOYSA-N 1-isocyanatooctadecane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCCN=C=O QWDQYHPOSSHSAW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000094 2-phenylethyl group Chemical group [H]C1=C([H])C([H])=C(C([H])=C1[H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- RWLDCNACDPTRMY-UHFFFAOYSA-N 3-triethoxysilyl-n-(3-triethoxysilylpropyl)propan-1-amine Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCNCCC[Si](OCC)(OCC)OCC RWLDCNACDPTRMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- TZZGHGKTHXIOMN-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilyl-n-(3-trimethoxysilylpropyl)propan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCC[Si](OC)(OC)OC TZZGHGKTHXIOMN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropan-1-amine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCN SJECZPVISLOESU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000590 4-methylphenyl group Chemical group [H]C1=C([H])C(=C([H])C([H])=C1*)C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M Bicarbonate Chemical compound OC([O-])=O BVKZGUZCCUSVTD-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 229910020599 Co 3 O 4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N Dodecane Natural products CCCCCCCCCCCC SNRUBQQJIBEYMU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N Ethylene carbonate Chemical compound O=C1OCCO1 KMTRUDSVKNLOMY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910005793 GeO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N Hydroxylamine Chemical compound ON AVXURJPOCDRRFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YGHFDTDSFZTYBW-UHFFFAOYSA-N O-silylhydroxylamine Chemical class NO[SiH3] YGHFDTDSFZTYBW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical group C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M Sodium bicarbonate-14C Chemical compound [Na+].O[14C]([O-])=O UIIMBOGNXHQVGW-DEQYMQKBSA-M 0.000 description 1
- XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N Trichloroethylene Chemical compound ClC=C(Cl)Cl XSTXAVWGXDQKEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NJSVDVPGINTNGX-UHFFFAOYSA-N [dimethoxy(propyl)silyl]oxymethanamine Chemical compound CCC[Si](OC)(OC)OCN NJSVDVPGINTNGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013543 active substance Substances 0.000 description 1
- 125000004423 acyloxy group Chemical group 0.000 description 1
- 150000004703 alkoxides Chemical class 0.000 description 1
- 125000002877 alkyl aryl group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000147 aluminium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000007900 aqueous suspension Substances 0.000 description 1
- 125000003710 aryl alkyl group Chemical group 0.000 description 1
- 125000000751 azo group Chemical group [*]N=N[*] 0.000 description 1
- 239000004305 biphenyl Substances 0.000 description 1
- 235000010290 biphenyl Nutrition 0.000 description 1
- 125000004106 butoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000000484 butyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000007942 carboxylates Chemical group 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 229910000428 cobalt oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(ii) oxide Chemical compound [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- OTARVPUIYXHRRB-UHFFFAOYSA-N diethoxy-methyl-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)CCCOCC1CO1 OTARVPUIYXHRRB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000002009 diols Chemical class 0.000 description 1
- 125000003438 dodecyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- VZLNSPSVSKXECI-UHFFFAOYSA-N ethanol;iron Chemical compound [Fe].CCO.CCO VZLNSPSVSKXECI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UARGAUQGVANXCB-UHFFFAOYSA-N ethanol;zirconium Chemical compound [Zr].CCO.CCO.CCO.CCO UARGAUQGVANXCB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZDXQHTDPMDIGFJ-UHFFFAOYSA-N ethanolate;lead(2+) Chemical compound CCO[Pb]OCC ZDXQHTDPMDIGFJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001301 ethoxy group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])O* 0.000 description 1
- CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N ethoxysilane Chemical class CCO[SiH3] CWAFVXWRGIEBPL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 1
- YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N germanium oxide Inorganic materials O=[Ge]=O YBMRDBCBODYGJE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GGQZVHANTCDJCX-UHFFFAOYSA-N germanium;tetrahydrate Chemical compound O.O.O.O.[Ge] GGQZVHANTCDJCX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004051 hexyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical group 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M hydroxide Chemical compound [OH-] XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 150000004679 hydroxides Chemical class 0.000 description 1
- IOANYFLVSWZRND-UHFFFAOYSA-N hydroxy(tripropyl)silane Chemical compound CCC[Si](O)(CCC)CCC IOANYFLVSWZRND-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010348 incorporation Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 235000014413 iron hydroxide Nutrition 0.000 description 1
- NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L iron(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Fe+2] NCNCGGDMXMBVIA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N isocyanate group Chemical group [N-]=C=O IQPQWNKOIGAROB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000686 lactone group Chemical group 0.000 description 1
- 229910000464 lead oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021514 lead(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- VWHIRQNZEXUKAZ-UHFFFAOYSA-N methanolate;nickel(2+) Chemical compound CO[Ni]OC VWHIRQNZEXUKAZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000956 methoxy group Chemical group [H]C([H])([H])O* 0.000 description 1
- 125000002496 methyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 1
- 239000002071 nanotube Substances 0.000 description 1
- 239000003345 natural gas Substances 0.000 description 1
- 229910000480 nickel oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000002347 octyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 150000001282 organosilanes Chemical class 0.000 description 1
- PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N oxogermanium Chemical compound [Ge]=O PVADDRMAFCOOPC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N oxonickel Chemical compound [Ni]=O GNRSAWUEBMWBQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N oxygen(2-);zirconium(4+) Chemical compound [O-2].[O-2].[Zr+4] RVTZCBVAJQQJTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000013618 particulate matter Substances 0.000 description 1
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 description 1
- 125000001147 pentyl group Chemical group C(CCCC)* 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N phenylbenzene Natural products C1=CC=CC=C1C1=CC=CC=C1 ZUOUZKKEUPVFJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 150000003141 primary amines Chemical class 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002572 propoxy group Chemical group [*]OC([H])([H])C(C([H])([H])[H])([H])[H] 0.000 description 1
- 125000001436 propyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000005086 pumping Methods 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 239000011435 rock Substances 0.000 description 1
- 229910001925 ruthenium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- VDRDGQXTSLSKKY-UHFFFAOYSA-K ruthenium(3+);trihydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Ru+3] VDRDGQXTSLSKKY-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N ruthenium(iv) oxide Chemical compound O=[Ru]=O WOCIAKWEIIZHES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 150000003335 secondary amines Chemical class 0.000 description 1
- SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N silanol Chemical compound [SiH3]O SCPYDCQAZCOKTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000004819 silanols Chemical class 0.000 description 1
- 235000017557 sodium bicarbonate Nutrition 0.000 description 1
- 229910000030 sodium bicarbonate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007790 solid phase Substances 0.000 description 1
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 1
- 125000004079 stearyl group Chemical group [H]C([*])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])C([H])([H])[H] 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L sulfate group Chemical group S(=O)(=O)([O-])[O-] QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 150000003512 tertiary amines Chemical class 0.000 description 1
- GXMNGLIMQIPFEB-UHFFFAOYSA-N tetraethoxygermane Chemical compound CCO[Ge](OCC)(OCC)OCC GXMNGLIMQIPFEB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FPADWGFFPCNGDD-UHFFFAOYSA-N tetraethoxystannane Chemical compound [Sn+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] FPADWGFFPCNGDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N tetramethyl orthosilicate Chemical compound CO[Si](OC)(OC)OC LFQCEHFDDXELDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940095070 tetrapropyl orthosilicate Drugs 0.000 description 1
- ZQZCOBSUOFHDEE-UHFFFAOYSA-N tetrapropyl silicate Chemical compound CCCO[Si](OCCC)(OCCC)OCCC ZQZCOBSUOFHDEE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N tin dioxide Chemical compound O=[Sn]=O XOLBLPGZBRYERU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001887 tin oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- CVNKFOIOZXAFBO-UHFFFAOYSA-J tin(4+);tetrahydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[OH-].[Sn+4] CVNKFOIOZXAFBO-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J titanic acid Chemical compound O[Ti](O)(O)O LLZRNZOLAXHGLL-UHFFFAOYSA-J 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N titanium ethoxide Chemical compound [Ti+4].CC[O-].CC[O-].CC[O-].CC[O-] JMXKSZRRTHPKDL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N titanium oxide Inorganic materials [Ti]=O OGIDPMRJRNCKJF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZQJYXISBATZORI-UHFFFAOYSA-N tributyl(ethoxy)silane Chemical compound CCCC[Si](CCCC)(CCCC)OCC ZQJYXISBATZORI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N triethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCOCC1CO1 JXUKBNICSRJFAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N triethoxysilane Chemical compound CCO[SiH](OCC)OCC QQQSFSZALRVCSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- WVMSIBFANXCZKT-UHFFFAOYSA-N triethyl(hydroxy)silane Chemical compound CC[Si](O)(CC)CC WVMSIBFANXCZKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XYJRNCYWTVGEEG-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(2-methylpropyl)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CC(C)C XYJRNCYWTVGEEG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N trimethoxy(octyl)silane Chemical compound CCCCCCCC[Si](OC)(OC)OC NMEPHPOFYLLFTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N trimethoxy-[3-(oxiran-2-ylmethoxy)propyl]silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCOCC1CO1 BPSIOYPQMFLKFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AAPLIUHOKVUFCC-UHFFFAOYSA-N trimethylsilanol Chemical compound C[Si](C)(C)O AAPLIUHOKVUFCC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000108 ultra-filtration Methods 0.000 description 1
- 229910001928 zirconium oxide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82B—NANOSTRUCTURES FORMED BY MANIPULATION OF INDIVIDUAL ATOMS, MOLECULES, OR LIMITED COLLECTIONS OF ATOMS OR MOLECULES AS DISCRETE UNITS; MANUFACTURE OR TREATMENT THEREOF
- B82B3/00—Manufacture or treatment of nanostructures by manipulation of individual atoms or molecules, or limited collections of atoms or molecules as discrete units
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/58—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids
- C09K8/584—Compositions for enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons, i.e. for improving the mobility of the oil, e.g. displacing fluids characterised by the use of specific surfactants
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
- C09K8/92—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation characterised by their form or by the form of their components, e.g. encapsulated material
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
- E21B43/20—Displacing by water
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K2208/00—Aspects relating to compositions of drilling or well treatment fluids
- C09K2208/10—Nanoparticle-containing well treatment fluids
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Geology (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Carbon And Carbon Compounds (AREA)
- Emulsifying, Dispersing, Foam-Producing Or Wetting Agents (AREA)
Abstract
Настоящее изобретение относится к способам и системам для получения стабилизированной эмульсии и извлечения углеводородного материала из подземного пласта. Способ извлечения углеводородного материала, включающий: объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, выбранное из группы, содержащей по меньшей мере один из следующих материалов: углеродные нанотрубки, наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены и луковичные фуллерены, где амфифильные наночастицы включают гидрофильные функциональные группы на поверхности указанного углеродного ядра и гидрофобные функциональные группы на другой поверхности указанного углеродного ядра, с несущей текучей средой, содержащей воду или солевой раствор, с получением суспензии, приведение по меньшей мере одного из подземного пласта или пульпы, содержащей битуминозный песок и воду, в контакт с указанной суспензией с получением эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами, и извлечение углеводородов из указанной эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами. Суспензия для извлечения углеводородов из подземного пласта, включающая множество амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, содержащее по меньшей мере один из следующих материалов: углеродные нанотрубки, наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены и луковичные фуллерены, гидрофобные функциональные группы на поверхности указанного углеродного ядра и гидрофильные функциональные группы на другой поверхности указанного углеродного ядра и несущую текучую среду, содержащую воду или солевой раствор. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. Технический результат – повышение эффективности обработки. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 24 пр., 5 ил.
Description
ИСПРАШИВАНИЕ ПРИОРИТЕТА
Настоящая заявка испрашивает приоритет согласно дате подачи заявки на патент США № 14/519728, поданной 21 октября 2014 г., под названием «Suspensions for enhanced oil recovery, and methods of recovering hydrocarbons using the suspensions» («СУСПЕНЗИИ ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ НЕФТИ И СПОСОБЫ ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ УКАЗАННЫХ СУСПЕНЗИЙ»), которая представляет собой частичное продолжение заявки на патент США № 14/169432, поданной 31 января 2014 г., под названием «Nano-surfactanTs for enhanced hydrocarbon recovery, and methods of forming and using such nano-surfactants» («НАНО-ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫЕ ВЕЩЕСТВА ДЛЯ УЛУЧШЕННОГО ИЗВЛЕЧЕНИЯ УГЛЕВОДОРОДОВ, И СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ И ПРИМЕНЕНИЯ ТАКИХ НАНО-ПОВЕРХНОСТНО-АКТИВНЫХ ВЕЩЕСТВ»), содержание каждой из которых полностью включено в настоящую заявку посредством ссылок.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Варианты реализации настоящего изобретения в целом относятся к способам и системам для получения стабилизированной эмульсии и извлечения углеводородного материала из подземного пласта.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Заводнение представляет собой традиционный способ улучшения извлечения углеводородных материалов (например, сырой нефти, природного газа и т.д.) из подземных пластов. В указанном способе текучую среду на водной основе (например, воду, солевой раствор, и т.д.) нагнетают в подземный пласт через нагнетательные скважины для вытеснения углеводородного материала, содержащегося в промежутках (например, порах, трещинах, разломах, каналах и т.д.) подземного пласта, в направлении добывающих скважин, смещенных относительно нагнетательных скважин. В текучую среду на водной основе можно вводить одну или более добавок, способствующих извлечению и последующей переработке углеводородного материала.
Например, в некоторых подходах, в текучую среду на водной основе можно вводить поверхностно-активное вещество, твердые частицы (например, коллоиды) или обе указанные добавки. Поверхностно-активное вещество и/или твердые частицы могут прилипать или скапливаться на поверхностях раздела между углеводородным материалом и водным материалом с образованием стабилизированной эмульсии, в которой один углеводородный материал или водный материал диспергирован в другом водном материале или углеводородном материале. Поверхностно-активные вещества могут снижать поверхностное натяжение между углеводородной фазой и водной фазой, как например, в эмульсии углеводородной фазы, диспергированной в водной фазе. Стабилизация с участием поверхностно-активного вещества, твердых частиц или обеих указанных добавок, снижает межфазное поверхностное натяжение между углеводородом и водой и снижает энергию системы, препятствуя коалесценции диспергированного материала (например, углеводородного материала или водного материала) и поддерживая один из материалов, диспергированный в виде элементов (например, мелких капель) в объеме другого материала. Снижение поверхностного натяжения увеличивает проницаемость и текучесть углеводородного материала. Вследствие этого углеводородный материал можно легче транспортировать и извлекать из подземного пласта, по сравнению со способами заводнения без добавления поверхностно-активного вещества и/или твердых частиц. Эффективность эмульсии определяют, по большей части, по способности эмульсии оставаться стабильной и гарантировать смешивание двух фаз.
Тем не менее, применение поверхностно-активных веществ обычно ограничено стоимостью химических веществ и их адсорбцией и потерей на горной породе содержащего углеводород пласта. К сожалению, эффективность различных поверхностно-активных веществ может значительно снижаться в присутствии растворенных солей (например, таких как различные соли, обычно содержащиеся в подземном пласте). Кроме того, поверхностно-активные вещества обладают склонностью прилипать к поверхностям подземного пласта, что требует экономически нежелательного введения большего количества поверхностно-активного вещества в нагнетаемую текучую среду на водной основе для учета указанных потерь. Может быть затруднительно удалять твердые частицы из стабилизированной эмульсии во время последующей переработки, что препятствует коалесценции углеводородного материала и водного материала, образующих указанную эмульсию, с образованием отдельных несмешивающихся компонентов, и значительно замедляет отдельный сбор углеводородного материала. Кроме того, поверхностно-активные вещества часто являются функциональными или стабильными только в конкретном диапазоне температур, и могут терять функциональность при повышенных температурах или различных условиях, имеющих место в подземном пласте.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Варианты реализации, описанные в настоящей заявке, включают способы извлечения углеводородного материала из подземного пласта или из битуминозного песка, а также связанные с указанными способами стабилизированные эмульсии. Например, согласно одному из вариантов реализации, способ извлечения углеводородного материала включает комбинирование амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, по меньшей мере одну гидрофильную группу и по меньшей мере одну гидрофобную группу, с несущей текучей средой, с образованием суспензии, осуществление контакта по меньшей мере одного подземного пласта и суспензии, содержащей битуминозный песок и воду, с указанной суспензией, с образованием эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами, и извлечение углеводородов из указанной эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
В дополнительных вариантах реализации способ извлечения углеводорода из подземного пласта включает создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродсодержащего материала, содержащего про меньшей мере один компонент из углеродной нанотрубки, фуллерена, наноалмаза, графена и оксида графена, смешивание указанного углеродсодержащего материала с несущей текучей средой с образованием суспензии, нагнетание указанной суспензии в подземный пласт и осуществление контакта углеводородов в подземном пласте с указанной суспензией в несущей текучей среде, с образованием эмульсии, стабилизированной углеродсодержащим материалом, и транспортировку полученной эмульсии на поверхность подземного пласта.
В других вариантах реализации суспензия для извлечения углеводородов из подземного пласта содержит множество углеродсодержащих амфифильных наночастиц, указанные наночастицы содержат гидрофобные функциональные группы на поверхности углеродсодержащего материала и гидрофильные функциональные группы на другой поверхности углеродсодержащего материала. Указанная суспензия дополнительно содержит несущую текучую среду.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
В то время как описание завершается формулой изобретения, конкретно указывающей и ясно заявляющей, что рассматривают как варианты реализации настоящего изобретения, преимущества вариантов реализации настоящего изобретения могут быть легче определены из следующего описания конкретных вариантов реализации настоящего изобретения, при прочтении вместе с прилагаемыми чертежами, на которых:
ФИГ. 1A – ФИГ. 1C представляют собой упрощенные схематические изображения амфифильной наночастицы согласно вариантам реализации настоящего изобретения;
ФИГ. 2 представляет собой упрощенную технологическую схему, изображающую способ извлечения углеводородов из подземного пласта, согласно вариантам реализации настоящего изобретения; и
ФИГ. 3 представляет собой упрощенную технологическую схему, изображающую способ извлечения углеводородов из битуминозного песка, согласно вариантам реализации настоящего изобретения.
ПУТЬ (ПУТИ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Представленные иллюстрации не являются реальными изображениями какого-либо конкретного материала, компонента или системы, а являются только идеализированными представлениями, применяемыми для описания вариантов реализации настоящего изобретения.
Следующее описание обеспечивает конкретные подробности, такие как типы материалов, композиции и условия переработки для обеспечения подробного описания вариантов реализации настоящего изобретения. Тем не менее, средний специалист в данной области техники поймет, что варианты реализации настоящего изобретения можно осуществлять на практике без указанных конкретных подробностей. В действительности, варианты реализации настоящего изобретения можно осуществлять на практике вместе с традиционными методиками, применяемыми в промышленности. Ниже подробно описаны только те технологические действия и структуры, которые необходимы для понимания вариантов реализации настоящего изобретения. Дополнительные действия или материалы для извлечения углеводородного материала из подземного пласта или из битуминозных песков (например, нефтеносных песков, гудронных песков и т.д.) можно осуществлять при помощи традиционных методик.
Описаны способы получения амфифильных наночастиц с двойной функциональностью. В настоящем описании термин «наночастица» обозначает и включает частицу, имеющую среднюю ширину или диаметр частицы менее примерно 1000 нм. В настоящем описании «амфифильная наночастица» обозначает и включает наночастицу, обладающую одновременно гидрофильными и гидрофобными свойствами (например, аналогично «двуликим» частицам). Амфифильная наночастица может включать двумерную структуру, в которой одна сторона структуры обладает гидрофобными характеристиками, а другая, противоположная, сторона структуры обладает гидрофильными характеристиками. Например, амфифильная наночастица может содержать одновременно гидрофильные и гидрофобные функциональные группы. В других вариантах реализации амфифильная наночастица может быть образована гидрофобным материалом ядра и по меньшей мере одна сторона или часть гидрофобного материала ядра может быть функционализирована гидрофильными функциональными группами. Поверхностно-активные вещества, содержащие такие амфифильные наночастицы, могут иметь большую удельную поверхность и могут быть стабильными при более высоких температурах и концентрациях солей, чем традиционные содержащие частицы поверхностно-активные вещества, применяемые для стабилизации эмульсий. Кроме того, функциональные группы амфифильных наночастиц могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с различными подземными средами.
Амфифильные наночастицы могут скапливаться, прилипать и/или адсорбироваться на минералах в подземном пласте, могут адсорбироваться на поверхностях раздела между углеводородным материалом и водным материалом, или в обоих указанных местах. Амфифильные наночастицы могут образовывать стабилизированную эмульсию (например, эмульсию Пикеринга), содержащую элементы одного из углеводородного материала и водного материала. В настоящем описании термин «эмульсия» относится к суспензиям мелких капель одной несмешивающейся текучей среды в другой текучей среде. Эмульсия может снижать межфазное поверхностное натяжение между непрерывной фазой и диспергированной фазой. Снижение межфазного поверхностного натяжения между, например, диспергированной углеводородной фазой и непрерывной водной фазой может увеличивать подвижность углеводорода (например, нефти) и извлечение углеводорода из подземного пласта или образование суспензии битуминозного песка, содержащего углеводород.
Амфифильные наночастицы могут быть выполнены с возможностью удерживаться на поверхности раздела между полярной фазой и неполярной фазой, между гидрофильной фазой и гидрофобной фазой и/или между углеводородной фазой и водной фазой, такой как поверхность раздела между газовой фазой и водной фазой, поверхность раздела между жидкой углеводородной фазой и водной фазой, или поверхность раздела между твердой фазой и по меньшей мере одной из водной фазы и углеводородной фазы. Амфифильные частицы могут стабилизировать эмульсию углеводородной фазы в водной фазе или эмульсию водной фазы в углеводородной фазе. Стабилизация эмульсии может предотвращать коалесценцию эмульсии после образования поверхности раздела эмульсии. Одна сторона (например, гидрофильная сторона) амфифильных наночастиц может быть выполнена с возможностью притягиваться к водной фазе, в то время как другая сторона (например, гидрофобная сторона) амфифильных наночастиц может быть выполнена с возможностью притягиваться к углеводородной фазе.
Амфифильные частицы, полученные при помощи способов согласно настоящему описанию могут иметь большую удельную поверхность, чем традиционные поверхностно-активные вещества. Функционализированные поверхности амфифильных наночастиц могут быть выполнены с возможностью взаимодействия с поверхностью раздела между углеводородной фазой и водной фазой, или с поверхностями твердых частиц (например, минералов) в подземном пласте, с образованием стабильной эмульсии из непрерывной водной или углеводородной фазы и диспергированной другой углеводородной или водной фазы. Стабильностью эмульсии можно управлять путем управления одним или более из следующих вариантов: управление растворимостью амфифильных наночастиц в водной фазе, управление pH эмульсии и/или водной фазы, и управление поверхностным зарядом амфифильных наночастиц.
На ФИГ. 1A показана амфифильная наночастица 100. Амфифильная наночастица 100 может включать основную часть. Амфифильная наночастица 100 может включать гидрофильную часть 102 и гидрофобную часть 104. Поверхности основной части могут быть модифицированы функциональными группами для придания желаемых физических и химических свойств поверхности амфифильной наночастицы 100. Например, гидрофильная часть 102 может включать по меньшей мере одну гидрофильную функциональную группу на поверхности основной части, и гидрофобная часть 104 может включать по меньшей мере одну гидрофобную группу на поверхности основной части. В других вариантах реализации гидрофобная часть 104 может быть образована основной частью и гидрофильная часть 102 может включать по меньшей мере одну гидрофильную функциональную группу на поверхности гидрофобной основной части.
Основная часть может включать любой материал, который может быть химически модифицирован функциональными группами с образованием гидрофильной части 102 и гидрофобной части 104. В некоторых вариантах реализации основная часть включает основу из диоксида кремния. В других вариантах реализации основная часть включает металл или оксид металла. Например, основная часть может включать такой металл, как железо, титан, германий, олово, свинец, цирконий, рутений, никель, кобальт, оксиды указанных металлов и комбинации указанных материалов. В других вариантах реализации основная часть может включать материал на основе углерода, такой как по меньшей мере один из следующих материалов: углеродные нанотрубки (например, однослойные углеродные нанотрубки (ОСУНТ), многослойные углеродные нанотрубки (МСУНТ) и комбинации указанных материалов), наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены, луковичные структуры (например, «луковичный фуллерен»). Таким образом, основная часть может включать диоксид кремния, металл, такой как железо, титан, германий, олово, свинец, цирконий, рутений, никель, кобальт, углеродные нанотрубки, углеродные наноалмазы, графен, оксид графена, фуллерены, луковичные фуллерены и комбинации указанных материалов.
Амфифильная наночастица 100 может быть образована из множества гидрофильных прекурсоров и множества гидрофобных прекурсоров. В настоящем описании термин «гидрофильный прекурсор» включает материалы, содержащие по меньшей мере один атом углерода, кремния, железа, титана, германия, олова, свинца, циркония, рутения, никеля и кобальта, и по меньшей мере одну гидрофильную функциональную группу. В настоящем описании термин «гидрофобный прекурсор» включает материалы, содержащие по меньшей мере один атом углерода, кремния, железа, титана, германия, олова, свинца, циркония, рутения, никеля и кобальта, и по меньшей мере одну гидрофобную функциональную группу. В некоторых вариантах реализации множество гидрофильных прекурсоров может взаимодействовать с образованием наночастицы, включающей основу из по меньшей мере одного из следующих материалов: углерод, диоксид кремния, металл и оксид металла, с одной или более гидрофильными функциональными группами, присоединенными к поверхности указанной основы. Гидрофильные функциональные группы гидрофильной части 102 могут быть образованы из гидрофильных функциональных групп гидрофильного прекурсора.
Поверхность основной части может быть химически модифицирована для получения амфифильных наночастиц 100, содержащих гидрофобную часть 104 в дополнение к гидрофильной части 102. Гидрофобная часть 104 может быть образована из гидрофобных групп, присоединенных к поверхности основной части. Гидрофобные группы могут включать неполярные группы, такие как, например, алкильные цепи. Если основная часть образована из углерода (например, углеродные нанотрубки, наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены, луковичные фуллерены и т.д.), гидрофобная часть 104 может содержать основную часть и гидрофильная часть 102 может быть образована на по меньшей мере одной из поверхностей гидрофобной основной части. Гидрофильная часть 102 может являться растворимой в водной фазе, в то время как гидрофобная часть 104 может являться растворимой в органической фазе.
Может быть получена амфифильная наночастица 100 различных форм. Формой амфифильной наночастицы 100 можно управлять, управляя ростом амфифильных наночастиц 100 в присутствии структурообразующего агента. Неограничивающие примеры структурообразующих агентов включают полимеры, такие как полипиррол (например, поливинилпирролидон (ПВП)), окисленный полипиррол, дифениловый сложный эфир и бромид цетилтриметиламмония (ЦTAБ). Продолжая рассматривать ФИГ. 1A, амфифильная наночастица 100 может включать основу трубчатой формы со сплошной гидрофильной частью 102 и имеющей форму полой трубки гидрофобной частью 104. Амфифильные наночастицы 100, образованные из ОСУНТ и МСУНТ, могут иметь трубчатую форму, как показано на ФИГ. 1A. Рассматривая ФИГ. 1B, амфифильная наночастица 100 может иметь в целом сферическую форму, с гидрофильной частью 102 на одной стороне и гидрофобной частью 104 на противоположной стороне. Амфифильные наночастицы 100, образованные из наноалмазов, фуллеренов и луковичных фуллеренов, могут обладать сферической формой, показанной на ФИГ. 1B. Рассматривая ФИГ. 1C, амфифильная наночастица 100 может иметь форму пластинки. Одна сторона пластинки может представлять собой гидрофильную часть 102, а другая сторона пластинки может представлять собой гидрофобную часть 104. Если амфифильные наночастицы 100 образованы из основы, содержащей графен или оксид графена, амфифильные наночастицы 100 могут иметь форму пластинок, как показано на ФИГ. 1C.
В некоторых вариантах реализации гидрофильную часть 102 амфифильных наночастиц 100 получают перед получением гидрофобной части 104. В некоторых вариантах реализации гидрофильную часть 102 получают путем гидролиза гидрофильного прекурсора. Гидрофильный прекурсор может включать органосилан общей формулы RnSiX(4-n), где X представляет собой поддающуюся гидролизу группу, такую как алкокси, ацилокси, амин или галогенидную группу, и Rn включает гидрофильную функциональную группу. В настоящем описании термин «поддающаяся гидролизу группа» обозначает и включает группу, которая может быть по меньшей мере частично деполимеризована для образования звеньев с меньшей молекулярной массой путем гидролиза (т.е. расщепления химической связи при взаимодействии с водой). Поддающаяся гидролизу группа может быть способна взаимодействовать с водным материалом, например, с водой.
Гидрофильный прекурсор может включать одну или более гидрофильные функциональные группы, такие как гидроксильная группа (–OH-), карбоксильная группа (–COOH-), карбонильная группа (–C=O), аминогруппа (–NH3 +, -NH2, -NHR,-NRR', где R и R' включают углеводородную группу, такую как алкильная группа, алкенильная группа, алкинильная группа, арильная группа, каждая из которых может содержать один или более атомов водорода, замещенных одним или более из следующих заместителей: галогениды, гидроксильные группы, аминогруппы или серосодержащие группы), тиольная группа (–SH), фосфатная группа (–PO4 3-), или другие гидрофильные или полярные функциональные группы, помимо поддающихся гидролизу групп.
В некоторых вариантах реализации углеродсодержащий материал, образующий основную часть, может включать одну или более доступных функциональных групп, таких как гидроксильная группа, карбоксильная группа, карбонильная группа, аминогруппа, тиольная группа, фосфатная группа, азогруппа или другая гигрофильная или полярная функциональная группа. Например, углеродные нанотрубки могут включать одну или более гидрофильные функциональные группы по меньшей мере снаружи или внутри (например, на внутренней стенке или наружной стенке) углеродной нанотрубки. В других вариантах реализации по меньшей мере одна сторона графитовых пластинок, графеновых пластинок или пластинок оксида графена может быть функционализирована по меньшей мере одним типом гидрофильных функциональных групп.
В качестве неограничивающего примера, углеродсодержащий материал может быть функционализирован путем окисления концентрированной азотной кислотой, серной кислотой или комбинацией указанных кислот. При окислении могут образовываться карбоксильные группы на доступных поверхностях углеродсодержащего материала, таких как боковые стенки углеродных нанотрубок или доступные поверхности графеновой пластины. Доступные карбоксильные группы могут образовывать реакционные центры для дальнейшей функционализации углеродсодержащего материала. В некоторых вариантах реализации доступные карбоксильные группы можно подвергать воздействию амина (первичного амина (RNH2), вторичного амина (RR'NH) или третичного амина (RR'R''N), где R, R' и R'' включают углеводородную группу, такую как алкильная группа, алкенильная группа, алкинильная группа, арильная группа, каждая из которых может содержать один или более атомов водорода, замещенных одним или более из следующих заместителей: галогениды, гидроксильные группы, аминогруппы или серосодержащие группы), алканоламина (соединения, содержащего гидроксильную группу и по меньшей мере одну из групп NH2, NHR и NRR' где R и R' включают те же группы, что описаны выше для аминов), с образованием функционализированных амином нанотрубок. Аминогруппы, присоединенные к углеродсодержащей основе, могут образовывать гидрофильные группы, присоединенные к гидрофобной углеродсодержащей основе.
В других вариантах реализации доступные гидроксильные группы углеродсодержащего ядра могут взаимодействовать с другими гидрофильными прекурсорами, включая концевые гидроксильные группы, в реакции конденсации, для присоединения гидрофильной части 102 к углеродсодержащему материалу. Только в качестве примера, концевые гидроксильные группы углеродсодержащего материала могут взаимодействовать с такими материалами, как гидроксиламин (например, HO-NRR', где R и R' включают углеводородную группу как описано выше и включают по меньшей мере один атом водорода, замещенный одним или более из следующих заместителей: галогенид, гидроксильная группа, аминогруппа и серосодержащее соединение), в реакции конденсации.
Гидрофильный прекурсор может включать оксисиланы, ортосиликаты, аминосиланы, силанолы, эпоксисиланы, оксиды металлов, гидроксиды, гидроксиды металлов или комбинации указанных материалов. В настоящем описании термин «оксисилан» обозначает и включает материалы, содержащие атом кремния, связанный с по меньшей мере одним атомом кислорода (например, –Si–OR, где R представляет собой углеводородный материал или водород). В настоящем описании термин «ортосиликат» обозначает и включает материалы, содержащие атом кремния, связанный с четырьмя атомами кислорода (например, Si(OR)4, где R представляет собой углеводородный материал или водород).
Гидрофильный прекурсор может включать ортосиликаты, такие как, например, тетраметилортосиликат, тетраэтилортосиликат (TEOС), тетрапропилортосиликат, триметилметоксисилан, триэтилэтоксисилан или трипропилпропоксисилан. Гидролиз триметилметоксисилана, триэтилэтоксисилана или трипропилпропоксисилана может приводить к образованию силанола, такого как триметилсиланол, триэтилсиланол или трипропилсиланол, соответственно. В других вариантах реализации гидрофильный прекурсор включает этиоксисиланы, такие как триметоксисилан, триэтоксисилан или трибутил(этокси)силан.
В других вариантах реализации гидрофильный прекурсор включает гидроксиды металлов и соли металлов. Например, гидрофильный прекурсор может включать гидроксиды металлов, такие как гидроксид железа, гидроксид титана (например, TiO(OH)2, Ti(OH)4), гидроксид германия, гидроксид олова, гидроксид свинца, гидроксид циркония, гидроксид рутения, гидроксид никеля и гидроксид кобальта. В некоторых вариантах реализации гидрофильный прекурсор включает соль металла, такую как соли по меньшей мере одного из следующих металлов: железа, титана, германия, олова, свинца, циркония, рутения, никеля и кобальта. В некоторых вариантах реализации гидрофильный прекурсор, включающий гидроксид металла, может взаимодействовать с доступной гидроксильной группой на поверхности основы наночастицы.
В других вариантах реализации гидрофильный прекурсор включает оксид металла. Например, гидрофильный прекурсор может включать оксид железа (Fe2O3, Fe3O4), диоксид титана, оксид германия (GeO, GeO2), оксид олова (SnO, SnO2), оксид свинца (PbO, PbO2, Pb3O4), оксид циркония, оксид рутения (RuO2, RuO4), оксид никеля (NiO, Ni2O3) и оксид кобальта (CoO, Co2O3, Co3O4). В других вариантах реализации гидрофильный прекурсор может включать алкоксид металла. Например, гидрофильный прекурсор может включать этоксид железа, изопропоксид титана, этоксид титана, этоксид германия, этоксид олова, этоксид свинца, этоксид циркония и метоксид никеля (II).
В других вариантах реализации гидрофильный прекурсор может включать аминосилан, содержащий по меньшей мере одну аминогруппу. Указанная по меньшей мере одна аминогруппа может являться дополнением к по меньшей мере двум оксисилановым группам. Неограничивающие примеры подходящих аминосиланов включают (3-аминопропил)-диэтокси-метилсилан (APDEMS), (3-аминопропил)-триметоксисилан (APTMS), (3-аминопропил)-метилдиэтоксисилан, (3-аминопропил)-триэтоксисилан (APTES), 3-аминопропилтриэтоксисилан, бис-(3-триэтоксисилилпропил)-амин и бис-(3-триметоксисилилпропил)-амин. Гидролиз аминооксисиланов может приводить к образованию заканчивающейся гидроксильной группой гидроксильной части 102, содержащей аминогруппы. В некоторых вариантах реализации аминосиланы могут взаимодействовать с, например, этиленкарбонатом, с образованием гидрофильной части 102, содержащей доступные гидроксильные группы.
В других вариантах реализации гидрофильный прекурсор может включать эпоксисилан. Неограничивающие примеры эпоксисиланов включают 3-глицидоксипропилтриметоксисилан, 3-глицидоксипропилметилдиэтоксисилан и 3-глицидилоксипропилтриэтоксисилан. Эпоксисилан может подвергаться гидролизу с образованием доступных гидроксильных групп гидрофильной части 102.
Синтез гидрофильной части 102 амфифильных наночастиц 100 можно осуществлять в полярном растворителе. Гидрофильная часть 102 может являться растворимой в указанном растворителе. Растворитель может включать спирт, такой как метанол, этанола, пропанол, бутанол, пентанол, другой спирт, ацетон или комбинацию указанных растворителей. Гидрофильный прекурсор может являться растворимым в указанном растворителе.
В реакционный раствор можно вводить дополнительные агенты. Например, с реакционным раствором можно смешивать структурообразующие агенты, такие как поливинилпирролидон (ПВП). pH можно варьировать путем введения различных кислот или оснований. Например, pH раствора можно повышать путем введения в раствор бикарбоната натрия, гидроксида натрия или другого основания. pH раствора можно понижать путем введения в раствор кислоты, такой как соляная кислота, уксусная кислота или другая кислота.
Синтез гидрофильной части 102 можно проводить при комнатной температуре. В некоторых вариантах реализации реакционный раствор можно нагревать для увеличения скорости реакции образования гидрофильной части 102 амфифильных наночастиц 100. В других вариантах реализации скорость реакции можно увеличивать при помощи микроволнового излучения. Реакция может протекать в течение промежутка времени от примерно одной минуты до нескольких часов. В некоторых вариантах реализации размер гидрофильной части 102 можно увеличивать путем увеличения времени синтеза гидрофильной части 102. В вариантах реализации, в которых гидрофильную часть 102 получают путем гидролиза, после реакции могут оставаться одна или более доступные гидроксильные группы на гидрофильной части 102. Гидрофильная часть 102 может включать одну или более дополнительные функциональные группы, такие как дополнительные гидроксильные группы, карбоксильную группу, карбонильную группу, аминогруппу, тиольную группу и фосфатную группу.
Гидрофильный прекурсор может подвергаться гидролизу с образованием множества гидрофильных прекурсоров с доступными гидроксильными группами. Доступные гидроксильные группы гидрофильных прекурсоров могут вступать между собой в реакцию конденсации с образованием гидрофильной части 102, включающей материал основы и гидрофильные функциональные группы на поверхности материала основы. Доступные функциональные группы могут представлять собой те же функциональные группы, что и функциональные группы гидрофильного прекурсора. Поверхность гидрофильной части 102 может, в общем, иметь структуру, показанную ниже, где Rn включает гидрофильные группы и M представляет собой по меньшей мере один из атомов углерода, кремния, железа, титана, германия, олова, свинца, циркония, рутения, никеля и кобальта. В тех вариантах реализации, в которых M представляет собой углерод или металл (например, железо, титан, германий, олово, свинец, цирконий, рутений, никель и кобальт), соседние атомы металла могут быть непосредственно связаны между собой без промежуточных атомов кислорода, и материалы на основе углерода могут включать гидрофильное замещение (например, соседние атомы могут быть непосредственно связаны между собой или могут быть соединены посредством гигрофильной функциональной группы).
Гидрофобный прекурсор можно вводить в реакционный раствор, содержащий гидрофильную часть 102. В реакционную смесь можно добавлять органический растворитель, в котором растворим гидрофобный прекурсор. В некоторых вариантах реализации органический растворитель представляет собой неполярный растворитель. Гидрофобная функциональная группа гидрофобного прекурсора может являться растворимой в органической фазе, в то время как гидрофильная функциональная группа на поверхности основного материала может быть растворимой в водной фазе.
Амфифильные наночастицы 100 могут быть получены при взаимодействии по меньшей мере некоторых доступных гидрофильных групп гидрофильной части 102 с одним или более гидрофобными прекурсорами. Гидрофобный прекурсор может включать одну или более доступные гидроксильные группы. В некоторых вариантах реализации гидрофобный прекурсор подвергается гидролизу для создания доступных гидроксильных групп гидрофобного прекурсора.
В некоторых вариантах реализации гидрофобная часть 104 выращена на одном из концов гидрофильной части 102. Не ограничиваясь никакой теорией, полагают, что только часть гидрофильной части 102 находится в контакте с неполярным растворителем, в котором растворены гидрофобные прекурсоры, по причине нерастворимости гидрофильной части 102 в неполярном растворителе. Гидроксильные группы части гидрофильной части 102, находящейся в контакте с гидрофобным прекурсором (например, на поверхности раздела между неполярным растворителем и полярным растворителем гидрофильной части 102), могут взаимодействовать с гидрофобными прекурсорами с образованием гидрофобной части 104 амфифильной наночастицы 100. Доступная поверхность гидрофобной части 104 может, в общем, иметь показанную ниже структуру, где Rm включает гидрофобную функциональную группу и M представляет собой по меньшей мере один из атомов углерода, кремния, железа, титана, германия, олова, свинца, циркония, рутения, никеля и кобальта. В тех вариантах реализации, в которых M представляет собой углерод или металл (например, железо, титан, германий, олово, свинец, цирконий, рутений, никель и кобальт), соседние атомы металла могут быть непосредственно связаны между собой без промежуточных атомов кислорода.
Амфифильная наночастица 100 может включать одну или более доступные гидрофобные неполярные органические группы, полученные из гидрофобного прекурсора, и одну или более функциональные группы (например, гидроксил, карбоксил, карбонил, амино, тиол, фосфат, металл, оксид металла), полученные из гидрофильного прекурсора.
Гидрофобный прекурсор может включать оксисилан, включающий неполярный органический компонент. Гидрофобный прекурсор может включать по меньшей мере один центральный атом, такой как углерод, кремний, железо, титан, германий, олово, свинец, цирконий, рутений, никель и кобальт, одну или более углеводородные группы, связанные с центральным атомом, и одну или более алкоксигрупп, связанных с центральным атомом. В других вариантах реализации гидрофобный прекурсор включает углеводород, связанный с изоцианатной функциональной группой, (–N=C=O), такой как октадецилизоцианат. В некоторых вариантах реализации углеводородная группа представляет собой алкильную группу, такую как метильная, этильная, пропильная, бутильная, пентильная, гексильная, октильная, додецильная и/или октадецильная группы, алкарильную группу, такую как бензильные группы, присоединенные через арильную часть (например, 4-метилфенил, 4-гидроксиметилфенил или 4-(2-гидроксиэти-фенил, и/или аралкильные группы, присоединенные в бензильном (алкил) положении, такие как фенилметильная и 4-гидроксифенилметильная группы, и/или присоединенные в 2-положении, такие как фенетильная и 4-гидроксифенетильная группы); лактонные группы, имидазольные и пиридиновые группы. В некоторых вариантах реализации алкоксигруппа представляет собой метоксигруппу, этоксигруппу, пропоксигруппу или бутоксигруппу. Гидрофобные прекурсоры могут включать алкилоксисиланы, такие как триалкоксисиланы, включая триметоксисилан, изобутилтриэтоксисилан, изобутилтриметоксисилан, винилтриметоксисилан, гексадецилтриметоксисилан (HDTMOS), метилтриметоксисилан, этилтриметоксисилан, октилтриметоксисилан, октилтриэтоксисилан или другие оксисиланы.
Гидрофобный прекурсор может включать соединение, выполненное с возможностью создания гидрофобных функциональных групп на поверхности амфифильной наночастицы 100. В некоторых вариантах реализации гидроксильная группа спирта или гидрофобного прекурсора может взаимодействовать с доступной гидроксильной группой основы амфифильной наночастицы по реакции конденсации, с образованием гидрофобной части 104. В качестве неограничивающего примера, гидрофобный прекурсор может взаимодействовать с доступной гидроксильной группой углеродсодержащего материала, с образованием гидрофобной части 104. В других вариантах реализации, гидроксильная группа гидрофобного прекурсора может взаимодействовать с доступными гидроксильными группами гидрофильной части 102 по реакции конденсации, с образованием гидрофобной части 104. Исключительно в качестве примера, гидрофобный прекурсор может включать спирт общей формулы RR'R''-OH, где R, R' и R'' могут включать водород или органическую группу, такую как алкильная группа, алкенильная группа, алкинильная группа, арильная группа и т.д. спирт может включать одну или более гидроксильные группы (например, диол, триол и т.д.). Гидрофобная часть 104 может быть создана на одной из сторон амфифильной наночастицы 100 (например, на противоположной стороне по отношению к гидрофильной части 102).
Гидрофобностью гидрофобной части 104 можно управлять путем изменения числа функциональных групп и размера функциональных групп гидрофобного прекурсора. В некоторых вариантах реализации гидрофобность гидрофобной части 104 увеличивают путем увеличения содержания углерода в функциональной группе гидрофобного прекурсора. Например, этилтриметоксисилан может быть более гидрофобным, чем метилтриметоксисилан. Аналогично, гексадецилтриметоксисилан может быть более гидрофобным, чем этилтриметоксисилан. Гидрофобность амфифильных наночастиц 100 можно также увеличивать путем увеличения концентрации гидрофобной функциональной группы по отношению к концентрации гидрофильной функциональной группы в реакционной смеси, или путем уменьшения времени реакции образования гидрофильной части 102 по отношению к времени реакции образования гидрофобной части 104. В других вариантах реализации, в которых основа включает углеродсодержащий материал, гидрофобная часть 104 амфифильной наночастицы 100 может представлять собой ядро, и гидрофильная часть 102 может представлять собой любые гидрофильные функциональные группы, присоединенные к углеродсодержащему материалу.
Амфифильные наночастицы 100 можно извлекать из реакционного раствора путем центрифугирования, ультрафильтрации или комбинации указанных способов. В некоторых вариантах реализации амфифильные наночастицы 100 извлекают путем пропускания раствора через мембранный фильтр. Фильтр может иметь размер пор от примерно 10 нм до примерно 1000 нм, такой как от примерно 10 нм до примерно 100 нм, от примерно 100 нм до примерно 200 нм, от примерно 200 нм до примерно 400 нм или от примерно 400 нм до примерно 1000 нм. В некоторых вариантах реализации раствор пропускают через фильтр с размером пор от примерно 200 нм до примерно 400 нм. Полученный твердый остаток можно высушить и собрать. Твердый остаток может включать амфифильные наночастицы 100 с гидрофильной частью 102 и гидрофобной частью 104. Гидрофобная часть 104 может быть расположена напротив гидрофильной части 102, так чтобы одна часть амфифильной наночастицы 100 притягивалась и растворялась в углеводородной фазе, и другая часть амфифильной наночастицы 100 притягивалась и растворялась в водной фазе.
Амфифильные наночастицы 100 могут иметь распределение по размерам в диапазоне от примерно 10 нм до примерно 1000 нм. В некоторых вариантах реализации распределение по размерам может соответствовать фильтру, через который пропускали раствор для отделения наночастиц от реакционного раствора. Амфифильные наночастицы 100 могут быть монодисперсными, когда каждая из амфифильных наночастиц 100 имеет по существу одинаковые размер, форму и материальный состав, или могут быть полидисперсными, когда амфифильные наночастицы 100 включают ряд размеров, форм и/или материальных составов. В некоторых вариантах реализации каждая из амфифильных наночастиц 100 имеет по существу тот же размер и ту же форму, что и все другие амфифильные наночастицы 100.
Амфифильные наночастицы 100 могут стабилизировать эмульсию при более высоких температурах, чем обычное поверхностно-активное вещество. Например, типичные поверхностно-активные вещества могут разлагаться или иным образом терять функциональность при температурах выше примерно 250 °С. Однако амфифильные наночастицы 100 согласно настоящему описанию могут быть стабильными при высоких температурах, которые могут встречаться в подземном пласте. Например, амфифильные наночастицы 100 могут быть стабильными при температурах до примерно 500 °С. В некоторых вариантах реализации амфифильные наночастицы 100 подвергаются воздействию температур от примерно 250 °С до примерно 500 °С, таких как от примерно 300 °С до примерно 400 °С или от примерно 400 °С до примерно 500 °С, и остаются стабильными.
Амфифильные наночастицы 100 могут оставаться эффективными для стабилизации эмульсии при более высоких концентрациях солей, чем обычные поверхностно-активные вещества. Благодаря присутствию в амфифильных наночастицах 100 функциональных групп, амфифильные наночастицы 100 могут отталкиваться от солей в солевом растворе, в то время как нефункционализированные частицы могут проявлять склонность к агломерации или гелеобразованию под действием солей.
Амфифильные наночастицы 100 могут быть стабильными в широком диапазоне pH. Например, амфифильные наночастицы 100 могут быть выполнены с возможностью являться стабильными при pH от примерно 3,0 до примерно 12,0. В некоторых вариантах реализации амфифильные наночастицы 100 выполнены с возможностью являться стабильными при таких высоких pH, как примерно 12,0, благодаря созданию амфифильных наночастиц 100 из анионных функциональных групп, таких как гидроксильные группы, карбоксилатные группы, карбоксильные группы, сульфатные группы, фосфатные группы или другие анионные группы. В других вариантах реализации амфифильные наночастицы 100 выполнены с возможностью являться стабильными при таких низких pH, как примерно 3,0, благодаря включению концевых катионных групп, таких как аминогруппы.
Амфифильные наночастицы 100 могут стабилизировать эмульсию в любом применении, где желательна стабильная эмульсия. Например, амфифильные наночастицы 100 можно применять в применениях для заводнения или в применениях для флотационных камер. Амфифильные наночастицы 100 могут стабилизировать эмульсию сами по себе, или амфифильные наночастицы 100 можно применять совместно с одним или более поверхностно-активными веществами.
На ФИГ. 2 показана упрощенная технологическая схема, показывающая способ извлечения углеводородного материала, содержащегося в подземном пласте, согласно вариантам реализации настоящего изобретения. Указанный способ может включать способ создания суспензии 200, включающий создание суспензии для заводнения, содержащей множество амфифильных наночастиц; способ заводнения 202, включающий нагнетание суспензии для заводнения в подземный пласт для отделения углеводородного материала от поверхностей подземного пласта и создания стабилизированной эмульсии углеводородного материала и водного материала; способ извлечения 204, включающий вытекание (например, вытеснение, вымывание, выталкивание и т.д.) стабилизированной эмульсии из подземного пласта; и способ дестабилизации эмульсии 206, включающий дестабилизацию (например, деэмульгирование, осаждение и т.д.) эмульсии с образованием отдельных несмешивающихся фаз.
Способ создания суспензии 200 может включать создание суспензии, содержащей амфифильные наночастицы и по меньшей мере одну несущую текучую среду. Указанная по меньшей мере одна несущая текучая среда может содержать, например, воду или солевой раствор. В настоящем описании термин «суспензия» обозначает и включает материал, содержащий по меньшей мере одну несущую текучую среду, в которой по существу однородно диспергированы амфифильные наночастицы. Суспензия может представлять собой суспензию для заводнения, применяемую при заводнении подземного пласта в способах повышения нефтеотдачи. Амфифильные наночастицы суспензии для заводнения могут быть совместимы с другими компонентами (например, материалами, составляющими и т.д.) суспензии для заводнения. В настоящем описании термин «совместимый» означает, что материал не влияет на функциональность амфифильных наночастиц или не вызывает потери функциональности амфифильных наночастиц в качестве поверхностно-активных веществ и стабилизаторов эмульсии.
Суспензия для заводнения может быть выполнена с возможностью включения концентрации амфифильных наночастиц от примерно 50 частей на миллион (м.д.) до примерно 50000 м.д. Например, в некоторых вариантах реализации, суспензия для заводнения может содержать концентрацию амфифильных наночастиц от примерно 50 м.д. до примерно 500 м.д., от примерно 500 м.д. до примерно 1000 м.д., от примерно 1000 м.д. до примерно 5000 м.д., или более 5000 м.д. В некоторых вариантах реализации суспензия для заводнения может иметь концентрацию от примерно 50 м.д. до примерно 5000 м.д. В некоторых вариантах реализации суспензия включает часть амфифильных наночастиц с углеродсодержащим ядром, и другую часть амфифильных наночастиц с другой основной частью. Например, суспензия может включать первую часть амфифильных наночастиц, включающих углеродсодержащий материал, вторую часть амфифильных наночастиц, включающую ядро из диоксида кремния, и третью часть амфифильных наночастиц, включающую металлическое ядро. Эмульсия может иметь такую же, более высокую или более низкую концентрацию амфифильных наночастиц, что и суспензия для заводнения.
Продолжая рассматривать ФИГ. 2, способ заводнения 202 может включать нагнетание суспензии, содержащей амфифильные наночастицы, в подземный пласт для отделения углеводородного материала от поверхностей подземного пласта и создания стабилизированной эмульсии углеводородного материала и водного материала. Суспензию для заводнения можно обеспечивать в подземном пласте при помощи традиционных способов. Например, поток под давлением суспензии для заводнения можно закачивать в нагнетательную скважину, проникающую в подземный пласт на желаемую глубину, и указанный поток может просачиваться (например, проникать, диффундировать и т.д.) в поровые пространства подземного пласта. Степень, до которой суспензия для заводнения просачивается в поровое пространство подземного пласта, по меньшей мере частично зависит от свойств суспензии для заводнения (например, плотности, вязкости, материального состава и т.д.) и углеводородных материалов (например, молекулярной массы, плотности, вязкости и т.д.), содержащихся в поровых пространствах подземного пласта.
pH суспензии для заводнения можно менять для управления растворимостью амфифильных наночастиц в суспензии для заводнения. Например, если амфифильные наночастицы содержат катионные функциональные группы (например, аминогруппы), снижение pH суспензии для заводнения может увеличивать растворимость амфифильных наночастиц в водной суспензии для заводнения. Если амфифильные наночастицы содержат анионные функциональные группы (например, гидроксильные, карбоксильные, карбонильные, фосфатные, тиольные группы и т.д.), увеличение pH суспензии для заводнения может увеличивать растворимость амфифильных наночастиц в суспензии для заводнения. Изменение pH суспензии для заводнения может менять поверхностный заряд амфифильных наночастиц. Например, увеличение pH суспензии для заводнения, содержащей анионные амфифильные наночастицы, может увеличивать суммарный заряд анионных амфифильных наночастиц в суспензии для заводнения. Снижение pH суспензии для заводнения, содержащей катионные амфифильные наночастицы, может увеличивать суммарный заряд катионных амфифильных наночастиц.
После закачивания суспензии для заводнения в подземный пласт, pH суспензии для заводнения можно менять для снижения растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе суспензии для заводнения. Например, если амфифильные наночастицы содержат катионные функциональные группы, можно снижать pH суспензии для заводнения для того, чтобы заставить амфифильные наночастицы смещаться по поверхности раздела между водной фазой и углеводородной фазой. В некоторых вариантах реализации pH можно снижать ниже примерно 7,0, как например, ниже 5,0, ниже 4,0 или ниже 3,0. Если амфифильные наночастицы содержат анионные функциональные группы, можно повышать pH суспензии для заводнения для того, чтобы заставить амфифильные наночастицы смещаться по поверхности раздела между водной фазой и углеводородной фазой. В некоторых вариантах реализации pH можно повышать выше 7,0, как например, выше 8,0, выше 9,0, выше 10,0 и до 12,0.
Структуру и состав амфифильных наночастиц задают так, чтобы содействовать образованию стабилизированной эмульсии углеводородного материала и водного материала. Например, структуру и состав амфифильных наночастиц можно задавать так, чтобы придать им способность скапливаться (например, агломерироваться), прилипать и/или адсорбироваться на поверхностях раздела углеводородного материала и водного материала, с образованием эмульсии Пикеринга, содержащей элементы (например, мелкие капли) одного из углеводородного материала и водного материала, диспергированные в другом водном материале или углеводородном материале. Амфифильные наночастицы могут препятствовать коалесценции диспергированного материала (например, углеводородного материала или водного материала), и благодаря этому могут сохранять диспергированный материал в виде элементов, распределенных в другом материале.
Способ извлечения 204 может включать вытекание (например, вытеснение, вымывание, выталкивание и т.д.) стабилизированной эмульсии из подземного пласта на поверхность. Амфифильные наночастицы препятствуют коалесценции диспергированного материала и обеспечивают возможность, по существу, извлечения углеводородов из подземного пласта.
После извлечения углеводородов из подземного пласта, по меньшей мере часть эмульсии можно дестабилизировать в способе дестабилизации эмульсии 206, с образованием отдельных несмешивающихся фаз, включая водную фазу и углеводородную фазу. Можно модифицировать (например, заменять, изменять) одно или более свойств (например, температуру, pH, материальный состав, давление, и т.д.) стабилизированной эмульсии или водной фазы для по меньшей мере частичной дестабилизации эмульсии. Например, можно модифицировать pH водной фазы для увеличения растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе, что приводит к дестабилизации эмульсии и образованию отдельных несмешивающихся фаз.
В некоторых вариантах реализации можно менять pH эмульсии или водной фазы, чтобы заставить амфифильные наночастицы перемещаться в водную фазу и дестабилизировать эмульсию. Если амфифильные наночастицы содержат анионные функциональные группы, можно увеличивать pH водной фазы для увеличения растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе. pH водной фазы можно увеличивать путем введения в водную фазу основания, такого как гидроксид (например, гидроксид натрия) или бикарбонат (например, бикарбонат натрия). Если амфифильные наночастицы содержат катионные функциональные группы, можно уменьшать pH водной фазы для увеличения растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе. pH водной фазы можно уменьшать путем введения в водный раствор соляной кислоты, фосфорной кислоты и уксусной кислоты, или другой кислоты.
Можно вводить в эмульсию деэмульгатор для дестабилизации эмульсии и образования отдельных несмешивающихся фаз, включая водную фазу и углеводородную фазу. В некоторых вариантах реализации эмульсию дестабилизируют путем регулирования pH по меньшей мере одной среды из водной фазы и эмульсии, и путем введения в эмульсию деэмульгатора.
На ФИГ. 3 показана упрощенная технологическая схема, показывающая способ извлечения углеводородного материала из битуминозного песка согласно другим вариантам реализации настоящего изобретения. Указанный способ может включать способ создания суспензии 300, включающий создание суспензии, содержащей множество амфифильных наночастиц; способ смешивания 302, включающий смешивание суспензии с пульпой, содержащей битуминозный песок и воду, с образованием стабилизированной эмульсии; способ транспортировки 304, включающий гидравлическую транспортировку пульпы; способ извлечения 306, включающий извлечение углеводородов из стабилизированной эмульсии; и способ дестабилизации эмульсии 308, включающий дестабилизацию (например, деэмульгирование, осаждение и т.д.) эмульсии с образованием отдельных несмешивающихся фаз.
Способ создания суспензии 300 может включать создание суспензии, содержащей амфифильные наночастицы и по меньшей мере одну несущую текучую среду. Указанная по меньшей мере одна несущая текучая среда может содержать, например, воду, солевой раствор или раствор каустической соды (NaOH). Суспензия для заводнения может быть выполнена с возможностью включения концентрации амфифильных наночастиц, аналогичной суспензии для заводнения, описанной выше при описании ФИГ. 2.
Способ смешивания 302 может включать смешивание суспензии с пульпой, содержащей битуминозный песок и воду, с образованием стабилизированной эмульсии. Пульпа может включать горячую воду, каустическую соду и битуминозный песок. Способ транспортировки 304 может включать гидравлическую транспортировку пульпы в то место, где можно перерабатывать стабилизированную эмульсию для извлечения углеводородов из нее (например, из битуминозного песка). В некоторых вариантах реализации способ смешивания 302 можно осуществлять одновременно со способом транспортировки 304. В некоторых вариантах реализации можно регулировать pH пульпы для снижения растворимости амфифильных наночастиц в гидрофильной части пульпы и увеличения растворимости амфифильных наночастиц в стабилизированной эмульсии во время смешивания и транспортировки 304.
Структуру и состав амфифильных наночастиц задают так, чтобы содействовать образованию стабилизированной эмульсии углеводородного материала и водной фазы. Например, структуру и состав амфифильных наночастиц можно задавать так, чтобы придать им способность скапливаться, прилипать и/или адсорбироваться на поверхностях раздела углеводородного материал и водного материала, с образованием эмульсии Пикеринга, содержащей элементы (например, капельки) одного из углеводородного материала и водного материала, диспергированные в другом водном материале или углеводородном материале.
Способ извлечения 306 может включать извлечение углеводородов из стабилизированной эмульсии. В некоторых вариантах реализации способ извлечения 306 включает извлечение углеводородов из стабилизированной эмульсии пульпы при помощи способа флотации.
После извлечения углеводородов из водной фазы в способе флотации, по меньшей мере часть стабилизированной эмульсии можно дестабилизировать в способе дестабилизации эмульсии 308, с образованием отдельных несмешивающихся фаз, включая водную фазу и углеводородную фазу. Можно модифицировать (например, заменять, изменять) одно или более свойств (например, температуру, pH, материальный состав, давление, и т.д.) стабилизированной эмульсии или водной фазы для по меньшей мере частичной дестабилизации эмульсии. Например, можно модифицировать pH водной фазы для увеличения растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе, что приводит к дестабилизации эмульсии и образованию отдельных несмешивающихся фаз. Можно менять pH эмульсии или водной фазы, чтобы заставить амфифильные наночастицы перемещаться в водную фазу и дестабилизировать эмульсию, как описано выше при рассмотрении способа дестабилизации эмульсии 206 на ФИГ. 2. В других вариантах реализации можно вводить в эмульсию деэмульгатор для дестабилизации эмульсии и образования отдельных несмешивающихся фаз, включая водную фазу и углеводородную фазу.
После дестабилизации эмульсии углеводный материал можно отделить от водного материала и извлечь. После этого можно извлечь амфифильные наночастицы из водной фазы. В некоторых вариантах реализации можно регулировать pH водного раствора для снижения растворимости амфифильных наночастиц в водном растворе и осаждения амфифильных наночастиц из водного раствора. Например, если амфифильные наночастицы содержат такие функциональные группы, как аминные функциональные группы, снижение pH водного материала может снижать растворимость амфифильных наночастиц в водном растворе, вызывая осаждение амфифильных наночастиц из водного раствора. В тех вариантах реализации, в которых функциональными группами амфифильных наночастиц являются гидроксильные, карбоксильные, карбонильные, тиольные, фосфатные или другие анионные группы, увеличение pH водного раствора может вызывать осаждение амфифильных наночастиц из водного раствора. В других вариантах реализации амфифильные наночастицы извлекают путем фильтрования водного раствора через фильтр. Фильтр может иметь размер пор от примерно 10 нм до примерно 5000 нм, в зависимости от размера амфифильных наночастиц. В некоторых вариантах реализации можно осуществлять более одной стадии фильтрования. Например, на первой стадии фильтрования можно отфильтровывать пески и другие твердые частицы, имеющие больший диаметр, чем амфифильные наночастицы. Затем можно отделять амфифильные наночастицы от водного раствора.
Ниже приведены дополнительные неограничивающие варианты реализации настоящего изобретения:
Вариант реализации 1: Способ извлечения углеводородного материала, включающий: объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, гидрофильные функциональные группы на поверхности углеродного ядра и гидрофобные функциональные группы на другой поверхности углеродного ядра, с несущей текучей средой, для получения суспензии; осуществление контакта по меньшей мере одного из подземного пласта или пульпы, содержащей битуминозный песок и воду, с указанной суспензией, для получения эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами; и извлечение углеводородов из эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
Вариант реализации 2: Способ по Варианту реализации 1, в котором осуществляют объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, гидрофильные функциональные группы на поверхности углеродного ядра и гидрофобные функциональные группы на другой поверхности углеродного ядра, с несущей текучей средой, для получения суспензии, содержащей объединенные амфифильные наночастицы, содержащие по меньшей мере один из следующих материалов: углеродные нанотрубки, наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены и луковичные фуллерены.
Вариант реализации 3: Способ по Варианту реализации 2, в котором осуществляют объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, гидрофильные функциональные группы на поверхности углеродного ядра и гидрофобные функциональные группы на другой поверхности углеродного ядра, с несущей текучей средой, для получения суспензии, содержащей объединенные амфифильные наночастицы, содержащие аминную функциональную группу, с несущей текучей средой.
Вариант реализации 4: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 3, дополнительно включающий создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродного ядра, противоположной по отношению к по меньшей мере одной гидрофильной группе.
Вариант реализации 5: Способ по Варианту реализации 4, в котором создание по меньшей мере одной гидрофильной группы включает гидролиз по меньшей мере одного гидрофильного прекурсора на поверхности углеродного ядра.
Вариант реализации 6: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 5, дополнительно включающий создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на внешней стенке углеродной нанотрубки.
Вариант реализации 7: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 6, дополнительно включающий создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на одной из сторон графеновых пластинок.
Вариант реализации 8: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 7, дополнительно включающий увеличение растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе после извлечения углеводородов из эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
Вариант реализации 9: Способ по Варианту реализации 8, в котором увеличение растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе включает изменение pH водной фазы.
Вариант реализации 10: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 9, дополнительно включающий смешивание амфифильных наночастиц, содержащих основу из диоксида кремния, с несущей текучей средой.
Вариант реализации 11: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 10, в котором осуществляют объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, гидрофильные функциональные группы на поверхности углеродного ядра и гидрофобные функциональные группы на другой поверхности углеродного ядра, с несущей текучей средой, для получения суспензии, содержащей от примерно 50 м.д. до примерно 500 м.д. амфифильных наночастиц.
Вариант реализации 12: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 11, дополнительно включающий изменение pH суспензии после осуществления контакта по меньшей мере одного из подземного пласта или пульпы, содержащей битуминозный песок и воду, с указанной суспензией.
Вариант реализации 13: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 12, дополнительно включающий снижение растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе и извлечение по меньшей мере части амфифильных наночастиц из эмульсии после извлечения углеводородов из эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
Вариант реализации 14: Способ по любому из Вариантов реализации 1 – 13, дополнительно включающий дестабилизацию эмульсии после извлечения углеводородов, стабилизированных амфифильными наночастицами.
Вариант реализации 15: Способ извлечения углеводорода из подземного пласта, включающий: создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродсодержащего материала, содержащего по меньшей мере один из следующих материалов: углеродную нанотрубку, фуллерен, наноалмаз, графен и оксид графена; смешивание углеродсодержащего материала с несущей текучей средой для получения суспензии; нагнетание суспензии в подземный пласт и осуществление контакта углеводородов в подземном пласте с суспензией, для получения эмульсии, стабилизированной углеродсодержащим материалом; и транспортировку эмульсии на поверхность подземного пласта.
Вариант реализации 16: Способ по Варианту реализации 15, дополнительно включающий создание по меньшей мере одной гидрофобной группы на другой поверхности углеродсодержащего материала.
Вариант реализации 17: Способ по Варианту реализации 16, в котором создание по меньшей мере одной гидрофобной группы на другой поверхности углеродсодержащего материала включает создание по меньшей мере одной гидрофобной функциональной группы на поверхности, противоположной по отношению к по меньшей мере одной гидрофильной группе.
Вариант реализации 18: Способ по любому из Вариантов реализации 15 – 17, в котором создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродсодержащего материала включает создание по меньшей мере одной аминной группы на углеродсодержащем материале.
Вариант реализации 19: Способ по любому из Вариантов реализации 15 – 18, дополнительно включающий гидролиз по меньшей мере одной гидрофильной группы под действием доступных гидроксильных групп по меньшей мере одной гидрофильной группы углеродсодержащего материала, с образованием гидрофобных групп на углеродсодержащем материале.
Вариант реализации 20: Способ по любому из Вариантов реализации 15 – 19, в котором создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродсодержащего материала включает создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на внешней стенке углеродной нанотрубки.
Вариант реализации 21: Способ по любому из Вариантов реализации 15 – 19, в котором создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродсодержащего материала включает создание по меньшей мере одной гидрофильной группы на одной из сторон графеновых пластинок.
Вариант реализации 22: Способ по любому из Вариантов реализации 15 – 21, дополнительно включающий смешивание амфифильных наночастиц, содержащих основу из диоксида кремния, с несущей текучей средой.
Вариант реализации 23: Суспензия для извлечения углеводородов из подземного пласта, включающая: множество углеродсодержащих амфифильных наночастиц, причем указанные амфифильные наночастицы содержат: гидрофобные функциональные группы на поверхности углеродсодержащего материала и гидрофильные функциональные группы на другой поверхности углеродсодержащего материала; и несущую текучую среду.
Вариант реализации 24: Суспензия по Варианту реализации 1, в которой гидрофильные функциональные группы на другой поверхности углеродсодержащего материала находятся на поверхности углеродсодержащего материала, противоположной по отношению к гидрофобным функциональным группам.
В то время как настоящее описание доступно для различных модификаций и альтернативных форм, конкретные варианты реализации были показаны в качестве примера на чертежах и были подробнее описаны в настоящем документе. Тем не менее, настоящее изобретение не должно ограничиваться конкретными формами, описанными в настоящей заявке. Напротив, изобретение охватывает все модификации, эквиваленты и альтернативы, входящие в объем настоящего изобретения, определяемый следующей прилагаемой формулой изобретения и ее легальными эквивалентами.
Claims (20)
1. Способ извлечения углеводородного материала, включающий: объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро,
выбранное из группы, содержащей по меньшей мере один из следующих материалов: углеродные нанотрубки, наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены и луковичные фуллерены, амфифильные наночастицы включают гидрофильные функциональные группы на поверхности указанного углеродного ядра и гидрофобные функциональные группы на другой поверхности указанного углеродного ядра, с несущей текучей средой, содержащей воду или солевой раствор, с получением суспензии;
приведение по меньшей мере одного из подземного пласта или пульпы, содержащей битуминозный песок и воду, в контакт с указанной суспензией с получением эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами; и
извлечение углеводородов из указанной эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
2. Способ по п. 1, в котором объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, с несущей текучей средой с получением суспензии включает объединение амфифильных наночастиц, содержащих аминную функциональную группу, с несущей текучей средой.
3. Способ по п. 1, дополнительно включающий получение указанной по меньшей мере одной гидрофильной группы на поверхности углеродного ядра, противоположной по отношению к указанной по меньшей мере одной гидрофильной группе.
4. Способ по п. 3, в котором получение указанной по меньшей мере одной гидрофильной группы включает гидролиз по меньшей мере одного гидрофильного прекурсора на указанной поверхности углеродного ядра.
5. Способ по п. 1, дополнительно включающий получение указанной по меньшей мере одной гидрофильной группы на внешней стенке углеродной нанотрубки.
6. Способ по п. 1, дополнительно включающий увеличение растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе после извлечения углеводородов из указанной эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
7. Способ п. 6, в котором увеличение растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе включает изменение рН водной фазы.
8. Способ по любому из пп. 1-7, дополнительно включающий смешивание амфифильных наночастиц, содержащих основу из диоксида кремния, с несущей текучей средой.
9. Способ по любому из пп. 1-7, в котором объединение множества амфифильных наночастиц, содержащих углеродное ядро, с несущей текучей средой с получением суспензии включает получение суспензии, включающей от примерно 50 м.д. до примерно 500 м.д. амфифильных наночастиц.
10. Способ по любому из пп. 1-7, дополнительно включающий изменение рН суспензии после осуществления контакта по меньшей мере одного из подземного пласта или пульпы, содержащей битуминозный песок и воду, с указанной суспензией.
11. Способ по любому из пп. 1-7, дополнительно включающий снижение растворимости амфифильных наночастиц в водной фазе и извлечение по меньшей мере части амфифильных наночастиц из указанной эмульсии после извлечения углеводородов из указанной эмульсии, стабилизированной амфифильными наночастицами.
12. Суспензия для извлечения углеводородов из подземного пласта, включающая: множество амфифильных наночастиц, содержащих:
углеродное ядро, содержащее по меньшей мере один из следующих материалов: углеродные нанотрубки, наноалмазы, графит, графен, оксид графена, фуллерены и луковичные фуллерены;
гидрофобные функциональные группы на поверхности указанного углеродного ядра; и
гидрофильные функциональные группы на другой поверхности указанного углеродного ядра; и
несущую текучую среду, содержащую воду или солевой раствор.
13. Суспензия по п. 12, в которой гидрофильные функциональные группы на другой поверхности углеродного ядра находятся на поверхности ядра, противоположной по отношению к гидрофобным функциональным группам.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US14/519,728 US9708896B2 (en) | 2014-01-31 | 2014-10-21 | Methods of recovering hydrocarbons using a suspension |
US14/519,728 | 2014-10-21 | ||
PCT/US2015/056185 WO2016064718A1 (en) | 2014-10-21 | 2015-10-19 | Suspensions for enhanced hydrocarbon recovery, and methods of recovering hydrocarbons using the suspensions |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2672116C1 true RU2672116C1 (ru) | 2018-11-12 |
Family
ID=55761359
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2017116553A RU2672116C1 (ru) | 2014-10-21 | 2015-10-19 | Суспензии для улучшенного извлечения углеводородов и способы извлечения углеводородов с использованием указанных суспензий |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN107018666A (ru) |
RU (1) | RU2672116C1 (ru) |
WO (1) | WO2016064718A1 (ru) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP3643679A4 (en) * | 2017-06-19 | 2021-04-07 | Daicel Corporation | SURFACE MODIFIED NANODIAMANT, LIQUID DISPERSION CONTAINING SURFACE MODIFIED NANODIAMANT, AND RESIN DISPERSION |
CN109852359A (zh) * | 2018-12-29 | 2019-06-07 | 浙江海洋大学 | 一种用于稠油油藏的Pickering乳液及其制备方法 |
US11708274B2 (en) * | 2020-04-15 | 2023-07-25 | Saudi Arabian Oil Company | Synthesis of polyethylenimine-silica janus nanoparticles |
US20210363408A1 (en) * | 2020-05-20 | 2021-11-25 | University Of Wyoming | Quantum dot nanofluids |
CN113698921A (zh) * | 2020-05-22 | 2021-11-26 | 中石化石油工程技术服务有限公司 | 一种新型两亲颗粒材料的可控制备方法 |
CN115109573B (zh) * | 2022-04-25 | 2024-07-02 | 西安维克特睿油气技术有限公司 | 一种纳米渗吸驱油剂及其制备方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100137168A1 (en) * | 2007-07-03 | 2010-06-03 | Baker Hughes Incorporated | Nanoemulsions |
US20100243248A1 (en) * | 2006-12-01 | 2010-09-30 | Golomb Dan S | Particle Stabilized Emulsions for Enhanced Hydrocarbon Recovery |
US20110046027A1 (en) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | Aruna Zhamu | Nano graphene-modified lubricant |
US20120015852A1 (en) * | 2010-06-28 | 2012-01-19 | Baker Hughes Incorporated | Nanofluids and Methods of Use for Drilling and Completion Fluids |
WO2014035861A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-06 | Baker Hughes Incorporated | Controllably tuning properties of a fluid using modified nanoparticles |
US20140202928A1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Apex Engineering Inc. | Method for destabilizing bitumen-water and oil-water emulsions using lime |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20130200291A1 (en) * | 2012-01-27 | 2013-08-08 | Queen's University At Kingston | Tertiary Amine-Based Switchable Cationic Surfactants and Methods and Systems of Use Thereof |
US20130233559A1 (en) * | 2012-03-07 | 2013-09-12 | Halliburton Energy Services, Inc. | Surfactant Additives for Stimulating Subterranean Formation During Fracturing Operations |
-
2015
- 2015-10-19 WO PCT/US2015/056185 patent/WO2016064718A1/en active Application Filing
- 2015-10-19 RU RU2017116553A patent/RU2672116C1/ru not_active IP Right Cessation
- 2015-10-19 CN CN201580064674.0A patent/CN107018666A/zh active Pending
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100243248A1 (en) * | 2006-12-01 | 2010-09-30 | Golomb Dan S | Particle Stabilized Emulsions for Enhanced Hydrocarbon Recovery |
US20100137168A1 (en) * | 2007-07-03 | 2010-06-03 | Baker Hughes Incorporated | Nanoemulsions |
US20110046027A1 (en) * | 2009-08-19 | 2011-02-24 | Aruna Zhamu | Nano graphene-modified lubricant |
US20120015852A1 (en) * | 2010-06-28 | 2012-01-19 | Baker Hughes Incorporated | Nanofluids and Methods of Use for Drilling and Completion Fluids |
WO2014035861A1 (en) * | 2012-08-29 | 2014-03-06 | Baker Hughes Incorporated | Controllably tuning properties of a fluid using modified nanoparticles |
US20140202928A1 (en) * | 2013-01-18 | 2014-07-24 | Apex Engineering Inc. | Method for destabilizing bitumen-water and oil-water emulsions using lime |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN107018666A (zh) | 2017-08-04 |
WO2016064718A1 (en) | 2016-04-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2686752C2 (ru) | Нанопав для повышенной интенсификации углеводородов и способы формирования и применения таких нанопав | |
US9708896B2 (en) | Methods of recovering hydrocarbons using a suspension | |
RU2672116C1 (ru) | Суспензии для улучшенного извлечения углеводородов и способы извлечения углеводородов с использованием указанных суспензий | |
US11149184B2 (en) | Methods of recovering a hydrocarbon material | |
US20190048251A1 (en) | Suspensions for removing hydrocarbons from subterranean formations and related methods | |
CN107771205B (zh) | 用于提高烃采收的胶囊型纳米组合物 | |
US20170015896A1 (en) | Stabilized nanoparticle compositions comprising ions | |
US10259992B2 (en) | Methods of extracting hydrocarbons from subterranean formations | |
CN110454132B (zh) | 一种致密储层纳米磁流体压裂液渗吸增油方法及改性纳米磁性颗粒 | |
CN111094505A (zh) | 原油回收用药液 | |
US20210395601A1 (en) | Silicon Dioxide Janus Nanosheets Relative Permeability Modifier (RPM) for Reducing Subterranean Formation Water Permeability in Carbonate and Sandstone Formations | |
CN108291137B (zh) | 使用二氧化硅流体获得矿物油的方法 | |
US20170037296A1 (en) | Process for recovery of oil | |
EA024720B1 (ru) | Композиция водной суспензии для осуществления гидроразрыва и способ ее получения | |
US10344203B2 (en) | Methods and working fluids for recovering a hydrocarbon material contained within a subterranean formation | |
AU2007316009B2 (en) | Recovery of oil | |
CN117487534A (zh) | 用于使用二氧化碳采收原油的二氧化硅纳米粒子和原油采收方法 | |
CA3063594A1 (en) | Composition and method for water and gas shut-off in subterranean formations | |
CA3164626A1 (en) | Surface-modified nanoparticle compositions and related applications in subterranean hydrocarbon recovery | |
US10907089B2 (en) | Treatment fluids for a subterranean formation | |
Mao et al. | Nanomaterials and technology applications for hydraulic fracturing of unconventional oil and gas reservoirs: A state-of-the-art review of recent advances and perspectives | |
CN113861956A (zh) | 一种油井用纳米减阻剂及制备方法 | |
CN113122213A (zh) | 一种堵水剂及其制备方法与应用 | |
WO2024102868A2 (en) | Sand consolidation with multipodal compositions | |
WO2023192173A1 (en) | Compositions of matter comprising suspended nanoparticles functionalized with glymo or glymo-like groups and related methods |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20201020 |