[发明专利]用于增强烃回收的悬浮液以及使用所述悬浮液回收烃类的方法

说明书

优先权声明

本申请要求2014年10月21日提交的关于“SUSPENSIONS FOR ENHANCED OIL RECOVERY,AND METHODS OF RECOVERING HYDROCARBONS USING THE SUSPENSIONS”的美国专利申请序列号14/519,728的申请日的权益，该专利申请是2014年1月31日提交的关于“NANO-SURFACTANTS FOR ENHANCED HYDROCARBON RECOVERY,AND METHODS OF FORMING AND USING SUCH NANO-SURFACTANTS”的美国专利申请序列号14/169,432的继续申请，这些文献中每个的公开内容以其引用的方式整体并入本文中。

技术领域

本公开的实施方案一般涉及形成稳定化的乳液并且从地下地层中提取烃物质的方法和系统。

背景

水驱是一种增强从地下地层中提取烃物质(例如原油、天然气等)的常规方法。在这种方法中，通过注入井将含水流体(例如水、盐水等)注入地下地层从而将包含在地下地层的间隙空间(例如孔、裂纹、裂缝、通道等)内的烃物质驱扫至与注入井偏移的开采井中。可以在含水流体中加入一种或多种添加剂来辅助烃物质的提取和后续的加工。

例如，在一些方法中，在含水流体中加入表面活性剂、固体颗粒(例如胶体)或两者。表面活性剂和/或固体颗粒可以附着或聚集在烃物质和含水材料之间的界面处从而形成烃物质和含水材料的一者分散在烃物质和含水材料的另一者中的稳定化的乳液。例如在烃相分散在水相内的乳液中，表面活性剂可以降低烃相和水相之间的表面张力。通过表面活性剂、固体颗粒或两者的稳定降低烃和水之间的界面张力并且降低系统能量，避免分散的材料(例如烃物质或含水材料)聚结，并且维持一种材料以单元(例如液滴)的形式分散在整个另一种材料中。降低表面张力使烃物质的渗透性和流动性都增加。因此，与不采用加入表面活性剂和/或固体颗粒的水驱相比，烃物质可以更容易地在地下地层中输送以及从地下地层中提取。乳液的有效性大部分由乳液保持稳定以及确保两相混合的能力来决定。

然而，表面活性剂的应用通常受到化学品的成本以及其在含烃地层的岩石上的吸附和损失的限制。不利的是，在存在溶解盐(例如，诸如一般存在于地下地层内的各种盐)的情况下，各种表面活性剂的有效性可能不利地降低。另外，表面活性剂可能具有附着至地下地层表面的倾向，需要向注入的含水流体中加入更多的表面活性剂来弥补这些损失，这在经济学上是不利的。在后续的加工期间，可能难以从稳定化的乳液中除去固体颗粒，从而防止烃物质以及其含水材料聚结成不同的不可混溶的组分，并且极大地阻碍了烃物质的分开收集。此外，表面活性剂常常只在特定的温度范围内发挥功能或稳定，而且在地下地层中遭遇的高温或各种条件下可能损失功能。

公开内容

本文中公开的实施方案包括从地下地层或从沥青砂中回收烃物质的方法，以及相关的稳定化乳液。例如，根据一个实施方案，一种回收烃物质的方法包括将包含碳芯、至少一个亲水基以及至少一个疏水基的两亲性纳米颗粒与载液组合从而形成悬浮液；使地下地层以及包含沥青砂和水的浆料中的至少一者与所述悬浮液接触从而形成由所述两亲性纳米颗粒稳定化的乳液；以及从由所述两亲性纳米颗粒稳定化的所述乳液中除去烃类。

在其它实施方案中，一种从地下地层中除去烃类的方法包括在包含碳纳米管、富勒烯、碳纳米金刚石、石墨烯和氧化石墨烯的至少一者的含碳物质的一个表面上形成至少一个亲水基；将所述含碳物质与载液混合从而形成悬浮液；将所述悬浮液引入地下地层中并且使所述地下地层内的烃与所述载液悬浮液接触从而形成由所述含碳物质稳定化的乳液；以及将所述乳液输送至所述地下地层的表面。

在其它实施方案中，用于从地下地层中除去烃类的悬浮液包含多个含碳的两亲性纳米颗粒，所述两亲性纳米颗粒包含位于所述含碳物质的一个表面上的疏水性官能团以及位于所述含碳物质的另一表面上的亲水性官能团。所述悬浮液还包含载液载液。

附图简述

尽管说明书以权利要求书结束，权利要求书特别指出并且明确地要求保护被视为本发明的实施方案的那些，在结合附图阅读时，可以通过下文对于本公开的某些实施方案的描述更容易地确定本公开的实施方案的优势，其中：

图1A至图1C是根据本公开的实施方案的两亲性纳米颗粒的简化示意图；

图2是描述根据本公开的实施方案的一种从地下地层中提取烃类的方法的简化流程图；以及