用於三次採油的懸浮液的製作方法

2023-05-15 04:29:16 1

專利名稱：用於三次採油的懸浮液的製作方法
技術領域：
本公開的實施方案涉及三次採油(Enhanced oil recovery);更具體來說,實施方案涉及包含用於三次採油的非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液。
背景技術：
各種技術已被用於三次採油(例如從其中烴類不再通過自然力流動的含油儲層採收烴類)。這樣的技術可以包括注水和/或隨後的氣驅等。注水對於採收某些烴類可能有用，但是使用這種技術只能採收大約三分之一的烴類。因此，典型地在注水程序後進行氣驅程序。氣驅可以使用可混溶氣體來進行，所述可混溶氣體降低含油儲層中存在的油的粘度，以便增加烴類向產油井的流動。處於超臨界狀態下的二氧化碳已被用作可混溶流體，以 降低含油儲層中油的粘度。超臨界二氧化碳是最有效和最廉價的可混溶流體之一。然而，氣驅可能伴有許多缺點。遇到的一個主要問題是含油儲層的清掃(SW^p)不良。當在氣驅過程中注入到儲層中的氣體由於所述氣體的低粘度而流過阻力最小的路徑，因此繞過顯著部分的地層時，發生清掃不良。當氣體繞過顯著部分的地層時，與氣體接觸的油較少，減少了氣體降低油粘度的可能性，產生清掃不良。此外，由於氣體的低密度,注入的氣體可能上升到地層頂部並「越過」部分地層，引起氣體在產油井處的過早湧出，在含油儲層內留下較少的氣體與油接觸，同樣減少了氣體降低油粘度的可能性。為了提高氣驅方法的有效性，已經建議向超臨界二氧化碳添加表面活性劑以在地層中產生乳液。乳液能夠產生約100至約1000倍於注入氣體的表觀粘度，因此乳液能夠抑制氣體流入以前已被清掃的含油儲層部分中。換句話說，乳液可用於阻斷氣體能夠快捷通過的含油儲層體積，從而降低它流過高度可滲透的裂縫、裂隙或層的傾向性，並將其導向以前未清掃的含油儲層部分。因此，乳液能夠迫使氣體將可採烴類從含油儲層的未枯竭部分驅向產油井。發明概沭本公開的實施方案包括包含用於三次採油的非離子型表面活性劑的懸浮液，以及使用本發明的懸浮液用於三次採油的系統和方法。在一個或多個實施方案中，本公開的懸浮液包含可溶於超臨界二氧化碳(ScCO2)中的非離子型表面活性劑和濃度為200至I百萬分率(PPm)的金屬鹽。在一個或多個實施方案中，作為該非離子型表面活性劑的生產方法的結果，該金屬鹽伴隨著該非離子型表面活性劑。本公開的實施方案提供了基本上不含所述金屬鹽(例如200至Ippm)的非離子型表面活性劑。在一個或多個實施方案中，所述懸浮液還可以包含選自甲酸、乙酸及其組合的酸。在一個或多個實施方案中，所述非離子型表面活性劑可以選自烷基酚烷氧基化物、烷基烷氧基化物及其組合。在一個或多個實施方案中，所述金屬鹽可以選自羧酸鹽、硼鹽、鈦鹽、金屬碳酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磺酸鹽、金屬膦酸鹽、金屬氰化物鹽及其組合。在一個或多個實施方案中，已發現懸浮在非離子型表面活性劑中的所述金屬鹽的濃度，在使用非離子型表面活性劑與ScCO2進行三次採油操作中是重要的考慮因素。例如，令人吃驚地發現，懸浮在溶解於ScCO2中的非離子型表面活性劑中的該金屬鹽,可以沉積在管線上。已發現，如果含有該非離子型表面活性劑和金屬鹽的該懸浮液與ScCO2兩者具有足夠的流速，該金屬鹽在管線上的沉積會減小該管線的內部容積，甚至減小到阻塞供應ScCO2的管線的程度。在一個或多個實施方案中，本公開提供了一種方法，該方法包括通過管線供應超臨界二氧化碳，以及將具有非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液引入到該管線中的超臨界二氧化碳中，該金屬鹽具有200至Ippm的濃度。在一個或多個實施方案中，該懸浮液中的至少部分金屬鹽可以沉積在至少部分管線上。在一個或多個實施方案中，金屬鹽可以用水性溶液從至少所述部分管線上溶解下來。在一個或多個實施方案中，可以在將懸浮液引入該超臨界二氧化碳中之前，將懸浮液暴露於氧化劑。在一個或多個實施方案中，在將懸浮液引入超臨界二氧化碳中之前將該懸浮液暴露於氧化劑，可以在懸浮液中形成甲酸、乙酸及其組合。在一個或多個實施方案中，本公開提供了一種方法，該方法包括通過管線供應超臨界二氧化碳，以及將具有非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液引入到管線中的超臨界 二氧化碳中。在一個或多個實施方案中，該懸浮液中的金屬鹽可以具有至少200ppm的濃度。在一個或多個實施方案中，至少部分金屬鹽可以沉積在至少部分管線上。然後可以使用水性溶液從至少部分管線上溶解所沉積的金屬鹽。在一個或多個實施方案中，本公開提供了一種系統，該系統包含在管線中流動的超臨界二氧化碳，以及注入到超臨界二氧化碳中的懸浮液，該懸浮液具有非離子型表面活性劑和濃度為200至Ippm的金屬鹽。在一個或多個實施方案中，該管線可以具有2. 5cm至16cm的內徑。在一個或多個實施方案中，該超臨界二氧化碳可以以在IUPAC標準溫度和壓力下測量的至少為79，000升/天的速率流動。在一個或多個實施方案中，該懸浮液可以以100至5000ppm的濃度注入到超臨界二氧化碳中，其中該非離子型表面活性劑能完全溶解在超臨界二氧化碳中。上面本公開的概述沒有意圖描述本公開的每個公開的實施方案或每種實施方式。下面的說明書更具體地示例說明性實施方案。在整個申請中的幾個地方，通過實例的列舉提供指導，所述實例可以以各種不同的組合使用。在每種情況下，所敘述的列舉僅僅用作代表性組，不應被解釋為全部列舉。附圖簡述圖I圖示說明了根據本公開的用於將本公開的懸浮液注入到在三次採油過程中使用的超臨界二氧化碳中的系統的一個實施方案。定義當在本文中使用時，術語「一個」和「一個或多個」以及「至少一個」可互換使用，並且包括複數指稱項，除非上下文有相反的明確指示。除非另有定義，否則所有科學和技術術語被理解為具有與在它們所屬技術領域中常用的意義相同的意義。出於本公開的目的，其他特定術語在文中各處定義。術語「包含」、「包括」以及這些詞的變化形式，在說明書和權利要求書中出現這些術語之處沒有限制性意義。因此例如，包含「一種」表面活性劑的方法可以被解釋為意指包括「一種或多種」表面活性劑的方法。此外，與「包括」或「含有」同義的術語「包含」是包容性、開放式的，並且不排除其他未敘述的要素或方法步驟。當在本文中使用時，術語「和/或」意味著一個、一個以上或所有列出的要素。此外,在本文中,通過端點敘述的數值範圍包括該範圍內包含的所有數值(例如I至 5 包括 1,1. 5、2、2· 75,3,3. 80、4、5 等)。 當在本文中使用時，術語「水」可以包括例如鹽水、原生水、地表水、蒸餾水、碳酸水、海水及其組合。簡便起見，在本文中將使用詞語「水」，這時應該理解，「鹽水」、「原生水」、「地表水」、「蒸餾水」、「碳酸水」和/或「海水」中的一種或多種可以互換使用。當在本文中使用時，術語「金屬鹽」是指由金屬陽離子和陰離子構成的電中性離子化合物。當在本文中使用時，「表面活性劑」是指降低兩種流體之間的界面張力的化學化合物。 當在本文中使用時，「非離子型表面活性劑」是指形成表面活性劑的分子為不帶電荷的表面活性劑。當在本文中使用時，術語「超臨界相」或「超臨界狀態」是指被維持在高於其臨界溫度或臨界壓力(高於其時不能通過壓力或溫度液化的溫度或壓力)下的稠密氣體。當在本文中使用時，術語「乳液」是指液體和/或超臨界流體的液滴分散在液體中的體系。應該理解，在本公開的某些實施方案中，二氧化碳可以根據溫度和壓力，以氣體、液體或超臨界流體存在。當在本文中使用時，「乳液」可以包括「泡沫」，該泡沫是指將氣體分散在液體中的分散系。當在本文中使用時，泡沫和乳液可互換使用。當在本文中使用時，術語「懸浮液」是指金屬鹽的固體粒子被或多或少均勻地分散在非離子型表面活性劑中的體系。當在本文中使用時，術語「管線」是指用於將流體(液體和/或氣體)從一個位置輸送到另一個位置的管道系統。在一個或多個實施方案中，管線可以在三次採油操作中用於將流體(例如超臨界二氧化碳)輸送或注入到含油儲層中。在本公開的一個或多個實施方案中，管線可以包括其他組件例如接頭、閥門、泵和其他裝置，以提供並控制流體通過管線的流動。當在本文中使用時，術語「濃度」是指每單位體積溶液中包含的物質、例如本文所討論的金屬鹽的量的度量。當在本文中使用時，百萬分率(PPm)被用作濃度的一種度量，其中在所檢查的每百萬份中一份的相對比例下存在給定性質，正如如果金屬鹽以每克非離子型表面活性劑百萬分之一克的濃度存在時將會發生的。當在本文中使用時，術語「油」是指由各種不同分子量和結構的烴類以及其他有機化合物的複雜混合物組成的天然存在的液體，其存在於地表下的地質層、在本文中被稱為含油儲層中。「油」也是已知的並可稱為石油和/或原油。在圖中所示的實施方案不是按比例繪製的。詳細描述本公開的實施方案包括包含在三次採油中使用的非離子型表面活性劑的懸浮液，以及使用本公開的懸浮液用於三次採油的系統和方法。在一個或多個實施方案中，本公開的懸浮液包含能夠溶解在超臨界二氧化碳(ScCO2)中的非離子型表面活性劑和濃度為200至I百萬分率(ppm)的金屬鹽。在一個或多個實施方案中，作為非離子型表面活性劑的生產方法的結果，金屬鹽伴隨著該非離子型表面活性劑。本公開的實施方案提供了基本上不含金屬鹽(例如200至Ippm)的非離子型表面活性劑。在一個或多個實施方案中，已發現懸浮在非離子型表面活性劑中的金屬鹽的濃度，在使用非離子型表面活性劑與ScCO2進行三次採油操作中是重要的考慮因素。例如，令人吃驚地發現，懸浮在溶解於ScCO2中的非離子型表面活性劑中的金屬鹽，可以沉積在管線上。已發現，如果含有非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液與ScCO2兩者具有足夠的流速，金屬鹽在管線上的沉積會減小管線的內部容積，甚至減小到阻塞供應ScCO2的管線的程度。非離子型表面活性劑通常是兩親性有機化合物，這意味著它們含有疏水性基團(烷基化酚衍生物、脂肪酸、長鏈直鏈醇等)和親水性基團(一般為各種不同長度的氧化乙烯、氧化丙烯和/或氧化丁烯鏈)兩者，因此它們可以溶解在有機溶劑(非極性)和極性溶劑例如水兩者中。例如，本公開的非離子型表面活性劑能夠降低二氧化碳(例如處於超臨界狀態下的二氧化碳)與水之間的界面張力。非離子型表面活性劑能夠以稀的濃度溶解在 ScCO2中，在其中它們可以幫助穩定二氧化碳在水中的乳液和/或泡沫(在本文中被稱為「泡沫」),正如本文中所討論的。用於本公開的非離子型表面活性劑的實例包括但不限於支鏈烷基酚烷氧基化物、直鏈烷基酚烷氧基化物和支鏈烷基烷氧基化物。這樣的非離子型表面活性劑的具體實例可以在作者為Xing等的「用於改進流動性控制的可溶於CO2的表面活性劑」(CO2-SoubleSurfactants for Improved Mobility Control)(石油工程師學會(Society of PetroleumEngineers), SPE 129907,在 2010 SPE 改進米油研討會(2010 SPE Improved Oil RecoverySymposium)上提交，Tulsa 0K，2010年4月24-28日)中發現，該文獻以其全文通過引用併入本文。在一個或多個實施方案中，可用於本公開的表面活性劑的實例可以在Beckman的美國專利號6，686，438和Wilkinson的美國專利號5，789，505以及美國專利申請系列號61/196，235的題為「用於採油的組合物及其使用方法」(Compositions for Oil Recoveryand Methods of Their Use)的美國專利申請中發現。非離子型表面活性劑可以包括但不限於並且它們也不必定需要下列一種或多種性質(1)在6800kPa至69000kPa範圍內的壓力和25°C至150°C的溫度下可溶於ScCO2 ；
(2)具有含氟和/或無氟成分的那些；(3)具有直鏈烷基鏈、支鏈烷基鏈、直鏈烷基酚鏈和/或支鏈烷基酚鏈的親CO2的烴類尾部的那些；⑷具有氧化乙烯鏈段(聚乙二醇，PEG)、聚氧化丙烯鏈段、聚丙二醇(PPG)親水物、和PPG-PEG 二嵌段親水物的那些；(5)除了可溶於CO2之外是水溶性的，使得表面活性劑能夠形成表面活性劑穩定化的層狀結構(lamellae)；
(6)在操作溫度和壓力下處於液相；以及(7)在ScCO2中O. 01至Iwt. %或100至IOOOOppm的稀濃度下有效。可充分溶於ScCO2中並能夠產生二氧化碳在水中的泡沫的其他非離子型表面活性劑也是已知的。對於非離子型表面活性劑來說，它們可以使用多種不同催化方法中的一種來生產。在這些方法中，最常用的方法之一包括使用鹼催化劑例如醇鈉、季銨鹼或氫氧化鈉。在反應結束時，使用酸(例如乙酸、丙酸、硫酸、其混合物)來中和鹼催化劑，由此產生金屬鹽。金屬鹽可以以約500至約10000百萬分率(ppm)範圍內的濃度懸浮在這些方法產生的非離子型表面活性劑中，其中典型的值為約1500ppm。這種方法的實例可以在Jackson等的美國專利號2，677，700和其他地方發現，所述專利以其全文通過引用併入本文。用於生產非離子型表面活性劑的其他催化方法包括使用路易斯酸催化過程的方法。這種方法的實例可以在Yang的美國專利號4，483，941中發現,所述專利以其全文通過引用併入本文。在Yang的專利中，在包含BF3和烷基金屬或金屬烷氧基化物、SiF4和烷基金屬或金屬烷氧基化物及其混合物的至少一種催化劑存在下來執行有機材料的烷氧化。其他催化方法包括使用鈦催化劑例如異丙氧基鈦和/或其他三烷氧基鈦。然而，這些路易斯酸催化過程也必須用鹼中和，從而產生濃度為約500至約2500百萬分率(ppm)的金屬鹽。此外，酸催化的烷氧化產生有害副產物，其也必須在使用前移除。用於製備非離子型表面活性劑的其他催化方法可以包括使用雙金屬氰化物(DMC)催化劑。DMC催化劑已知用於環氧化物聚合，即用於聚合氧化烯例如氧化丙烯和氧化乙烯以產生聚氧化烯聚合物，也稱為聚醚多元醇。該催化劑活性高，並且產生的聚醚多元醇與使用強鹼性催化劑例如氫氧化鉀製造的類似多元醇相比具有低不飽和性。除了製備聚醚多元醇之外，所述催化劑可用於製造各種不同聚合物產品，包括聚酯多元醇和聚醚酯多元醇。所述多元醇可通過使它們在適合的條件下與聚異氰酸酯反應，用於製備聚氨酯。正如認識到的，DMC催化劑不是酸性或鹼性催化劑，而是過渡金屬催化劑，其不需如酸性或鹼性催化劑情形中那樣進行中和。DMC催化劑通常以比本文中討論的用於酸性或鹼性催化劑方法的金屬濃度更低的濃度使用，但是仍然以至少80ppm的濃度存在。由於DMC催化劑對隨後聚氨酯的製備無害，因此允許它們與聚醚多元醇保留在一起。可選地，可以使用鹼金屬氫氧化物以形成不溶性鹽，然後將其過濾，來實現DMC催化劑的移除。正如本技術領域技術人員認識到的，二氧化碳在經歷約1,000磅每平方英寸(psi)的壓力和低於約31攝氏度(V )的溫度時處於液相。此外，當在約1，OOOpsi的壓力下將溫度升高至高於31°C時，二氧化碳可以轉變成超臨界相。在本公開的實施方案中，注·入到含油儲層中的二氧化碳可以通過其中壓力為約2，OOOpsi並且溫度在約25至約70V範圍內的管線轉移。因此，二氧化碳可以在超臨界相與液相之間搖擺，然而，對於本公開的實施方案來說，二氧化碳被描述為處於超臨界狀態，行為類似液體，並且在本文中將被稱為「超臨界二氧化碳」(ScCO2)。在一個或多個實施方案中，用於輸送ScCO2的管線可以具有2. 5cm至16cm的內徑。其他內徑也是可能的。此外，管線可以包含其他部件，例如用於提供並控制ScCO2通過管線的流量的接頭、閥門、泵和其他裝置。在一個或多個實施方案中，ScCO2以在IUPAC標準溫度和壓力(STP，0°C和IOOkPa)下測量的至少79，000升/天的速率流過管線。在一個或多個實施方案中，ScCO2以在IUPAC標準溫度和壓力(0°C和IOOkPa)下測量的79，000至1，200，000升/天的速率流過管線。在一個或多個實施方案中，本文中討論的非離子型表面活性劑可以與被泵入含油儲層中的ScCO2 —起注入,或注入到該ScCO2中。當與ScCO2 —起注入時,非離子型表面活性劑可以幫助促進二氧化碳與水的乳液的形成。在一個或多個實施方案中，出於至少兩個原因，優選將非離子型表面活性劑注入到ScCO2中，而不是將非離子型表面活性劑注入到水中或與水一起注入。首先，為了獲得二氧化碳的乳液，非離子型表面活性劑和水必須密切接觸地存在於二氧化碳流過的含油儲層中。如果將非離子型表面活性劑溶解在水中，更大的可能是，這兩種組分將趨向於含油儲層的底部區域(例如，比二氧化碳密度更大的水將趨向於較低的地點)，而密度相對較低的二氧化碳將趨向於含油儲層的上部區域。這允許被稱為「重力超覆」的情況，其中二氧化碳從溶解有非離子型表面活性劑的水的頂上流過。因此，組分不匯合，在含油儲層的所期望的位置中產生如果有的話也是非常少的乳液。其次，二氧化碳在它能夠與水匯合併形成乳液的含油儲層中傾向於具有更大的流動性。這也允許在含油儲層內的更多位置中形成乳液，這在期望長期流動性控制時可能是重要的。然而，對於本公開的各種不同實施方案來說，已發現儘管非離子型表面活性劑能夠溶解在ScCO2中，但本實施方案的非離子型表面活性劑中存在的金屬鹽仍保持不溶(例如不溶解在ScCO2中)。除了不溶解之外，本公開發現當將非離子型表面活性劑直接注入ScCO2中時，這些金屬鹽還傾向性地沉積在運輸ScCO2的管線的內壁上。因此，當將非離子型表面活性劑與金屬鹽的懸浮液注入ScCO2中時，非離子型表面活性劑從金屬鹽周圍被溶解，該金屬鹽可以繼續沉積在用於供應ScCO2的管線的至少部分上。在一個或多個實施方案中，取決於非離子型表面活性劑和/或ScCO2的相對體積流速，從表面活性劑分離並能沉積 在管線上的金屬鹽的量可以引起用於運輸ScCO2的管線的內徑(或內部容積)的變化。在一個或多個實施方案中，還發現金屬鹽傾向性地沉積在沿著管線的接頭上，例如沿著流速降低或存在流動方式變化(即通過彎管、限制器閥門、縮口)的管線的位置上。例如，含有2500ppm乙酸鉀的非離子型表面活性劑的注入，在轉子流量計上遊約O. 91米(約3英尺)處通過霧化注入套管以IOOOppm注入到5. 08cm (2英寸)OD的管道中。管線中的二氧化碳處於14500kPa(2100psi)和50°C下，並以476952升(3000桶)每天(STP)注入。在8小時後，以及在將流量限制至低於原始流量的10%的情況下的70小時後，觀察到管線中的阻塞，其由擾動流讀數和跨過注入點的壓力降所指示。隨後打開管線顯示，流量計被碳酸氫鉀和乙酸鉀完全堵塞。鹽的陽離子使用電感耦合等離子體分析(ICP)來測定，陰離子通過離子色譜(IC)來測定。碳酸氫鹽作為乙酸鉀與碳酸以及捕獲在基質中的痕量表面活性劑的平衡的產物而形成。隨後移除乙酸鉀至低於25ppm，允許以1000-1200ppm注入表面活性劑而不產生跨注入點的壓力損失。在注入6周後檢查管線，顯示出僅有輕微的碳酸鉀積塵，其在隨後的水循環期間通過溶解被移除。基於該發現，本公開的一個或多個實施方案提供了一種方法，其中ScCO2通過管線供應，並將具有非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液引入到管線中的ScCO2中。正如本文中討論的，當非離子型表面活性劑溶解在ScCO2中時，至少部分金屬鹽可以沉積在供應ScCO2的管線的至少部分內表面上。對於給定的ScCO2流速以及含有非離子型表面活性劑及其給定濃度的金屬鹽兩者的懸浮液來說，由於金屬鹽的沉積，管線的橫截面積在一個或多個位置中可能變化。正如在本文中討論的，金屬鹽在非離子型表面活性劑中的懸浮液可以具有至少200ppm的金屬鹽濃度。正如在本文中討論的，也已知這些值在約500至約2500ppm的範圍內，其中約IOOOppm的值是已知的。在一個或多個實施方案中，懸浮液的非離子型表面活性劑可以選自烷基酚烷氧基化物、烷基烷氧基化物及其組合，其中烷基酚烷氧基化物和烷基烷氧基化物非離子型表面活性劑的實例如本文中所討論。此外，懸浮液中包含的金屬鹽也如本文中所討論。金屬鹽的實例包括選自羧酸鹽、硼鹽、鈦鹽、金屬碳酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磺酸鹽、金屬膦酸鹽、金屬氰化物鹽及其組合的金屬鹽。
在一個或多個實施方案中，金屬鹽沉積物可以通過使用水性溶液從管線的內表面減少和/或移除。換句話說，可以使用水性溶液將金屬鹽從至少部分管線上溶解下來。水性溶液的實例包括但不限於水(如本文中所定義)、鹽水或地層水。在一個或多個實施方案中，水性溶液可以以10至70°C的溫度並以足以引起水與管線內周沿接觸的體積流速供應到管線。在一個或多個實施方案中，至少部分沉積的金屬鹽的溶解可以在本文中所討論的WAG (水氣體交替循環)或WAGS (水氣體交替並具有溶解在ScCO2中的表面活性劑的方法)的過程期間發生。在本公開的一個或多個實施方案中，也可以移除非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液中存在的顯著部分的金屬鹽。在一個或多個實施方案中，從非離子型表面活性劑移除金屬鹽可以多種不同方式實現。實例包括但不限於使用吸附劑(例如合成的矽酸鎂吸附齊U)和水，其可以添加至非離子型表面活性劑中。可以將混合物在約80°C至約130°C的高溫下保持預定量的時間(例如至少I小時)，隨後可以將混合物過濾以將金屬鹽與非離子型表面活性劑分離。以其全文通過引用併入本文的Muzzio的美國專利號4，029，879提供了這種方法的實例，其被用於從聚醚多元醇移除催化劑。
然而，與美國專利號4，029，879不同，根據本公開的從非離子型表面活性劑分離金屬鹽的方法不需顧慮在非離子型表面活性劑中形成酸性物質。因此，對於本公開的一個或多個實施方案來說，可以將包含非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液暴露於氧化劑，例如含有氧氣作為其組分的空氣。例如，在將懸浮液引入到超臨界二氧化碳中之前將所述懸浮液暴露於氧化劑，可以幫助在懸浮液中形成酸(例如甲酸和/或乙酸)。由於低分子羧酸(甲酸、乙酸)可溶於ScCO2中，它在懸浮液中的存在對於其在三次採油方法中的使用提出了不可預見的問題。在一個或多個實施方案中，當金屬鹽是鹼金屬氫氧化物、鹼金屬氫化物或鹼金屬醇化物時，也可能通過能夠形成不溶性鹽的酸例如磷酸，並通過過濾除去不溶性部分，以從非離子型表面活性劑的懸浮液中移除金屬鹽。同樣，將懸浮液的非離子型表面活性劑暴露於空氣，對非離子型表面活性劑的目標用途沒有造成顯著的問題。在一個或多個實施方案中，移除與非離子型表面活性劑一起存在的顯著部分的金屬鹽，可以提供具有非離子型表面活性劑和如本文中討論的濃度為200ppm至預定的ppm下限的金屬鹽的懸浮液。在一個或多個實施方案中，移除與非離子型表面活性劑一起存在的顯著部分的金屬鹽，可以提供具有非離子型表面活性劑和如本文中討論的濃度為IOOppm至預定的ppm下限或50ppm至預定下限的金屬鹽的懸浮液。在一個或多個實施方案中，金屬鹽量的下限包括1、3或5ppm的值，其中200至lppm、200 至 3ppm、200 至 5ppm、100 至 lppm、100 至 3ppm、100 至 5ppm、50 至 lppm、50 至 3ppm或50至5ppm的濃度是可能的。在一個或多個實施方案中，已發現200、100或50ppm的上限至預定下限(例如1、3或5ppm)能夠提供懸浮液的每千克成本(記住對於三次採油操作中的給定驅油操作來說，在許多年期間可能使用數千至數百萬千克的懸浮液中的非離子型表面活性劑)與其在三次採油過程的驅油操作期間防止在ScCO2注入期間發生顯著阻塞的能力之間的優選平衡。在一個或多個實施方案中，降低懸浮液中金屬鹽的濃度可以允許將非離子型表面活性劑以所期望的濃度注入到ScCO2中，而不會遭遇至少部分金屬鹽在驅油操作期間可能沉積在供應ScCO2的至少部分管線上的有害影響。應該認識到，在注入ScCO2的過程期間一些金屬鹽可能沉積在管線上。然而，該金屬鹽可能在驅油操作的注水部分期間被溶解。因此，降低本公開的懸浮液中與非離子型表面活性劑在一起的金屬鹽的濃度，可以允許WAGS過程的完全ScCO2注入部分得以發生，其中管線上的任何金屬鹽沉積物可以通過WAGS過程的隨後的注水部分移除。在一個或多個實施方案中，也可能極大地延長、減少和/或消除在強化採油過程期間溶解用於供應本公開的ScCO2和懸浮液的管線上沉積的金屬鹽的注水步驟。此外，由於保護懸浮液免受氧化產物(例如酸)的影響對於其在ScCO2中的使用來說不是可預見的問題，因此也可能本公開的懸浮液也包含酸。這樣的酸的實例包括選自甲酸、乙酸及其組合的酸。正如本文中討論的，酸可以通過在本公開的懸浮液中，將它們暴露於氧化劑、例如含有氧氣的空氣環境而形成。在一個或多個實施方案中，酸也可能作為來自於如本文中討論的金屬鹽移除的殘留反應物而存在於懸浮液中。無論其來源如何，本公開的懸浮液中酸的存在對於它們在三次採油操作中的使用來說提出了不可預見的問題。對於三次採油操作來說，在一個或多個實施方案中，可以將本公開的懸浮液注入 到正通過管線供應的ScCO2中。在一個實施方案中，可以使用注入器將非離子型表面活性劑注入到ScCO2中。適用於此目的的注入器的實例包括在共同待決的題為「使表面活性劑在超臨界二氧化碳中溶解以用於三次米油」(Solubilizing Surfactants into SupercriticalCarbon Dioxide for Enhanced Oil Recovery)的美國專利申請中，所述美國專利申請具有案件編號69830和美國專利申請系列號—/_，_，以其全文通過引用併入本文。現在參考

圖1，其顯示了根據本公開的一個實施方案，用於將本公開的懸浮液注入到在管線中流動的ScCO2中的系統100。在一個或多個實施方案中，正如在本文中討論的，將ScCO2和懸浮液輸送到含油儲層用於三次米油。正如所示，系統100包括含有ScCO2的管線102，通過管線102供應ScCO2的泵104，以及與管線102相連用於將本公開的懸浮液引入到ScCO2中的注入器106。在一個或多個實施方案中，泵104的實例可以包括但不限於氣動增壓泵等。正如本文中討論的，在系統100中使用scC02。其他超臨界流體也可以單獨地或與ScCO2 —起用於系統100中。對於一個或多個實施方案來說，與管線102相連的注入器106可以具有許多不同的構造。例如，如圖I中所示，注入器106可以具有延伸通過管線102的壁108的管狀構造。在一個或多個實施方案中，注入器106包括歧管(manifold) 110和限定埠 112的表面，所述埠從歧管110延伸通過注入器106的壁114。對於各種不同實施方案來說，注入器106輸送懸浮液通過歧管110和埠 112，將懸浮液的噴流注入到管線102內部的ScCO2流中。在一個或多個實施方案中，表面活性劑以相對於ScCO2的體積流速預定的體積值注入。如圖I的實例所示，注入器106上的埠 112可以是單個埠 112，其位於注入器106的徑向表面處(如圖I中所示)或注入器106的末端120處。然而，在本文中討論的注入器106的其他實施方案可以包含一個以上埠 112。正如將會認識到的，可以對埠 112的數量、尺寸、間隔和/或分布進行配置，以確保注入器106的機械整體性並確保通過埠112注入的表面活性劑不到達在管線102的壁108上。對於各種不同實施方案來說，可以將本公開的懸浮液以100至5000ppm的濃度注入到ScCO2中，其中非離子型表面活性劑完全溶解在超臨界二氧化碳中。在一個或多個實施方案中，可以將本公開的懸浮液以300至2000ppm的濃度注入到ScCO2中，其中非離子型表面活性劑完全溶解在超臨界二氧化碳中。在一個或多個實施方案中，可以將本公開的懸浮液以500至1500ppm的濃度注入到ScCO2中，其中非離子型表面活性劑完全溶解在超臨界二氧化碳中。正如認識到的，注入到ScCO2中的懸浮液的其他濃度值也是可能的。例如，用於確定這些其他濃度值的考慮因素，可以包括但不限於ScCO2的流速、非離子型表面活性劑在ScCO2中的溶解性、非離子型表面活性劑在與ScCO2形成乳液中的效力和/或懸浮液中金屬鹽的濃度。儘管本文中描述的實施方案包含ScCO2作為本公開的組合物中的不可壓縮氣體，但本領域的技術人員將會認識到，也可以包含其他不可壓縮氣體來代替ScCO2和/或與ScCO2—起使用。其他可能的不可壓縮氣體的實例包括但不限於氮氣、天然氣、甲烷、丙烷、丁烷、乙烷、乙烯、硫化氫、硫化羰、空氣、燃燒煙道氣、甲烷與乙烷的混合物、氬氣、輕質烴類及其混合物等。在一些實施方案中，本公開的組合物可以包含其他添加劑。例如，組合物可以包含腐蝕抑制劑、輔助表面活性劑、結垢抑制劑、抗氧化劑及其混合物以及其他添加劑。在某些實施方案中，添加到本公開的組合物的添加劑總量，以組合物的總重量計不超過約5wt. %。 應該理解，上面的描述以示例性而非限制性方式做出。儘管在本文中對具體實施方案進行了說明和描述，但本領域的普通技術人員將會認識到，其他的組件排列方式可以代替所顯示的具體實施方案。權利要求書打算覆蓋本公開的各種不同實施方案的這些改變或變化，除了被現有技術所限制的之外。包含在本申請中的其他主題內容包括但不限於下列權利要求13的系統，其中超臨界二氧化碳以在IUPAC標準溫度和壓力下測量的至少79，000升/天的速率流動。權利要求13的系統，其中所述非離子型表面活性劑選自烷基酚烷氧基化物、烷基烷氧基化物及其組合。權利要求20的懸浮液，其中所述金屬鹽選自羧酸鹽、硼鹽、鈦鹽、金屬碳酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磺酸鹽、金屬膦酸鹽、金屬氰化物鹽及其組合。在上述詳細描述中，出於整體化本公開的目的，將各種不同特點在示例性實施方案中組合在一起。這種公開方法不應被解釋為反映出任何權利要求需要比在權利要求書中明確敘述的特點更多的特點。相反，正如下面的權利要求書所反映的，本發明的主題內容在於比單個公開的實施方案的所有特點更少的特點。因此，在此將下面的權利要求書引入到詳細描述中，其中每項權利要求自身作為本公開的獨立的實施方案。
權利要求
1.一種方法，所述方法包括通過管線供應超臨界二氧化碳；以及將具有非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液引入到所述管線中的超臨界二氧化碳中，所述金屬鹽具有200至Ippm的濃度。
2.權利要求I的方法，其包括將至少部分所述金屬鹽沉積在至少部分所述管線上；以及使用水性溶液從至少所述部分管線上溶解所述金屬鹽。
3.權利要求I的方法，其中所述非離子型表面活性劑選自烷基酚烷氧基化物、烷基烷氧基化物及其組合。
4.權利要求I的方法，其中所述金屬鹽選自羧酸鹽、硼鹽、鈦鹽、金屬碳酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磺酸鹽、金屬膦酸鹽、金屬氰化物鹽及其組合。
5.權利要求I的方法，其包括在將所述懸浮液引入所述超臨界二氧化碳中之前，將所述懸浮液暴露於氧化劑。
6.權利要求I的方法，其包括在將所述懸浮液引入所述超臨界二氧化碳中之前，在所述懸浮液中形成羧酸。
7.一種方法，所述方法包括通過管線供應超臨界二氧化碳；將具有非離子型表面活性劑和金屬鹽的懸浮液引入到所述管線中的超臨界二氧化碳中；將至少部分所述金屬鹽沉積在至少部分所述管線上；以及使用水性溶液從至少所述部分管線上溶解所述金屬鹽。
8.權利要求7的方法，其中所述懸浮液中的所述金屬鹽具有至少200ppm的濃度。
9.權利要求7的方法，其中所述非離子型表面活性劑選自烷基酚烷氧基化物、烷基烷氧基化物及其組合。
10.權利要求7的方法，其中所述金屬鹽選自羧酸鹽、硼鹽、鈦鹽、金屬碳酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磺酸鹽、金屬膦酸鹽、金屬氰化物鹽及其組合。
11.權利要求7的方法，其包括在將所述懸浮液引入所述超臨界二氧化碳中之前，將所述懸浮液暴露於氧化劑。
12.權利要求7的方法，其包括在將所述懸浮液引入所述超臨界二氧化碳中之前，在所述懸浮液中形成羧酸。
13.—種系統,所述系統包括在管線中流動的超臨界二氧化碳；以及注入到所述超臨界二氧化碳中的懸浮液，所述懸浮液具有非離子型表面活性劑和濃度為200至Ippm的金屬鹽。
14.權利要求13的系統，其中所述管線具有2.5cm至16cm的內徑。
15.權利要求14的系統，其中所述懸浮液以100至5000ppm的濃度注入到所述超臨界二氧化碳中，其中所述非離子型表面活性劑能完全溶解在所述超臨界二氧化碳中。
16.權利要求13的系統，其中所述金屬鹽選自羧酸鹽、硼鹽、鈦鹽、金屬碳酸鹽、金屬氯化物、金屬硫酸鹽、金屬磷酸鹽、金屬磺酸鹽、金屬膦酸鹽、金屬氰化物鹽及其組合。
17.權利要求13的系統，其中所述懸浮液包括在將所述懸浮液注入到所述超臨界二氧化碳中之前，使用氧化劑形成的酸。
18.一種用於含油儲層的懸浮液，所述懸浮液包含非離子型表面活性劑，其能夠溶解在被引入到所述含油儲層中的超臨界二氧化碳中；以及金屬鹽，其濃度為200至lppm。
19.權利要求18的懸浮液，其包括選自甲酸、乙酸及其組合的酸。
20.權利要求18的懸浮液，其中所述非離子型表面活性劑選自烷基酚烷氧基化物、烷基烷氧基化物及其組合。
全文摘要
本公開的實施方案包括用於三次採油的懸浮液，以及使用所述懸浮液採油的方法。本公開的懸浮液包含可以溶解在超臨界二氧化碳中的非離子型表面活性劑以及濃度為200至1ppm的金屬鹽。
文檔編號C09K8/584GK102933680SQ201180027728
公開日2013年2月13日 申請日期2011年6月3日 優先權日2010年6月4日
發明者A·W·桑德斯 申請人:陶氏環球技術有限責任公司