用于增强烃采收的纳米表面活性剂，以及形成和使用所述纳米表面活性剂的方法技术

包含两亲纳米颗粒和至少一种载液的悬浮液。两亲纳米颗粒包含至少亲水部分和疏水部分。亲水部分包含至少一个亲水官能团并且疏水部分包含至少一个疏水官能团。公开了形成驱替悬浮液的方法和使用驱替悬浮液除去烃物质的方法。

Nanosurfactants for enhancing hydrocarbon recovery and methods for forming and using the nanosurfactants

【技术实现步骤摘要】
用于增强烃采收的纳米表面活性剂，以及形成和使用所述纳米表面活性剂的方法本申请是申请日为2014年12月19日、申请号为201480076856.5、专利技术名称为“用于增强烃采收的纳米表面活性剂，以及形成和使用所述纳米表面活性剂的方法”的申请的分案申请。相关申请的交叉引用本申请要求2014年1月31日提交的美国申请No.14/169432的权益，所述申请以引用的方式全部并入本文。
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提取烃物质的方法和体系。
技术介绍
水驱是增强从地下地层提取烃物质(例如原油、天然气等)的常规过程。在该过程中，通过注入井将含水流体(例如水、盐水等)注入地下地层从而驱扫包含在地下地层的间隙空间(例如孔、裂纹、裂缝、通道等)内的烃物质偏离注入井朝向开采井移动。可以在含水流体中加入一种或多种添加剂从而辅助烃物质的提取和之后的加工。例如，在一些途径中，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物质之间的界面处从而形成烃物质和含水物质的一者分散在烃物质和含水物质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体系能量，避免分散物质(例如烃物质或含水物质)聚结，并且维持一种物质以单元(例如液滴)的形式分散在整个另一种物质中。降低表面张力增加烃物质的渗透性和流动性。因此，相比于不加入表面活性剂和/或固体颗粒的水驱过程，烃物质可以更容易地输送通过地下地层并且从地下地层中提取。乳液的有效性大部分由乳液保持稳定和保证两个相混合的能力决定。然而，表面活性剂的应用通常受到化学试剂的成本及其在含烃地层的岩石上的吸附和损失的限制。不利地，在存在溶解盐(例如地下地层内通常存在的各种盐)的情况下，各种表面活性剂的有效性可能不利地降低。此外，表面活性剂可能具有附着至地下地层的表面的趋势，需要在注入的含水流体中加入更多的表面活性剂来补偿该损失，这在经济上是不合意的。在之后的加工过程中可能难以从稳定化的乳液中除去固体颗粒，阻止烃物质及其含水物质聚结成不同的不可混溶的组分，并且大大阻碍了烃物质的分别收集。此外，表面活性剂通常仅在特定温度范围内发挥功能或稳定并且在地下地层内出现的升高的温度或各种条件下可能损失功能。
技术实现思路
本文公开的实施方案包括从地下地层或从沥青砂中获得烃物质的方法，以及相关的稳定化的乳液。例如，根据一个实施方案，获得烃物质的方法包括组合包含亲水基团和疏水基团的两亲纳米颗粒与载液从而形成悬浮液。所述方法包括使地下地层和包含沥青砂和水的浆料的至少一者与悬浮液接触从而形成通过两亲纳米颗粒稳定的乳液，并且从通过两亲纳米颗粒稳定的乳液中除去烃。在另外的实施方案中，形成悬浮液的方法包括水解包含正硅酸酯、氧基硅烷、氨基硅烷、硅醇、环氧硅烷和金属醇盐的至少一者的亲水化合物从而形成暴露的羟基，并且水解包含包括非极性烃基的氧基硅烷的疏水化合物。所述方法包括使亲水化合物的暴露的羟基与疏水化合物的羟基反应从而形成两亲纳米颗粒，并且混合两亲纳米颗粒与至少一种载液。在其它实施方案中，悬浮液包含多个两亲纳米颗粒。两亲纳米颗粒包含：包含二氧化硅、金属和金属氧化物的至少一者的基体物质，从基体物质的表面延伸的多个亲水官能团，和从基体物质的相反表面延伸的多个疏水官能团。悬浮液包含至少一种载液。附图说明虽然说明书以权利要求结束，权利要求特别指出并且明显要求保护被视为本专利技术的实施方案的那些，当结合附图阅读时，可以从本公开的某些实施方案的如下描述容易地确定本公开的实施方案的优点，其中：图1A至图1C为根据本公开的实施方案的两亲纳米颗粒的简化示意图；图2为显示根据本公开的实施方案的从地下地层中提取烃的方法的简化流程图；并且图3为显示根据本公开的实施方案的从沥青砂中采收烃的方法的简化流程图。具体实施方式本文显示的图不代表任何特定物质、组分或体系的真实视图，而仅是用于描述本公开的实施方案的理想图示。如下描述提供特定细节，例如物质类型、组成和加工条件，从而提供本公开的实施方案的深入描述。然而，本领域技术人员理解可以实践本公开的实施方案而不使用这些特定细节。实际上，可以结合工业中使用的常规技术实践本公开的实施方案。下文仅详细描述理解本公开的实施方案必需的那些过程行为和结构。从地下地层或从沥青砂(例如油砂、焦油砂等)中提取烃物质的其它行为或物质可以通过常规技术实施。描述形成具有双重功能的两亲纳米颗粒的方法。本文使用的术语“纳米颗粒”意指和包括平均颗粒宽度或直径小于约1,000nm的颗粒。本文使用的“两亲纳米颗粒”意指和包括表现亲水性质和疏水性质的纳米颗粒(例如与Janus纳米颗粒相似)。例如，两亲纳米颗粒可以包含亲水官能团和疏水官能团。相比于用于稳定乳液的传统颗粒表面活性剂，包含所述两亲纳米颗粒的表面活性剂可以具有更大的表面积并且可以在更高的温度和盐浓度下稳定。此外，两亲纳米颗粒上的官能团可以被配制成与不同地下环境的各种介质相互作用。两亲纳米颗粒可以聚集在、附着至和/或吸附至地下地层内的矿物质，可以吸附至烃物质和含水物质的界面或两者。两亲纳米颗粒可以形成包含烃物质和含水物质之一的单元的稳定化的乳液(例如Pickering乳液)。本文使用的术语“乳液”表示一种不可混溶流体的液滴分散在另一种流体中的悬浮液。乳液可以降低连续相和分散相之间的界面张力。降低例如分散油相和连续水相之间的界面张力可以增加烃(例如油)的移动性和从地下地层或从包含烃的沥青砂的浆料中的采收。两亲纳米颗粒可以被配制成保持在极性相和非极性相之间、亲水相和疏水相之间和/或烃相和水相之间的界面处。两亲纳米颗粒可以稳定烃相在水相内的乳液或水相在烃相内的乳液。稳定乳液可以避免在形成乳液界面时乳液聚结。两亲纳米颗粒的一侧(例如亲水侧)可以被配制成吸引至水相而两亲纳米颗粒的另一侧(例如疏水侧)可以被配制成吸引至烃相。通过本文描述的方法形成的两亲纳米颗粒可以具有比常规表面活性剂更大的表面积。两亲纳米颗粒的官能化表面可以被配制成与烃相和水相之间的界面相互作用或与地下地层内的矿物质相互作用，因此形成连续的水相或烃相和烃相和水相的另一者的分散相的稳定的乳液。可以通过控制两亲纳米颗粒在水相内的溶解度、控制乳液和/或水相的pH和控制两亲纳米颗粒的表面电荷的一者或多者从而控制乳液的稳定性。参考图1A，显示了两亲纳米颗粒100。两亲纳米颗粒100可以包含基体部分。两亲纳米颗粒100可以包含亲水部分102和疏水部分104。基体部分的表面可以用官能团改性从而为两亲纳米颗粒100的表面赋予希望的物理和化学性质。例如，亲水部分102可以包含基体部分的表面上的至少一个亲水官能团，并且疏水部分104可以包含基体部分的表面上的至少一个疏水官能团。基体部分可以包含可以用官能团化学改性从而形成亲水部分102和疏水部分104的任何物质。在一些实施方案中，基体部分包含二氧化硅基体。在其它实施方案中，基体部分包含金属或金属氧化物。例如，基体部分可以包含金属例如铁、钛、锗、锡、铅、锆、钌、镍、钴、其氧化物及其组合。因此，基体部分可以包含二氧本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.形成悬浮液的方法，所述方法包括：水解包含正硅酸酯、氧基硅烷、氨基硅烷、硅醇、环氧硅烷和金属醇盐的至少一者的亲水化合物从而形成暴露的羟基；水解包含包括非极性烃基的氧基硅烷的疏水化合物；使所述亲水化合物的暴露的羟基与疏水化合物的羟基反应从而形成两亲纳米颗粒；并且混合两亲纳米颗粒与至少一种载液。

【技术特征摘要】
2014.01.31 US 14/169,4321.形成悬浮液的方法，所述方法包括：水解包含正硅酸酯、氧基硅烷、氨基硅烷、硅醇、环氧硅烷和金属醇盐的至少一者的亲水化合物从而形成暴露的羟基；水解包含包括非极性烃基的氧基硅烷的疏水化合物；使所述亲水化合物的暴露的羟基与疏水化合物的羟基反应从而形成两亲纳米颗粒；并且混合两亲纳米颗粒与至少一种载液。2.根据权利要求1所述的方法，其中水解包含正硅酸酯、氧基硅烷、氨基硅烷、硅醇、环氧硅烷和金属醇盐的至少一者的亲水化合物包括水解包含至少一个可水解基团和至少一个官能团的亲水化合物，所述官能团选自羟基、羧基、羰基、氨基、硫醇基和磷酸根。3.根据权利要求1所述的方法，其中水解包含正硅酸酯、氧基硅烷、氨基硅烷、硅醇、环氧硅烷和金属醇盐的至少一者的亲水化合物从而形成暴露的羟基和水解包含包括非极性烃基的氧基硅烷的疏水化合物包括在水解所述疏水化合物之前水解所述亲水化合物。4.根据权利要求1所述的方法，其中水解包含正硅酸酯、氧基硅烷...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·苏雷什，O·V·库兹奈索夫，V·N·卡巴西斯库，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US