采油方法
【專利說明】采油方法
[0001] 本發明涉及一種通過將固體顆粒和水二者注入地下地層中而從所述地層采油的 方法。在所述地層的孔隙中形成由固體顆粒穩定化的水包油乳液。將該乳液從所述地下地 層中采出。
[0002] 在天然礦物油藏中，礦物油存在于多孔儲集巖的孔隙中，所述儲集巖通過非滲透 性覆蓋層與地面隔離。所述孔隙可為極細的孔隙、毛細管、孔等。細孔頸可具有例如僅約 Iym的直徑。除礦物油（包括天然氣級分）之外，油藏可包含具有或高或低鹽含量的水。
[0003] 礦物油開采分為一次采油、二次采油和三次采油。
[0004] 在一次采油中，在井鉆入油藏中之后，礦物油本身由于油藏的自生壓力而經由該 井流至地面。然而，取決于油藏類型，借助一次采油通常僅可開采油藏中存在的礦物油量的 約5-10%，其后自生壓力不再足以支持開采。
[0005] 因此，在一次采油之后使用二次采油。在二次采油中，除用于采出礦物油的井（所 謂的采出井）之外，進一步在含礦物油的地層中鉆井。驅使水和/或蒸汽經由這些所謂的注 入井進入油藏中，從而保持或再次提高壓力。通過注入水，礦物油被迫緩慢地由注入井出發 沿采出井的方向通過地層中的孔隙。然而，這僅在孔隙被油完全填充且水推動其前方更粘 稠油的情況下才起作用。一旦低粘度水滲穿孔隙，則其自此時起其沿最低阻力的路徑（即 通過在注入井和采出井之間產生的通道）流動，且不再推動其前方的油。借助一次和二次 采油通過僅可開采油藏中存在的礦物油量的約30-35%。
[0006] 已知礦物油產量可通過三次采油措施而進一步提高。三次礦物油開采包括其中使 用合適的化學品作為采油助劑的方法。這些包括所謂的"聚合物驅替"。在聚合物驅替中， 驅動具有增稠作用的聚合物水溶液而不是水經由注入井進入礦物油藏中。通過注入聚合物 溶液，礦物油被迫由注入井出發沿采出井的方向通過地層中的所述孔隙，最終經由采出井 采出礦物油。由于經調節以適于礦物油粘度的聚合物溶液的高粘度，所述聚合物溶液可能 不再或者至少不像使用純水情況那么容易地突破孔隙。
[0007] 作為另一方法，已提出使用油包水粗乳液以作為產生高粘度驅替流體的方法，所 述驅替流體可保持有效的流動性控制，同時適度驅替粘稠油。例如，已評估了使用油包水和 水包油粗乳液作為驅替流體以提高粘稠油的采油率。該類乳液通過向酸性原油中添加氫氧 化鈉而產生。特別地，US5, 927, 404和US6, 068, 054描述了由固體顆粒穩定化的水包油和 油包水乳液。這些乳液可用于驅替地下地層中的油。
[0008] US6, 988, 550公開了一種在地下地層中在親水性顆粒如膨潤土和高嶺土（二者均 包含帶負電荷的層和位于層間空間中的陽離子）存在下制備水包油乳液的方法。
[0009] 然而，更經濟的方法是在含油地下地層中原位形成含固體顆粒的水包油乳液，采 出所述水包油乳液并分離不同組分，從而使得固體顆粒可再利用。
[0010] 因此，所請求保護的本發明的目的是提供一種從含油地下地層采油采油的方法， 所述方法非常經濟且易于實施。
[0011] 所述目的通過提供一種從含油地下地層采油的方法實現，其至少包括如下步驟：
[0012] a)將固體顆粒和水引入含油地下地層中，從而獲得含液滴的固體顆粒穩定化的乳 液，其中水為連續相且油為分散相，和
[0013] b)從含油地下地層采出所述固體顆粒穩定化的乳液，其中固體顆粒包含至少一種 通式（I)的層狀雙氫氧化物：
[0014] [Μπ(1_χ)ΜΙπχ(0Η) 2Γ[Αη-]χ/η· yH20 (I)
[0015] 其中：
[0016] Mn表示二價金屬離子或2Li，
[0017] Mm表示三價金屬離子，
[0018] A1"表示η價陰離子，
[0019] η 為 1 或 2，
[0020] X為具有0. 1-0. 5的值的摩爾分數，且
[0021] y 為 0-5.0 的值。
[0022] 術語"穩定性"或"穩定化的"是指直至首次分離的時間，期間乳液不顯示出視覺 上的分離，例如形成可見的水底層和/或可見的油頂層。
[0023] 為了評價本發明所用的穩定性，使用如下測試方法，其中將100g乳液試樣儲存在 內徑為2. 5cm且具有足夠長度的試管中。將所述試管儲存在所選溫度下，并隨時間監測分 離的發生，即形成頂層或底層。此時，穩定性為充入試管至觀察到分離現象之間所經過的時 間。所述溫度以使得其高于乳液中具有最高熔融溫度的化合物的熔融溫度，且低于乳液中 具有最低沸點的化合物的沸點的方式選擇。其合適地選為30_300°C。
[0024] 所述固體顆粒自身可以以防止液滴聚結的方式位于油/水界面上的位置處，由此 形成穩定的乳液。優選地，本發明的乳液顯示出在30_200°C的溫度下為1-30天的穩定性， 更優選在30_200°C的溫度下為5-20天的穩定性。
[0025] 優選地，所述固體顆粒穩定化的乳液具有在20 °C和ΙΟ/s剪切速率下為 5-30mPa · s，更優選在ΙΟ/s剪切速率下為5-20mPa · s的粘度，根據DIN 53019測定。
[0026] 本文所公開的固體顆粒穩定化的乳液優選用于開采原油。就其組成特性而言，該 類油通常包含足量的瀝青質和極性烴，這有助于穩定所述固體顆粒穩定化的乳液。
[0027] "原油"定義為在地下油藏中以液相形式存在且在通過地面分離設施之后在大氣 壓下保持液態且未經原油蒸餾塔處理的烴混合物。
[0028] 最優選地，所述油為具有20-40° API的API比重的原油。就其組成特性而言，該 類油通常包含瀝青質和極性烴。
[0029] 最優選地，所述原油為具有l_5000mPa · s，更優選IO-1000 mPa · s，最優選 25-500mPa · s粘度的原油，各自根據DIN 53019在20°C的溫度下。
[0030] 乳液為包含兩個不溶混相的非均相液體體系，其中一個相以液滴形式充分分散在 第二相中。乳液的基體稱為外部相或連續相，而呈液滴形式的乳液部分稱為內部相、分散相 或非連續相。
[0031] 本發明的固體顆粒穩定化的乳液為通過吸附在兩相，例如油相和水相界面上的固 體顆粒穩定化的乳液。
[0032] 術語"固體"意指呈其最高濃縮形式的物質，即所述物質所含的原子或分子相對于 該物質的液態或氣態更緊密地彼此堆積。
[0033] 本發明的"顆粒"可具有任何形狀，例如球狀、圓柱狀、圓形或立方體形狀。
[0034] 含油地下地層可為焦油砂。
[0035] "地面設施"意指任何設置用于接收采出流體的設施。所述設施可位于井口或其附 近，或者可位于下游。所述設施可位于陸地、漂浮平臺或船舶上。
[0036] "油"意指包含可冷凝烴的混合物的流體。
[0037] "烴"為具有含碳和氫的分子結構的有機物質。
[0038] 術語"井眼"是指通過在地層中鉆探或者插入導管而在地層中形成的孔。井眼可 具有基本上圓形的橫截面或其他橫截面形狀（例如圓形、橢圓形、正方形、矩形、三角形、狹 縫，或其他規則或不規則形狀）。本文所用的術語"井"和"開孔"在指代地層中的開孔時可 與術語"井眼"互換地使用。
[0039] 優選地，所述固體顆粒穩定化的乳液包含10. 0-90. 0重量％的水、10. 0-90. 0重 量％的油和0. 01-10. 0重量％的至少一種通式（I)的層狀雙氫氧化物；更優選50. 0-90. 0 重量％的水、10. 0-50. 0重量％的油和0. 01-5. 0重量％的至少一種通式（I)的層狀雙氫氧 化物；最優選70. 0-90. 0重量％的水、10. 0-30. 0重量％的油和0. 01-2. 5重量％的至少一 種通式（I)的層狀雙氫氧化物，在每種情況下相對于所述乳液的總重量。甚至更優選地，所 述固體顆粒穩定化的乳液包含70. 0-90. 0重量％的水、10. 0-30. 0重量％的油和0. 01-1. 0 重量％的至少一種通式（I)的層狀雙氫氧化物，相對于所述乳液的總重量。
[0040] 通式（I)的層狀雙氫氧化物（LDH)包括獨特類別的具有帶正電荷的層和位于層間 區域中的電荷平衡陰離子的層狀材料。這在固態化學中是非同尋常的：大量更多的材料族 具有帶負電荷的層和位于層間空間中的陽離子（例如高嶺土，Al2Si2O5(OH) 4)。
[0041] 優選地，所述至少一種層狀雙氫氧化物表示為通式（I):
[0042] [Mn(1_x)Mmx (OH) 2]x+ [An_] x/n · yH20 (I)
[0043] 其中：
[0044] Mn表示選自如下組的二價金屬離子：Ca、Mg、Fe、Ni、Zn、Co、Ci^Pl
[0045] Mn 或者 2Li，
[0046] Mm表示選自如下組的三價金屬離子：Al、Fe、Cr和Mn，
[0047] A1"表示選自如下組的η價陰離子：C廠、NO3' CO廣、SO廣和SeO廣，
[0048] X為具有0· 1-0. 5的值的摩爾分數，且
[0049] y 為 0-5.0 的值。
[0050] 更優選地，所述至少一種層狀雙氫氧化物表示為通式（I):
[0051] [Μπ(1_χ)ΜΙπχ(0Η) 2]χ+[Αη-]χ/η · yH20 (I)
[0052] 其中：
[0053] Mn表示 Mg，
[0054] Mm表示選自Al和Fe的三價金屬離子，
[0055] A1"表示選自如下組的η價陰離子：C廠、NO3' CO廣、SO廣和SeO廣，
[0056] X為具有0· 1-0. 5的值的摩爾分數，且
[0057] y 為 0-5.0 的值。
[0058] 優選地，X為具有0· 2-0. 33的值的摩爾分數。
[0059] 所述至少一種通式（I)的層狀雙氫氧化物的實例包括水滑石[Mg6Al2 (CO3) (O