[发明专利]用于油包水胶乳的非离子转化剂和使用方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2015年8月7日提交的美国专利申请第62/202,197号的优先权，所述申请的内容以全文引用的方式并入本文中。

技术领域

本发明涉及稀释时为胶乳的快速转化提供的水分散性聚合物和组合物的油包水胶乳。

背景技术

原油开发和生产可包括最多三个明确划分的阶段：初次、二次和三次(或增强)回收。在初次回收期间，油层的自然压力或重力与使油到表面的人工提升技术(如泵)组合将油驱动到井眼中。但是仅约10％的油层的原地原始油通常在初次回收期间生成。二次回收技术大体上通过注入水或气体以置换油并且将其驱动到生产井眼延长油田的开采期，导致回收20％到40％的原地原始油。

增强油回收，或EOR，为涵盖用于提高可从地层如油田提取的原油的量的技术的通用术语。EOR技术提供最终生成30％到60％，或更多的油层的原地原始油的前景。已经发现EOR的三个主要类别在商业上取得不同程度的成功：

热回收为引入热量，如注射蒸汽以降低油的粘度并且改善其流动通过油层的能力。

气体注射是注射在油层中膨胀以将附加油推动到生产井眼的气体，如天然气、氮气或二氧化碳，或溶解在油中以降低其粘度并且改善流动速率的气体。

化学注射为注射聚合物分散体以提高注水的效率，或使用清洁剂类表面活性剂以帮助降低通常阻止油滴移动穿过油层的表面张力。聚合物的化学注射也被称作聚合物驱。这一方法由于改善水/油流度比而改善垂直和区域吹扫效率。此外，聚合物通过优选地堵塞浸没的高渗透性区域降低渗透性的对比。这迫使水浸没较低渗透性区域并且提高吹扫效率。在此领域中的技术很好开发常规油回收应用。

在这些技术中，由于易用性和相对简单的设备要求，使用油包水(w/o)胶乳产品的聚合物驱尤其有利于用于海上油层和其它相对独立操作。聚合物驱大体上通过将所选择的聚合物溶解在水中并且将聚合物溶液注入到油层中实现。然而，因为在聚合物分散体中聚合物的目标浓度通常为约1wt％或更低，所以在目标浓度下的运输不是经济高效的。运输干燥聚合物，虽然对于供应商经济高效，但对于油田使用不是有利的，这是由于干燥聚合物改小设备的有限空间和在油田中完全水合聚合物的困难。为解决这些问题，已经开发多种配制物以允许经济可行的运输和储存。也已开发专用方法以将配制物转化成在油田中完全水合的聚合物的使用浓度。

传统地用于EOR的有机聚合物包括水溶性聚合物，如与丙烯酸或其共轭碱和/或一种或多种其它水溶性单体的聚丙烯酰胺均聚物和共聚物，和疏水性改质水溶性聚合物，也被称为缔合聚合物或缔合增稠剂。缔合增稠剂通常为丙烯酰胺、丙烯酸，或这两者与约1摩尔％或更小的疏水性单体的共聚物，如C₈到C₁₆直链或支链丙烯酸的酯。这些水溶性聚合物中的任一种均可呈干粉、呈水中的凝胶状浓缩物或呈w/o胶乳的水相形式递送。在这些形式中，油包水胶乳具有可呈在油田中容易操控的液体形式递送的优点，因为胶乳粘度低于相当wt％聚合物的水溶液的粘度。与干燥聚合物产品相比，液体产品也容易用极小设备和小空间占据面积处理。

市售w/o胶乳通过以下配制成EOR：将单体溶解在高固体水溶液中以形成水相；将一种或多种烃溶剂和亲水亲油平衡值(hydrophilic-lipophilic balance，HLB)为约2到10的表面活性剂或其掺和物混合以形成油相；使用技术将两相混合以产生油包水乳液或胶乳；和借助标准自由基引发聚合单体。w/o胶乳可为粗乳液、纳米乳液、微乳液或其组合。自由基起始可为辐射、光、热或氧化还原起始或其任何组合。在完成聚合之后，常常在添加水时添加较高HLB表面活性剂(HLB>10)或其具有HLB>10的掺合物添加以促进胶乳转化。“转化”为描述w/o胶乳用水源稀释，致使胶乳不稳定并且浓缩的聚合物颗粒后续分解的技术术语。在一些情况下，较高HLB表面活性剂紧接在添加水以稀释胶乳之前在油田中添加；或用水源在线添加用于稀释胶乳。在其它情况下，在完成聚合之后，将较高HLB表面活性剂直接添加到w/o胶乳，并且胶乳稳定或甚至贮存稳定。在这类情况下，需要仔细控制表面活性剂的类型和量以提供足够稳定胶乳以有助于储存和运输，同时实现在油田中改善的转化性能。