[发明专利]使用添加剂防止水-油乳液形成的方法

说明书

一种防止在含油井下地层中形成水和油乳液的方法，所述方法包含制备具有水和多个非官能化纳米颗粒的分散液，所述多个纳米颗粒中的每一个纳米颗粒具有至少300纳米的尺寸，并且将混合物注入井下以与井下油接触。所述多个纳米颗粒的存在防止在所注入的水与所述油之间形成乳液。

技术领域

本发明涉及在油气工业中防止水-油乳液形成以提高采油率的问题。具体地说，本发明涉及在产油过程的不同阶段使用添加剂分离水和油乳液的方法。

背景技术

在井下采油期间，注入水以施加压力并帮助迫使油离开储层中的致密地层。添加水的不利影响是产生油-水乳液，从中提取油部分具有挑战性。水-油乳液也可以在其它阶段和位置形成，包括在钻井、生产、运输和加工期间，在烃储层、井筒、地面设施、运输系统和精炼厂中形成。在田生产期间，水在乳液中的百分比被称为“含水率”，可以达到至多总量的90％。

乳液通常限定为由两种不混溶液体组成的异质液体体系，其中一种液体作为液滴完全分散在第二种液体中。乳液可以分为三大类：油包水(W/O)、水包油(O/W)和多重或复合乳液。已经广泛研究了水-油乳液的形成和稳定性。乳液形成的稳定性和增强可以受到若干参数影响，例如水/油比、乳化剂/表面活性剂比、固体的存在、表面张力、高沸点馏分(例如沥青质、树脂、有机酸)的存在、温度、盐度和pH。

目前正在开发在油储层的生产寿命期间提高注水性能和减少含水率的技术。这些技术试图使用流入控制装置来最小化所添加的水、在地面处理和处置水、以及从储层中的井下油中分离水。具体的技术和机构包括水力旋流器、重力分离器和用于从水中分离油的离心分离器，其结合有补充技术，例如机械闭锁装置(例如封隔器和塞)和水添加剂(例如聚合物凝胶、纳米颗粒)。

在过去的十年中，研究表明包括金属氧化物和碳纳米管的纳米颗粒添加剂可以用于提高采油率。由于它们的特性包括润湿性、界面张力降低和粘度改进能力，以及它们在注入流体中的稳定性，纳米颗粒是用于增加从水-油乳液中采油的潜在候选物。

然而，迄今为止公开的技术采用颗粒与化学添加剂的组合，并且利用适于与化学添加剂组合的颗粒尺寸范围(50纳米)。

因此，需要一种用于在产油过程的不同阶段分离或防止水油乳液的节约成本、易于实施和有效的技术。

发明内容

本发明的实施例提供了一种防止在井下地层中形成水和油乳液的方法。所述方法包含制备具有水和多个非官能化纳米颗粒的分散液，多个纳米颗粒中的每一个纳米颗粒具有至少300纳米的尺寸(例如直径)，并且将混合物注入井下以与井下油接触。多个纳米颗粒的存在防止在所注入的水与油之间形成乳液。

在某些实施例中，多个纳米颗粒包含二氧化硅。不管纳米颗粒是否是二氧化硅，在某些实施例中，纳米颗粒具有没有任何表面改性的表面。在此类实施例中，纳米颗粒是“纯”的，如下文所论述，并且因而缺乏修改纳米颗粒的表面性质的任何化学基团。

在一些实施方案中，对所注入的水进行蒸馏，并且多个纳米颗粒以约0.2重量％的浓度分散在水中。在其它实施方案中，其中水含有盐，多个纳米颗粒以约1.6重量％的浓度分散在水中。在采用盐水的实施方案中，所使用的盐水可以具有至多约3.5重量％的盐浓度。

多个纳米颗粒中的纳米颗粒中的每一个优选地具有介于约300纳米到约500纳米范围内的尺寸(例如直径)。

本发明的实施例还包括用于防止水和油乳液形成的组合物，其包含具有水和多个非官能化纳米颗粒的分散液，多个纳米颗粒中的每一个纳米颗粒具有至少300纳米的尺寸(例如直径)。在优选的实施例中，多个纳米颗粒由二氧化硅构成，并且每一个纳米颗粒具有介于约300纳米到约500纳米范围内的尺寸(例如直径)。