用于增强烃回收的悬浮液以及使用所述悬浮液回收烃类的方法技术

本发明专利技术涉及包含两亲性纳米颗粒和至少一种载液的悬浮液。所述两亲性纳米颗粒可由含碳材料形成并且至少包括亲水性部分和疏水性部分。所述亲水性部分包含至少一个亲水性官能团并且所述疏水性部分包括至少一个疏水性官能团。本发明专利技术公开了形成驱替悬浮液的方法以及使用所述驱替悬浮液除去烃物质的方法。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于增强烃回收的悬浮液以及使用所述悬浮液回收烃类的方法优先权声明本申请要求2014年10月21日提交的关于“SUSPENSIONSFORENHANCEDOILRECOVERY,ANDMETHODSOFRECOVERINGHYDROCARBONSUSINGTHESUSPENSIONS”的美国专利申请序列号14/519,728的申请日的权益，该专利申请是2014年1月31日提交的关于“NANO-SURFACTANTSFORENHANCEDHYDROCARBONRECOVERY,ANDMETHODSOFFORMINGANDUSINGSUCHNANO-SURFACTANTS”的美国专利申请序列号14/169,432的继续申请，这些文献中每个的公开内容以其引用的方式整体并入本文中。
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中提取烃物质的方法和系统。背景水驱是一种增强从地下地层中提取烃物质(例如原油、天然气等)的常规方法。在这种方法中，通过注入井将含水流体(例如水、盐水等)注入地下地层从而将包含在地下地层的间隙空间(例如孔、裂纹、裂缝、通道等)内的烃物质驱扫至与注入井偏移的开采井中。可以在含水流体中加入一种或多种添加剂来辅助烃物质的提取和后续的加工。例如，在一些方法中，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材料之间的界面处从而形成烃物质和含水材料的一者分散在烃物质和含水材料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系统能量，避免分散的材料(例如烃物质或含水材料)聚结，并且维持一种材料以单元(例如液滴)的形式分散在整个另一种材料中。降低表面张力使烃物质的渗透性和流动性都增加。因此，与不采用加入表面活性剂和/或固体颗粒的水驱相比，烃物质可以更容易地在地下地层中输送以及从地下地层中提取。乳液的有效性大部分由乳液保持稳定以及确保两相混合的能力来决定。然而，表面活性剂的应用通常受到化学品的成本以及其在含烃地层的岩石上的吸附和损失的限制。不利的是，在存在溶解盐(例如，诸如一般存在于地下地层内的各种盐)的情况下，各种表面活性剂的有效性可能不利地降低。另外，表面活性剂可能具有附着至地下地层表面的倾向，需要向注入的含水流体中加入更多的表面活性剂来弥补这些损失，这在经济学上是不利的。在后续的加工期间，可能难以从稳定化的乳液中除去固体颗粒，从而防止烃物质以及其含水材料聚结成不同的不可混溶的组分，并且极大地阻碍了烃物质的分开收集。此外，表面活性剂常常只在特定的温度范围内发挥功能或稳定，而且在地下地层中遭遇的高温或各种条件下可能损失功能。公开内容本文中公开的实施方案包括从地下地层或从沥青砂中回收烃物质的方法，以及相关的稳定化乳液。例如，根据一个实施方案，一种回收烃物质的方法包括将包含碳芯、至少一个亲水基以及至少一个疏水基的两亲性纳米颗粒与载液组合从而形成悬浮液；使地下地层以及包含沥青砂和水的浆料中的至少一者与所述悬浮液接触从而形成由所述两亲性纳米颗粒稳定化的乳液；以及从由所述两亲性纳米颗粒稳定化的所述乳液中除去烃类。在其它实施方案中，一种从地下地层中除去烃类的方法包括在包含碳纳米管、富勒烯、碳纳米金刚石、石墨烯和氧化石墨烯的至少一者的含碳物质的一个表面上形成至少一个亲水基；将所述含碳物质与载液混合从而形成悬浮液；将所述悬浮液引入地下地层中并且使所述地下地层内的烃与所述载液悬浮液接触从而形成由所述含碳物质稳定化的乳液；以及将所述乳液输送至所述地下地层的表面。在其它实施方案中，用于从地下地层中除去烃类的悬浮液包含多个含碳的两亲性纳米颗粒，所述两亲性纳米颗粒包含位于所述含碳物质的一个表面上的疏水性官能团以及位于所述含碳物质的另一表面上的亲水性官能团。所述悬浮液还包含载液载液。附图简述尽管说明书以权利要求书结束，权利要求书特别指出并且明确地要求保护被视为本专利技术的实施方案的那些，在结合附图阅读时，可以通过下文对于本公开的某些实施方案的描述更容易地确定本公开的实施方案的优势，其中：图1A至图1C是根据本公开的实施方案的两亲性纳米颗粒的简化示意图；图2是描述根据本公开的实施方案的一种从地下地层中提取烃类的方法的简化流程图；以及图3是描述根据本公开的实施方案的一种从沥青砂中回收烃类的方法的简化流程图。专利技术实施方式本文中显示的图并不代表任何特定的材料、组分或系统的真实视图，而仅仅是用来描述本公开的实施方案的理想化表示。以下描述提供特定细节，诸如材料类型、组合物以及加工条件，从而提供对本公开的实施方案的深入描述。然而，本领域技术人员将了解，本公开的实施方案可以不采用这些具体细节来实践。实际上，本公开的实施方案可以结合工业上采用的常规技术来实践。下文中仅详细描述对于理解本公开的实施方案必要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材料可以通过常规的技术来进行。本专利技术描述形成具有双官能团的两亲性纳米颗粒的方法。如本文中使用的术语“纳米颗粒”意指而且包括平均粒子宽度或直径小于约1,000nm的颗粒。如本文中使用的“两亲性纳米颗粒”意指而且包括展现亲水性和疏水性两种性质的纳米颗粒(例如与Janus纳米颗粒类似)。两亲性纳米颗粒可以包括二维结构，所述结构的一侧展现疏水性特征且所述结构的另一相对侧展现亲水性特征。例如，两亲性纳米颗粒可以包括亲水性和疏水性官能团。在其它实施方案中，两亲性纳米颗粒可以由疏水性核材料形成，而且所述疏水性核材料的至少一侧或一部分可通过亲水性官能团来官能化。与用来稳定乳液的常规颗粒表面活性剂相比，包括所述两亲性纳米颗粒的表面活性剂可以具有较高的表面积，而且在更高的温度和盐浓度下可以是稳定的。另外，两亲性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媒质相互作用。两亲性纳米颗粒可以聚集、附着和/或吸附至地下地层内的矿物质上，可以吸附至烃物质与含水材料的界面上或吸附至这两者上。两亲性纳米颗粒可以形成包含多个单元的烃物质和含水材料之一的稳定化乳液(例如Pickering乳液)。如本文中使用的术语“乳液”是指一种不可混溶的流体液滴分散在另一种流体中的悬浮液。乳液可以降低连续相与分散相之间的界面张力。减小例如分散烃相与连续水相之间的界面张力可以增加烃(例如油)的移动性以及从地下地层或从包括烃的沥青砂浆料中回收。两亲性纳米颗粒可以被配制成保持在极性相与非极性相之间、亲水相与疏水相之间以及/或烃相与水相之间的界面处，诸如保持在气相与水相之间的界面处、液体烃相与水相之间的界面处或固相与水相和烃相中至少一者之间的界面处。两亲性纳米颗粒可以使烃相的乳液稳定在水相中或使水相的乳液稳定在烃相中。使乳液稳定可以防止乳液在乳液界面一形成时就发生聚结。两亲性纳米颗粒的一侧(例如亲水侧)可以被配制成被吸引至水相，而两亲性纳米颗粒的另一侧(例如疏水侧)可以被配制成被吸引至烃相。由本文所述的方法形成的两亲性纳米颗粒可具有比常规表面活性剂更高的表面积。两亲性纳米颗粒的官能化表面可以被配制成与烃相和水相之间本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种回收烃物质的方法，所述方法包括：将包含碳芯、位于所述碳芯的一个表面上的亲水性官能团以及位于所述碳芯的另一表面上的疏水性官能团的多个两亲性纳米颗粒与载液组合以形成悬浮液；使地下地层以及包含沥青砂和水的浆料中的至少一者与所述悬浮液接触以形成由所述两亲性纳米颗粒稳定的乳液；以及从由所述两亲性纳米颗粒稳定的所述乳液中除去烃类。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.10.21 US 14/5197281.一种回收烃物质的方法，所述方法包括：将包含碳芯、位于所述碳芯的一个表面上的亲水性官能团以及位于所述碳芯的另一表面上的疏水性官能团的多个两亲性纳米颗粒与载液组合以形成悬浮液；使地下地层以及包含沥青砂和水的浆料中的至少一者与所述悬浮液接触以形成由所述两亲性纳米颗粒稳定的乳液；以及从由所述两亲性纳米颗粒稳定的所述乳液中除去烃类。2.如权利要求1所述的方法，其中将包含碳芯、位于所述碳芯的一个表面上的亲水性官能团以及位于所述碳芯的另一表面上的疏水性官能团的多个两亲性纳米颗粒与载液组合以形成悬浮液包括组合包含碳纳米管、碳纳米金刚石、石墨、石墨烯、氧化石墨烯、富勒烯以及巴基葱中的至少一者的两亲性纳米颗粒。3.如权利要求2所述的方法，其中将包含碳芯、位于所述碳芯的一个表面上的亲水性官能团以及位于所述碳芯的另一表面上的疏水性官能团的多个两亲性纳米颗粒与载液组合以形成悬浮液包括将包含氨基官能团的两亲性纳米颗粒与所述载液组合。4.如权利要求1所述的方法，还包括在所述碳芯的与所述至少一个亲水基相对的表面上形成所述至少一个亲水基。5.如权利要求4所述的方法，其中形成所述至少一个亲水基包括使所述碳芯的所述表面上的至少一个亲水性前体水解。6.如权利要求1所述的方法，还包括在碳纳米管的外壁上形成所述至少一个亲水基。7.如权利要求1所述的方法，还包括在石墨烯薄片的一侧上形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：R·苏雷什，O·V·库兹涅佐夫，S·查克拉博蒂，
申请(专利权)人：贝克休斯公司，
类型：发明
国别省市：美国,US