通過具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體的方式從儲層中采收油的方法

通過具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體的方式從儲層中采收油的方法
【專利摘要】本發明涉及用于從儲層中采收油的方法，包括以下階段：a)向至少一部分包含油的地下儲層中注入一定體積具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體，所述微米(納米)結構流體包含由以下組成的微膠囊的水性分散體：包含巖層的絕對滲透率的改性物質的核，該巖層包含所述儲層；包覆所述核的不溶于水的保護殼；b)用具有降低或抑制所述巖層的絕對滲透率的所述改性物質阻塞所述巖層的顆粒間的多孔空間。c)通過進一步注入驅替流體，優選水，從所述儲層的剩余部分中采收所述油。本發明也涉及上述微膠囊和包含上述微膠囊的水性分散體在上述方法中的用途。
【專利說明】通過具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體的方式從儲層中采收油的方法
[0001]本發明涉及通過具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體的方式從儲層中采收油的方法。
[0002]本發明還涉及具有受控釋放屏障物質和包含上面的屏障物質的微膠囊的上述微米(納米)結構流體。
[0003]在油工業中，利用自然能量即壓力開采儲層的烴(油或天然氣)，稱作一次采油。在一次采油期間，由于通過例如以下的儲層的自然壓力的逐步下降產生的自然驅動機制，烴流向采出井:
[0004](i)儲層流體和巖石壓實的自然膨脹(自然溶解氣(d印letion)驅動)，
[0005](ii)油中溶解的氣的發展(溶解氣驅動)和/或
[0006](iii)來自含水層的水的流動(水驅動)。
[0007]占主導的驅動機制取決于流體和儲層的特征。水驅動是允許待采收油的最大量的機制。
[0008]在具有水驅動類別的驅動機制的儲層中(在下面也稱為水驅動儲層)，占據了部分多孔且可滲透巖石(儲層)的油與含水層接觸。由多孔的且可滲透的水飽和巖層組成的該含水層可位于包含油的層(或至少它的一部分)的下方或橫向地定界礦化。
[0009]隨著采烴的繼續，儲層內部壓力的降低也傳送到定界油的含水層，伴隨著水的隨后的膨脹。膨脹在儲層巖石內部產生水流，其傾向于重建地層的初始壓力且向采出井驅替油。
[0010]在水驅動儲層中，因此含水層的擴張(extension)是確定用于補償由采出所引起的壓力降低和用于驅替油的可獲得的能量的量的主要因素。
[0011]當含水層充分擴張時，通過適合調節來自采出井的抽提流量，可利用水驅動機制從儲層中采收顯著部分的油。然而，可采收的油的量還取決于其它因素，例如，儲層巖石的結構和巖石物理的特征、油的性能(特別是粘度)和采出井的位置。在這些因素中，儲層巖石的非均質程度是特別重要的，其如果高的話可限制通過水驅替油的效力到該儲層的小部分。
[0012]當儲層中不存在含水層時，或當存在的含水層具有如此有限的擴張使得不能替代采出的油的體積或只可部分替代時，可通過從外部注入與待抽提的烴不互溶的流體(例如水或氣體)增加油產量。一方面，注入不互溶流體的目的是保持儲層壓力恒定在略高于或等于飽和壓力的值，另一方面是向采出井驅動(“驅替”)烴。
[0013]通過向儲層中注入不互溶的流體采收油一般稱作改進的油采收(10R)。
[0014]在改進的油采收中，通過替代油的不互溶液體(也稱為驅替流體)驅替初始存在于儲層巖石的孔中的油。為這個目的，在油田中鉆出用于注入驅替流體的井，設置該井使得在底土中產生盡可能均勻的前沿(advancing front)。
[0015]最經常使用的驅替流體是水。作為水的替代，例如可使用與采油相關的天然氣。然而，通過氣體注入的改進的采收與用水的采收相比不那么有效。[0016]用水注入(水驅)的驅替技術長期以來一直是用于維持來自油田的采出和增加總油采收率的最簡單和最經濟的技術。
[0017]通過水注入可向采出井驅替的油的量尤其地取決于儲層巖石的非均質程度和油的性質(尤其是它的粘度)。特別地，裂縫、通道或高滲透層(level)(后者也稱為漏失層)形成優先的流動路徑。流體流動通過儲層巖石的最可滲透部分的自然趨勢意味著，及時地注入到底土中的水繼續沿著這些裂縫、通道或高滲透層流動從而直接到達采出井，而沒有滲入或僅滲入其中仍存在油的儲層巖石區的有限程度，因此沒有產生驅替效果。
[0018]在這些情況中，可增加水的產量直到它超過礦物油的產量，因此使后者的生產從經濟的角度來看不那么方便，或甚至根本不方便。
[0019]此外，水的共采出意味著使用特定的處理設施以安全地處置采出的水，或使用用于將其再注入底土中的系統。這些措施(measure)要求能量和材料(例如化學添加劑)的高消耗且增加烴的總抽提成本。
[0020]在本領域現有技術中，通過借助于向底土中注入包含能夠對儲層巖石的滲透性能進行改性的化學品的水性溶液，來面對不需要的水采出和通過水驅替的改進的烴采收效率不足的問題。用于該目的的化學品通常是聚合物、凝膠或泡沫。這些化學品已知為相關的滲透率改性劑。
[0021]在專利US3，965，986中描述了該技術的用途的實例。該文獻中描述了用于改進油采收率的方法，該方法基于減少儲層的選定部分中的水滲透率，從而使得迫使隨后注入的水穿透水尚未被水到達的儲層的區。通過首先注入膠態二氧化硅的水性分散體，隨后第二次注入包含表面活性劑的水，伴隨著形成降低多孔基體的滲透率的凝膠，從而獲得滲透率的降低。因此迫使隨后注入的驅替流體流入未被聚合物凝膠封阻的儲層巖石的區。
[0022]基于注入相關的滲透 率改性化合物或基于此類化合物的原位生成的本領域現有技術方法具有各種缺點。
[0023]第一，已知的方法僅對注入井鄰近的儲層(在從井約數米距離的半徑內)中的水的遷移率產生影響，但是并不影響儲層規模的水驅替的整體效力。因此，關于烴采收率增加的益處受到很大的限制。
[0024]第二，在US3，965，986中所描述的方法，其設想注入膠態二氧化硅和在隨后的時間注入表面活性劑(試劑)，這不保證在最終的滲透率改性化合物中的試劑的完全轉化。使用該注入程序，實際上，可以合理地預測該試劑將不會完全且均勻地彼此混合。
[0025]考慮到上述的本領域的現有技術和新儲層越來越有限的可獲得性，在油抽提工業中，迫切需要找到允許增加油田生產率的更有效的烴采收方法。特別地，需要找到可應用于成熟儲層(即處于高級采出階段)的采收方法，相對于用本領域現有技術的方法可獲得的那些烴，其允許達到更高的烴采收率。
[0026]本發明的目的是克服現有技術暴露出的缺點。
[0027]因此，本發明的目標是用于從儲層中采收油的方法，包括以下階段:
[0028]a)向至少一部分包含油的地下儲層中注入一定體積具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體，所述微米(納米)結構流體包含由以下組成的微膠囊的水性分散體:
[0029]-包含巖層的絕對滲透率的改性物質的核，該巖層包含所述儲層；
[0030]-包覆所述核的不溶于水的保護殼；[0031]b)用具有降低或抑制所述巖層的絕對滲透率的所述改性物質阻塞所述巖層的顆粒間的多孔空間。
[0032]c)通過進一步注入驅替流體，優選水，從所述儲層的剩余部分中采收所述油。
[0033]根據優選的方面，本發明的方法可特別地應用于其中通過注入水已經驅替和采出高滲透部分中包含的初始的油的油儲層。
[0034]本發明的第二個目標是由下列組成的微膠囊:
[0035]-包含油儲層的巖層的絕對滲透率的改性物質的核，
[0036]-包覆所述核的不溶于水的保護殼。
[0037]本發明的其它目標涉及包含上述微膠囊的水性分散體的微米(納米)結構流體，和它在用于從儲層中采收油的上述方法中的用途。
[0038]在下面的描述中，將參考用于從地下儲層中采收油的本發明的方法的應用。
[0039]為更好地理解本發明的特征，將在描述中參考下列圖:
[0040]-圖1，其表示在缺少和在存在(虛線)屏障物質的注入下，油產量(Qo)(以m3ST/天計)的流量曲線和水對總液體產量的分數值(Tm)與時間(t)的關系的數學模擬的結果；
[0041]-圖2，其表示在缺少和在存在屏障物質的注入下，累積油產量曲線(Np)與時間(t)的關系的數學模擬的結果；
[0042]-圖3，作為圖1的一種替代情況，其表示在缺少和在存在屏障物質的注入下，油產量(Qo) Oh3st/天)的流量曲線和水對總液體采出量的分數值(Tm)與時間⑴的關系的數學模擬的結果；
[0043]-圖4，作為圖2的一種替代情況，其表示在缺少和在存在屏障物質的注入下，累積油產量曲線(Np)與時間(t)的關系的數學模擬的結果。
[0044]本發明的目標方法允許增加來自存在強地質非均質性的含油地層的采收效率，對該含油地層而言簡單地注入水將是不適合的，或在任何情況下將只允許驅替來自儲層的某些部分的油。
[0045]本發明的方法是基于降低以對流體的高滲透性為特征的部分儲層的滲透率。部分或完全降低儲層的第一高滲透部分的流體滲透率，使能夠隨后向具有較低滲透率的相同儲層的第二部分中注入驅替流體。因此驅替流體可作用于存在于儲層的上述第二部分中的油級分(fraction),從而向采出井驅替它。
[0046]依照本發明，通過向底土中注入微膠囊(階段a)獲得滲透率的降低，該微膠囊包含在原位引起適于對包含儲層的巖層的絕對滲透率進行改性的化學或物理現象的物質。將該微膠囊以水性分散體的形式注入到底土中。
[0047]用于通過用不互溶的流體(優選水)驅替的改進的油采收的注入井可用于實施注入:它們或是有意地鉆出的注入井，或是轉變為注入井的采出井。
[0048]一旦到達待待對其滲透率進行改性的儲層部分， 作為化學或物理轉變的結果，微膠囊釋放它們的核內容物，從而原位形成能夠阻塞儲層巖石的顆粒間多孔空間的物質(階段b)。在以下描述中，封阻流體流過巖層的連通孔的滲透率改性物質，也以表達“屏障物質”來表示。
[0049]滲透率改性物質阻塞它們被注入的巖層的孔，因此擔當流體通道的屏障。因為隨后注入的驅替流體(階段c)不可通過由屏障物質阻塞的部分巖石，因此使它強制流過具有較低滲透率的其它儲層區，因此向采出井推動這些區內存在的油。
[0050]使用本發明的方法，可介入用于對地下巖層的滲透率進行改性的儲層的面積可具有相關的尺寸，至多影響在注入井和(多個)采出井之間的部分儲層中延續數百米的區域。這允許也可將驅替流體導入到具有較低滲透率的區中，因此相對于用本領域現有技術方法所獲得的，增加油采收率。
[0051]現有技術中已知的屏障物質的實例是無機凝膠和有機凝膠(也稱為聚合物凝膠)。在無機凝膠中，通過金屬醇鹽化合物的凝膠化所獲得的凝膠，特別是烷氧基硅烷(Si醇鹽)是特別有效的。
[0052]在有機凝膠中，通過丙烯酰胺和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的共聚獲得的聚丙烯酰胺凝膠和通過淀粉與水的凝膠化所獲得的淀粉基凝膠是特別優選的。
[0053]如前所述，本發明的目標，具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體由包含儲層巖石的絕對滲透率改性物質的微膠囊的水性分散體組成。
[0054]一旦將它們注入到底土中，包含在流體中的微膠囊遷移到所需的位置，在此處它們釋放核的內容物。
[0055]在本發明的方法的優選實施方案中，向底土中間斷地注入對儲層的絕對滲透率進行改性所需的微米(納米)結構流體，即以連續體積注入，交替注入一定體積的水。
[0056]在該實施方案中，在注入第一體積的微米(納米)結構流體之后，在儲層的相同部分注入一定體積的水，其推動該體積的流體向著對其絕對滲透率進行改性的儲層區。典型地，通過水的注入使注入到底土中的該第一體積的流體向著采出井附近遷移。
[0057]—旦它到達它的目的地，屏障物質從微膠囊中釋放，根據各種可能的物理或化學的反應機制，且原位產生能夠降低它已到達的巖石部分的滲透率的化合物。
[0058]按如上所述對巖層的絕對滲透率進行改性之后，將第二體積的微米(納米)結構流體注入到儲層中，且然后通過隨后注入水的方式推動它，直至它到達通過注入的微米(納米)結構流體的第一體積的作用已經對其滲透率進行改性的儲層的第一部分附近。再一次，包含在流體的第二體積的微膠囊中的屏障物質釋放，從而原位產生能夠降低它已到達的巖層部分的滲透率的化合物。
[0059]重復交替注入微米(納米)結構流體和水一次或多次，由于顆粒間的空間的阻塞，直至感興趣的部分儲層中對流體的滲透率(其初始時很高且在任何情況下高于礦化地層的其它部分或層中的滲透率)已經被完全抑制或在任何情況下充分地降低。
[0060]在此時，可繼續該方法的階段C，其通過注入優選水的驅替流體從而提供從儲層的剩余部分中采收油。
[0061]微膠囊由包含屏障物質的核和覆蓋整個核表面的殼組成。
[0062]形成殼的材料不溶于水。
[0063]微膠囊基本上具有球形形狀且直徑為0.01-30 U m。
[0064]通過適當地選擇與儲層特征和注入井與采出井之間的距離相關的組成微膠囊的殼的材料和殼的厚度，可控制核的內容物模式和釋放時間。釋放時間還取決于暴露該微膠囊時的溫度。
[0065]在本發明的第一個優選實施方案中，通過與儲層中存在的油接觸溶解微膠囊的保護殼，以受控形式釋放核的內容物。溶解通過微膠囊的殼和儲層中存在的油(至少等于殘余油飽和度的量)之間的接觸而發生。在該實施方案中，該殼是由可溶于油的材料制備。
[0066]在第二個優選實施方案中，一旦這些微膠囊穿透儲層的高滲透性區并到達更暖的區，即溫度高于微米(納米)結構流體的注入溫度的區，通過微膠囊的保護殼的熱分解，以受控形式釋放核的內容物。在更暖的區中，溫度需等于或高于該殼材料的分解溫度。
[0067]在第三個優選實施方案中，通過擴散通過保護殼，以受控形式在儲層的高滲透性區釋放核的內容物。為這個目的，該殼由對核中所含的屏障物質可滲透的材料制備；之后使該屏障物質以受控速率分布通過該殼。
[0068]通過適當地改變殼的化學組成，因此可準確同時控制屏障物質的前體在儲層內部的釋放位置以及屏障自身的形成速率。該屏障的形成速率還取決于涉及的化學或物理現象的類型(聚合、膨脹)。 [0069]為使微膠囊能夠到達待對其絕對滲透率進行改性的儲層的未改變區，構成該微膠囊殼的材料需不溶于水。不可溶材料的意思是在水中具有足夠低溶解速率的材料，以確保可將微膠囊以水性分散體的形式注入到底土中。
[0070]構成殼的材料可選自本領域現有技術已知的大范圍的聚合材料。聚合材料的實例是:聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、纖維素、聚乳酸、聚(乳酸-共-二醇)共聚物。
[0071]使用通過UV輻射的方式可聚合的單官能的和多官能的丙烯酸樹脂是特別優選的。
[0072]單官能的丙烯酸樹脂是基于單不飽和的丙烯酸單體的樹脂，例如，丙烯酸和甲基丙烯酸的酯類和酰胺，特別是甲基丙烯酸甲酯。根據本發明的多官能的丙烯酸樹脂是包含多官能的丙烯酸單體例如多不飽和丙烯酸化合物的可交聯樹脂，例如乙二醇二甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸乙烯酯。根據本領域通常已知的，多官能的丙烯酸樹脂同時包含單官能的和多官能的丙烯酸單體的混合物。
[0073]使用單官能的丙烯酸樹脂允許獲得不溶于水但溶于油相的熱塑性涂覆殼。
[0074]另一方面，通過使用多官能的丙烯酸樹脂獲得剛性殼，由于用這些樹脂的聚合可獲得高交聯度，其同時在水和油中不溶。在這些微膠囊中，核的內容物是擴散通過殼的聚合材料而釋放。可通過改變殼的厚度控制擴散速率。擴散速率還取決于核材料在殼材料中的擴散系數。
[0075]絕對滲透率改性物質的選擇根據對流體流的屏障的所需類型而改變。
[0076]為通過原位形成無機凝膠以對儲層的絕對滲透率進行改性，例如，核可由屬于有機金屬化合物組，特別是金屬醇鹽的化合物組成，其中金屬選自例如S1、Al、Ti和Zr。該金屬醇鹽化合物優選地是烷氧基硅烷，更優選地選自四甲基原硅烷(TMOS)、四乙基原硅烷(TEOS)、三甲基甲氧基硅烷(TMMS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)的化合物。
[0077]特別地優選的Si醇鹽化合物是不溶于水和微溶于油的TM0S。
[0078]根據已知為“溶膠-凝膠”過程的反應機制，當與水接觸時上述的金屬醇鹽化合物轉變為凝膠。所形成的無機凝膠對儲層的滲透率進行改性。
[0079]無機凝膠的性能(例如剛性)和它們的形成過程(凝膠化)的速率取決于各種參數，例如屏障物質的性質、凝膠化過程的溫度、水的鹽度、PH值。[0080]為控制和/或有利于凝膠化過程，核也可包含通常在本領域中使用的已知的凝膠體系中的類型的催化劑或其它添加劑，例如表面活性劑、穩定劑、消泡劑和PH緩沖劑。
[0081]為通過有機類別的聚合物凝膠的方式對巖層的絕對滲透率進行改性，單體和/或預聚物需在所需的巖層的位置與交聯劑反應，以形成聚合物凝膠。
[0082]為該目的，本發明的目標，本方法設想注入包含具有由一種或多種單體和/或預聚物組成的核的微膠囊(單體微膠囊)和具有由交聯劑組成的核的微膠囊(交聯微膠囊)的水性分散體。
[0083]可在單獨的水性分散體中將該單體微膠囊和交聯微膠囊連續地或同時地注入到底土中，優選后者。
[0084]適合于本發明目的的單體和/或預聚物是例如丙烯酰胺、N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和部分水解的聚丙烯酰胺。
[0085]交聯劑(也稱為聚合引發劑)通常地由以下組成:金屬化合物特別是Cr或Al的化合物、有機化合物例如醛類(戊二醛、甲醛)、苯酚、鄰氨基苯甲酸、間氨基苯酚、乙酸苯酯和糠醇。
[0086]一旦該單體微膠囊和交聯微膠囊到達所需的巖層位置，它們各自釋放它們的核成分從而引發聚合。形成的聚合物凝膠阻塞巖層的多孔顆粒間的空間，從而封阻它對流體的滲透性。
[0087]在本發明的優選實施方案中，通過向底土中注入下列物質獲得聚合物凝膠的原位形成:
[0088]-具有丙烯酰胺單體的核的單體微膠囊，
[0089]-具有N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺的核的單體微膠囊，
[0090]-具有過硫酸銨和四甲基乙二胺(TEMED)的核的交聯微膠囊。過硫酸銨和TEMED擔當聚合引發劑。
[0091]上述微膠囊具有溶于油的涂覆殼，優選地由聚丙烯酸酯制備的涂覆殼。
[0092]一旦各以上類型的微膠囊的核釋放，聚合反應在巖層中引發，從而導致聚丙烯酰胺凝膠的形成。
[0093]在另一個優選實施方案中，核由淀粉組成。術語“淀粉”的意思是由葡萄糖單元組成的多糖，直鏈淀粉的特征是葡萄糖單元通過a (1-4)-糖苷鍵的方式結合到另一單元，支鏈淀粉的特征是通過a (1-6)-糖苷鍵的方式結合。
[0094]淀粉在室溫下不溶于水，然而它在60_80°C的溫度范圍內開始凝膠化。與水性相接觸的結果是，淀粉失去它的初始晶體結構且水分子通過氫鍵結合到直鏈淀粉和支鏈淀粉單元的暴露的羥基上，從而導致顆粒的膨脹。因為淀粉是天然來源的聚合物，它在本發明的方法中作為滲透率改性物質的用途具有不向底土中引入對環境潛在危險的物質的特別優點。
[0095]具有包含淀粉的核的微膠囊，優選地通過由溶于油的材料制備的保護殼、更優選地由聚丙烯酸酯制備的殼覆蓋。
[0096] 在另一個優選實施方案中，微膠囊具有用油可溶的聚合物殼、優選地由聚丙烯酸酯制備的殼覆蓋的TMOS核。
[0097]根據本領域已知的封裝方法制備微膠囊。封裝技術用于制備微米或納米膠囊，其用于應用于制藥、化妝品、農用化學品領域中或在涂料組合物(油漆、油墨等)工業中的活性要素的受控釋放。
[0098]為制備本發明的微膠囊，屏障物質的封裝可包括包含用于形成微膠囊的殼所需的屏障物質和/或化合物的水包油微米或納米乳液，或水包油包水微米或納米乳液的制備階段，隨后是從各自的乳液中分離微膠囊的階段。
[0099]在前體不溶于水(例如淀粉)的情況中，可通過淀粉在形成殼的材料的單體(有機相)中的分散體開始乳液聚合獲得微膠囊。將該分散體加入到可包含乳液穩定劑例如兩親性表面活性劑例如聚羥基丁酸酯、聚氧乙烯十二烷基醚、十二烷基硫酸鈉和泊洛沙姆例
如聚(環氧乙烷-b-環氧丙烷)共聚物(已知為Pluronic?的商品名)的水性相中。
[0100]有機相可由單體單獨或單體在適合的有機溶劑中的溶液組成。通過將有機相添加到保持恒定攪動的水性相中實施混合。從該混合獲得由分散在水性相中的有機相微小液滴組成的水包油乳液。可通過改變乳液組分的組成和濃度控制液滴的濃度和尺寸。
[0101]乳液聚合后，然后通過離心分離使液滴以微膠囊的形式與水性相分離，且然后用水洗滌且例如用冷凍干燥處理的方式經歷干燥。也可通過沉淀使微膠囊與乳液分離。干燥結束時，微膠囊可用于制備待注入到底土中的水性分散體。
[0102]在水可溶性前體例如丙烯酰胺和N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺的情況下，可通過制備上面各化合物的水包油包水乳液獲得封裝。
[0103]可通過向包含乳液穩定劑化合物(例如，與在水不可溶的前體的封裝的情況中描述的那些相同類型的)的連續的有機相(保持攪動)中滴加前體的水性溶液制備該水包油包水乳液。
[0104]然后進而將獲得的油包水乳 液與包含形成微膠囊的殼的化合物(例如丙烯酸丁酯或丙烯酸丙酯)的連續的水性相(保持攪動)混合，因此獲得水包油包水乳液。乳液聚合后，通過離心分離微膠囊，用水洗滌且例如以冷凍干燥的方式經歷干燥。
[0105]形成微膠囊的核的屏障物質在水性相或有機相中的濃度通常在相對于該相的總重量的0.1-50重量％范圍內變化。
[0106]用于形成微膠囊的殼的物質在水性相或有機相中的濃度在相對于該相的總重量的0.01-25%范圍內變化。
[0107]乳液穩定劑在水性相或有機相中的濃度在相對于該相的總重量的0.01-1%范圍內變化。
[0108]如前面所述，在此情況下，可通過使用至少雙官能的丙烯酸樹脂的乳液聚合技術的方式，制備包含丙烯酸樹脂剛性殼的微膠囊。
[0109]在包含丙烯酸樹脂(例如環氧丙烯酸樹脂)和適合的交聯劑(例如光敏引發劑)的有機溶劑中，使屏障物質(例如TM0S)與溶液混合。優選的交聯劑是季戊四醇三丙烯酸酯(PETA)，雙酚A環氧二丙烯酸酯和二縮三丙二醇三丙烯酸酯。
[0110]該溶液可包含兩親性表面活性劑，例如3-甲基丙烯酰基氧基-2-羥基-丙烷-磺酸酯。
[0111]然后將該乳液暴露于UV輻射。UV輻射的結果是，在屏障物質液滴周圍存在的丙烯酸樹脂聚合從而形成丙烯酸聚合物的剛性涂覆殼。
[0112]上述封裝技術可用本領域已知的設備實施。
[0113]可用于制備微膠囊的化學物質是本領域已知的且在市場上可獲得。[0114]為本發明的目的，微膠囊用于制備待注入到底土中的具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體。
[0115]以微膠囊水性分散體的形式制備該流體。
[0116]該流體是以濃縮的形式制備，且用水稀釋直至獲得用于其注入到含水層中的足夠的粘度。該流體的粘度通常與水的粘度是可比的且在0.4-2cP的范圍內變化。
[0117]屏障物質的量和因此待注入的微米(納米)結構流體的量不僅關于滲透屏障所需的特性，還關于儲層和含水層的其它特性(例如儲層的幾何形狀、實施注入所通過的井的特性、巖層的滲透率、溫度、油的粘度、水的鹽度等)而變化。
[0118]使用油抽提工業領域中的設備和根據本領域已知的技術將該微米(納米)結構流體注入到底土中。
[0119]本方法的階段c)中注入的驅替流體優選水。
[0120]本發明的目標，本方法既可從儲層開采的初始階段應用，特別是如果預想從采油的最初始階段注入水，或在開采已經啟動時應用，因為在這兩種情況中，可在已經驅替和采出油的區中封阻對流體的滲透性。
[0121]本發明方法優選地在具有最高滲透率的儲層的區中存在的油已經采出之后應用。
[0122]可在高滲透率區重復注入微米(納米)結構流體直到獲得對于流體所注入其中的儲層的特定部分所需的滲透率的降低。
[0123]優選通過位于從抽提井的lOOm-1，OOOm變化的距離處的注入井注入微米(納米)
結構流體。
[0124]注入策略需關于 井-儲層體系的幾何特性、儲層巖石的巖石物理性質和油的特性而特定地驗證。
[0125]根據本發明方法的優選方面，在注入一定量的微米(納米)結構流體后注入水，目的是同時促進在其中期望形成屏障的區(具有最高的滲透率)中流體的驅替和也獲得油從包含它的巖層向著采出井的隨后的驅替。微米(納米)結構流體和水的連續注入步驟可重復數次，直至達到期望的儲層開采。
[0126]本發明的目標，通過向底土中注入微膠囊獲得滲透率的改性，不僅允許從具有較低滲透率的儲層部分中采出油，還減少水的共采出，因此進一步增加了來自油田的油采收的總效率。
[0127]提供下面的實施方案的實施例僅用來說明本發明的目的，而不應認為是限制所附的權利要求所限定的保護范圍。
[0128]實施例1
[0129]如下制備具有包含能夠原位形成聚丙烯酰胺凝膠屏障和聚丙烯酸酯殼的物質的核的微膠囊。
[0130]制備在氯仿中的三種單獨的溶液，分別包含20重量％的丙烯酰胺、15重量％的N，N’ -亞甲基雙丙烯酰胺和2重量％的過硫酸銨和TEMED作為自由基引發劑(后面的百分數是指過硫酸銨和TEMED的和)。
[0131]然后在保持恒定攪動下，將各有機溶液滴加到包含10重量％的丙烯酸丁酯、0.5重量％的十二烷基硫酸鈉作為兩親性表面活性劑和I重量％的安息香型(benzoinic)自由基光敏引發劑的水性溶液中。[0132]使各獲得的乳液在惰性氛圍中通過用UV燈輻射經歷乳液聚合。
[0133]使在聚合結束時獲得的微膠囊離心分離以使它們與液體分離。用水洗滌后，在低于0.1mbar的壓力下和接近于_50°C的溫度下通過冷凍干燥的方式使該微膠囊經歷干燥。
[0134]實施例2 [0135]根據在實施例1中描述的程序制備具有淀粉核和聚丙烯酸酯殼的微膠囊。
[0136]有機相由30重量％的淀粉在包含15重量％的丙烯酸丁酯、0.5重量％的十二烷基硫酸鈉作為兩親性表面活性劑和I重量％的安息香型自由基光敏引發劑的乙醇有機溶液中的懸浮液組成。
[0137]該有機相在攪動下滴加到包含0.5重量％的十二烷基硫酸鈉作為兩親性表面活性劑的水性溶液(水性相)中
[0138]然后在惰性氛圍中用紫外光源輻射該乳液，直至完成微膠囊的殼的聚合。
[0139]使在聚合結束時獲得的微膠囊離心分離以使它們與液體分離。用水洗滌后，然后將該微膠囊在烘箱中在40°C下干燥。
[0140]實施例3
[0141]使用下面的乳液聚合程序制備具有包含四甲基原硅烷(TMOS)的核和丙烯酸聚合物的殼的微膠囊。
[0142]制備十二烷中的乳液，包含:
[0143]15 重量 9^3TMOS;
[0144]15重量％的環氧丙烯酸樹脂；
[0145]0.5重量％的3-甲基丙烯酰基氧基-2-羥基-丙烷-磺酸酯；
[0146]I重量％的安息香型自由基光敏引發劑(百分數指乳液的總重量)。
[0147]然后使該乳液經歷UV輻射直至完成微膠囊的殼的聚合。通過離心分離微膠囊，洗滌且在低于0.1mbar的壓力下和接近于_50°C的溫度下用冷凍干燥的方式進行干燥。
[0148]實施例4
[0149]通過數學模型的方式模擬能夠對儲層的滲透率進行改性的屏障物質的原位釋放，和隨后向假設的、以高度的非均質性為特征的油儲層的底土中注入水(水驅)的效力。
[0150]稱作“ECLIPSE黑油”(由Schlumberger開發)的模擬軟件估算以下兩種不同情景中采收率(RF)的變化:具有高滲透率層的儲層和具有高滲透率通道的儲層。
[0151]采收率(RF)是預計采出的油的量與儲層中初始存在的油的量的比。
[0152]情景I具有高滲透率的儲層
[0153]用具有笛卡兒幾何學的數學模型模擬位于2，OOOm深度，具有200bar初始壓力和70°C溫度的儲層。認為該儲層的延伸在X方向和在y方向都等于500m。數值模型由沿著x方向的50個單元格(cell)，沿著y方向的50個單元格和沿著垂直方向的15個單元格組成，該儲層的總厚度等于15m。
[0154]考慮5點方案(注入井在中央和4個采出井位于模型的頂點)模擬水驅法。
[0155]注入包含微膠囊的水性分散體的模擬在采出的水相對油田中采出的總液體的分數等于0.85的時刻開始。
[0156]假設儲層的下列巖石物理特性用于模擬:
[0157]-該儲層的孔隙率等于20%，[0158]-巖石壓縮系數等于3? lO'ar—1。
[0159]在模擬中，巖層的水平絕對滲透率從30mD的最小值變化為1，500mD的最大值。
[0160]如下假設相對滲透率曲線的端點:
[0161]對于Swi，kM，MX=0.25
[0162]對于S。,，krw niax=0.30
[0163]其中1^。，_和Icnt niax分別是對油(在束縛水飽和度)和水(在殘余油飽和度)的最大相對滲透率，且其中Swi和Sot分別是束縛水飽和度和殘余油飽和度。
[0164]假設束縛水飽和度等于25%和假設殘余油飽和度等于30%。
[0165]表1中顯示表征儲層油的參數。
[0166]表1
【權利要求】
1.用于從儲層中采收油的方法，包括以下階段: a)向至少一部分包含油的地下儲層中注入一定體積具有受控釋放屏障物質的微米(納米)結構流體，所述微米(納米)結構流體包含由以下組成的微膠囊的水性分散體: -包含巖層的絕對滲透率的改性物質的核，該巖層包含所述儲層； -包覆所述核的不溶于水的保護殼； b)用具有降低或抑制所述巖層的絕對滲透率的所述改性物質阻塞所述巖層的顆粒間的多孔空間。 c)通過進一步注入驅替流體，優選水，從所述儲層的剩余部分中采收所述油。
2.根據權利要求1的方法，其中所述核的內容物是通過與存在于儲層中的所述油接觸的所述保護殼的溶解以可控方式釋放的。
3.根據權利要求1的方法，其中所述核的內容物是通過所述保護殼的熱分解以可控方式釋放的。
4.根據權利要求1的方法，其中 所述核的內容物是通過擴散通過所述保護殼以可控方式釋放的。
5.根據前述權利要求任一項的方法，特征在于將所述微米(納米)結構流體注入到其中的所述部分儲層，是在其中初始包含的油已經通過注入水驅替和采出的部分儲層。
6.根據前述權利要求任一項的方法，特征在于在所述階段a)之后和所述階段c)之前它包括一定體積的水進入所述儲層的相同部分的注入階段，以向所述儲層的預選的位置驅動所述體積的微米(納米)結構流體。
7.根據前述權利要求的方法，特征在于在所述階段c之前，所述微米(納米)結構流體和水的注入階段重復一次或數次。
8.根據前述權利要求任一項的方法，特征在于所述水性分散體包含具有由一種或多種單體和/或預聚物組成的核的微膠囊(單體微膠囊)和具有由交聯劑組成的核的微膠囊(交聯微膠囊)。
9.根據前述權利要求的方法，特征在于所述微米(納米)結構流體是包含所述單體微膠囊和所述交聯微膠囊的水性分散體。
10.微膠囊，其由以下組成: -包含油儲層的巖層絕對滲透率的改性物質的核； -包覆所述核的不溶于水的保護殼。
11.根據前述權利要求的微膠囊，特征在于所述絕對滲透率的改性物質是金屬醇鹽，其中所述金屬選自S1、Al、Ti和Zr，且優選地為烷氧基硅烷(Si醇鹽)。
12.根據前述權利要求的微膠囊，特征在于所述絕對滲透率的改性物質是選自以下的烷氧基硅烷:四甲基原硅烷(TMOS)、四乙基原硅烷(TEOS)、三甲基甲氧基硅烷(TMMS)、甲基三甲氧基硅烷(MTMS)和甲基三乙氧基硅烷(MTES)。
13.根據權利要求10的微膠囊，特征在于所述核包含一種或多種單體或預聚物或它包含交聯劑。
14.根據前述權利要求的微膠囊，特征在于所述單體和/或預聚物選自丙烯酰胺、N, N’ -亞甲基雙丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺。
15.根據權利要求13的微膠囊，特征在于所述交聯劑選自Cr或A1的復合材料、戊二醛、甲醛、苯酚、鄰氨基苯甲酸、間氨基苯酚、乙酸苯酯和糠醇。
16.根據權利要求10-15任一項的微膠囊，特征在于所述核由選自以下的聚合物組成:聚乙二醇、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚苯乙烯、纖維素、聚乳酸、聚(乳酸-共-二醇)共聚物，優選聚丙烯酸酯。
17.根據權利要求10的微膠囊，特征在于 -所述核包含淀粉； -所述涂覆殼由聚丙烯酸酯制備。
18.根據權利要求10的微膠囊，特征在于 -所述核包含四甲基原硅烷； -所述涂覆殼由從單官能的或多官能的丙烯酸樹脂開始的丙烯酸聚合物組成。
19.微米(納米)結構流體，包含根據權利要求10-18—項或多項的微膠囊的水性分散體。
20.根據權利要求19的微米(納米)結構流體，用于在根據權利要求1-9任一項的方法中。
【文檔編號】C09K8/516GK103476899SQ201180067407
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2011年12月27日 優先權日:2010年12月27日
【發明者】M·桑戈馬諾, F·沃爾加, L·蒙塔納羅 申請人:艾尼股份公司