Неионогенные поверхностно-активные вещества для интенсифицированной добычи сырой нефти

Неионогенные поверхностно-активные вещества для интенсифицированной добычи сырой нефти

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится описание изобретения

Варианты исполнения в настоящем описании изобретения направлены на поверхностно-активные вещества, более конкретно, варианты исполнения направлены на поверхностно-активные вещества, растворимые в диоксиде углерода, для улучшенного отбора сырой нефти.

Уровень техники

Ряд технических приемов был использован для интенсификации добычи углеводородов из подземного пласта, в котором углеводороды более не текут под действием естественных сил. Такие технические приемы могут включать закачивание воды и/или последующее затопление смешивающимся диоксидом углерода, среди прочего. Закачивание воды может быть пригодным для отбора некоторых углеводородов, однако, лишь около трети углеводородов восстанавливают посредством данного технического приема. Таким образом, как правило, за процедурой закачивания воды следует применение техники по увеличению отбора нефти, такой как напуск смешивающегося газа. Напуск смешивающегося газа может быть выполнен с использованием диоксида углерода, чтобы уменьшить вязкость сырой нефти, находящейся в подземном пласте, с целью увеличить объем потока углеводородов в эксплуатационную скважину. Углекислый газ, который действует как растворитель, снижая вязкость нефти, является одним из наиболее эффективных и наименее дорогостоящих смешивающихся газов. В процессе напуска смешивающегося диоксида углерода, как правило, диоксид углерода находится в жидкой и/или сверхкритической фазе.

Напуск смешивающегося диоксида углерода, в то же время, может быть сопряжен с рядом недостатков. Одной главной проблемой является недостаточный смыв подземного пласта. Недостаточный смыв происходит тогда, когда газ, закачиваемый в резервуар в процессе напуска смешивающегося диоксида углерода, начинает протекать через пути наименьшего сопротивления в следствие низкой вязкости газа, минуя тем самым значительные части породы. Когда газ обходит значительные части породы, меньший объем сырой нефти приходит в контакт с газом, что уменьшает вероятность того, что газ снизит вязкость нефти. Таким образом, подразумевается, что газ, закачиваемый в процессе напуска смешивающегося диоксида углерода, предназначен для «смыва» сырой нефти в направлении эксплуатационной скважины за счет понижения вязкости нефти. Однако, когда газ не приходит в контакт с большей частью сырой нефти, находящейся в подземном пласте, большая часть сырой нефти в подземном пласте остается позади, приводя к недостаточному смыву. В добавок, из-за низкой плотности газа нагнетаемый газ может подниматься до верха породы и «блокировать» участки породы, приводя к раннему прорыву газа в эксплуатационную скважину, оставляя меньший объем газа в пределах подземного пласта для контакта с сырой нефтью, опять же тем самым уменьшая вероятность того, что газ будет снижать вязкость нефти.

Для повышения эффективности процесса напуска смешивающегося диоксида углерода было высказано предположение, что вспенивающий агент или поверхностно-активное вещество могут быть включены в технологию, чтобы способствовать образованию пены в породе. Пена может достигать кажущейся вязкости, от 100 до 1000 раз большей, чем нагнетаемого газа, таким образом, пена может замедлять поток газа в той части подземного пласта, который ранее уже был смыт. Другими словами, пена может служить для блокирования объемов подземного пласта, по которым газ может идти в обход, тем самым уменьшая тенденцию к его утеканию через высоко проницаемые разрывы, трещины или слои породы, и направляя его в сторону ранее не смытых участков подземного пласта. В этой связи, пена может заставить газ выводить извлекаемые углеводороды из менее истощенных участков нефтеносного коллектора по направлению к эксплуатационной скважине.

Поверхностно-активные вещества, используемые при создании пены для процессов напуска смешивающегося диоксида углерода, тем не менее, страдали рядом недостатков. Например, традиционные поверхностно-активные вещества, такие как этокси-сульфаты, могут образовывать эмульсии по типу масла в воде, которые трудно разрушаются. Эмульсии могут привести к перманентному повреждению породы, необратимо забивая отверстия пор. Кроме того, при образовании данные эмульсии могут быть весьма трудоемкими при разделении или «разрушении» и могут требовать дорогостоящих решений для восстановления. Еще одна проблема, сопутствующая предшествующим поверхностно-активным веществам, заключалась в выборе анионных поверхностно-активных веществ, которые обладают высокой афинностью к почвенным камням в нефтеносном коллекторе, например, к карбонатам. Поверхностно-активные вещества с высокой афинностью к почвенным камням могут адсорбироваться в почвенных камнях, что приводит к потере поверхностно-активного вещества. В отсутствие поверхностно-активного вещества имеется меньшая вероятность образования пены в нефтеносном коллекторе, также приводящая к преждевременному прорыву и недостаточному смыву, как обсуждалось выше.

Сущность изобретения

Варианты исполнения настоящего изобретения включают неионогенное поверхностно-активное вещество, способ получения неионогенного поверхностно-активного вещества и способ добычи сырой нефти из подземного пласта с помощью неионогенного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению.

Настоящее изобретение предусматривает, помимо всего прочего, способ добычи сырой нефти из подземного пласта, в который проникает, по меньшей мере, одна нагнетательная скважина и одна эксплуатационная скважина, который включает введение неионогенного поверхностно-активного вещества в составе диоксида углерода в подземный пласт, где неионогенное поверхностно-активное вещество получают по реакции алкоксилирования с двойным цианидметаллическим катализатором первого эпоксида, где второй эпоксид отличается от первого эпоксида, и где разветвленный алифатический спирт имеет в своем составе от 3 до 9 атомов углерода; и добычу сырой нефти из подземного пласта через эксплуатационную скважину. Введение неионогенного поверхностно-активного вещества может включать формирование пены с помощью неионогенного поверхностно-активного вещества в составе диоксида углерода и разбавителя; и введение пены на основе неионогенного поверхностно-активного вещества в составе диоксида углерода и разбавителя в подземный пласт.

Неионогенное поверхностно-активное вещество может характеризоваться полидисперсностью в пределах от 1,01 до 1,10. Разветвленный алифатический спирт может иметь в своем составе от 6 до 8 атомов углерода. Первый эпоксид может быть выбран из группы, состоящей из пропиленоксида, бутиленоксида, гексеноксида, октеноксида и их сочетания. Второй эпоксид может быть представлен этиленоксидом. В одном варианте исполнения первым эпоксидом является пропиленоксид, а вторым эпоксидом является этиленоксид, а на первой стадии реакции алкоксилирования пропиленоксид добавляется к разветвленному алифатическому спирту, и на второй стадии реакции алкоксилирования добавляется этиленоксид, чтобы получить неионогенное поверхностно-активное вещество.

Неионогенное поверхностно-активное вещество может содержать пропиленоксид, в качестве первого эпоксида, где реакция алкоксилирования может отличаться молярным соотношением в диапазоне от 1,5 до 10 моль пропиленоксида на моль разветвленного алифатического спирта. Неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению может содержать этиленоксид в качестве второго эпоксида, где реакция алкоксилирования отличается молярным соотношение в диапазоне от 1,5 до 40 моль этиленоксида на моль разветвленного алифатического спирта.

Неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению может быть использовано как часть пены для применения в интенсифицированной добыче сырой нефти. Пример такой пены включает неионогенное поверхностно-активное вещество, диоксид углерода в жидкой или сверхкритической фазе, и разбавитель, где неионогенное поверхностно-активное вещество способствует получению пены, образованной из диоксида углерода и разбавителя.

Настоящее изобретение также включает способ использования неионогенного поверхностно-активного вещества, полученного с помощью двойного цианидметаллического катализатора для использования в интенсифицированной добыче сырой нефти. Технология, которая включает получение неионогенного поверхностно-активного вещества, где неионогенное поверхностно-активное вещество получают по реакции алкоксилирования с двойным цианидметаллическим катализатором первого эпоксида, где второй эпоксид отличается от первого эпоксида, и где разветвленный алифатический спирт имеет в своем составе от 3 до 9 атомов углерода; а также введение неионогенного поверхностно-активного вещества в подземный пласт в процессе интенсифицированной добычи сырой нефти.

Приведенное выше описание сущности настоящего изобретения не направлено на описание каждого раскрытого варианта исполнения или каждого способа осуществления настоящего изобретения. Нижеследующее описание, в частности, служит примером для показательных вариантов осуществления. В нескольких местах по всей заявке приводятся указания в виде списков примеров, примеры в которых могут быть использованы в различных сочетаниях. В каждом случае перечисленный список служит лишь в качестве показательной подборки и не должен восприниматься в качестве исчерпывающего перечня.

Определения

В данном контексте, «один», «по меньшей мере, один» и «один или более» применяются как взаимозаменяемые. Термины «состоит из», «включает» и вариации из данных слов не имеют исчерпывающего значения, где данные термины появляются в описании и формуле изобретения. Так, например, пена, которая состоит из «одного» неионогенного поверхностно-активного вещества, может интерпретироваться с обозначением пены, которая включает «одно или более» неионогенное поверхностно-активное вещество. В добавок, термин «состоящий из», который является синонимом «включающий» или «содержащий», является собирательным, допускающим поправки, и не исключает дополнительные неучтенные элементы или стадии метода.

В данном контексте, термин «и/или» обозначает один, более одного или все из перечисленных элементов.

Также в данном контексте, перечисление диапазонов чисел посредством предельных значений включает все числа, объединенные в какую-либо категорию в пределах данного диапазона (например, диапазон от 1 до 5 включает 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5 и т.д.).

В данном контексте, термин «разбавитель» может включать в себя, к примеру, воду, соляной раствор, реликтовую воду, наземную воду, дистиллированную воду, газированную воду, морскую воду и их сочетания. Для краткости, слово «разбавитель» будет использовано в данном контексте, когда следует понимать, что один или более из терминов «вода», «соляной раствор», «реликтовая вода», «наземная вода», «дистиллированная вода», «газированная вода» и/или «морская вода» могут быть использованы как взаимозаменяемые.

В данном контексте, «поверхностно-активное вещество» относится к химическому соединению, которое понижает поверхностное натяжение между двумя жидкостями.

В данном контексте, «дисперсия» относится к системе, в которой частицы любой природы (например, твердые, жидкие или газообразные) диспергируют в непрерывной фазе различного состава (или состояния). Примеры дисперсии могут включать эмульсии и пены.

В данном контексте, «эмульсия» относится к смеси двух несмешивающихся компонентов, в которой одна жидкость (диспергированная фаза) диспергирована в другой (непрерывная фаза).

В данном контексте, «пена» относится к дисперсии газа, жидкости или сверхкритической жидкости (где фаза может изменяться в зависимости от условий процесса) в жидкости.

В данном контексте, «неионогенное поверхностно-активное вещество» относится к поверхностно-активному веществу, в котором молекулы, образующие поверхностно-активное вещество, не заряжены.

В данном контексте, «сырая нефть» относится к встречающейся в природе горючей жидкости, состоящей из сложной смеси углеводородов различных молекулярных весов и других жидких органических соединений, которые находятся в подземных пластах под поверхностью Земли.

В данном контексте, «сверхкритическая фаза» обозначает плотный газ, который поддерживается при точке выше его критической температуры (температура, выше которой он не может быть сжижен под давлением).

В данном контексте, «точка помутнения» раствора, включающего неионогенное поверхностно-активное вещество настоящего изобретения, представляет собой температуру, при которой неионогенное поверхностно-активное вещество более полностью не растворяется, осаждаясь в виде второй фазы, придавая раствору замутненный вид.

Краткое описание фигур

Фиг. 1 представляет схематический вид ячейки Давление-Объем-Температура с аккумуляторной системой для измерения значения точки помутнения в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг. 2 представляет величину давления, соответствующую точке помутнения для примера 1 и примера сравнения А для неионогенного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению.

Фиг. 3 представляет величину давления, соответствующую точке помутнения для примера 2 и примера сравнения В для неионогенного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению.

Фиг. 4 представляет диаграмму зависимости падения давления от времени для примера сравнения В и неионогенного поверхностно-активного вещества в примере 2 по настоящему изобретению.

Подробное описание изобретения

Варианты исполнения настоящего изобретения включают неионогенное поверхностно-активное вещество для интенсифицированной добычи сырой нефти, где неионогенное поверхностно-активное вещество получают по реакции алкоксилирования с двойным цианидметаллическим катализатором первого эпоксида, где второй эпоксид отличается от первого эпоксида, и где разветвленный алифатический спирт имеет в своем составе от 3 до 9 атомов углерода. Неионогенное поверхностно-активное вещество может быть использовано как часть пены для повышения добычи сырой нефти. Пена может включать неионогенное поверхностно-активное вещество, диоксид углерода (СО₂) в жидкой или сверхкритической фазе, и разбавитель, где неионогенное поверхностно-активное вещество способствует образованию пены из диоксида углерода, разбавителя и неионогенного поверхностно-активного вещества.

Диоксид углерода является плохим растворителем и, в целом, только дорогостоящие неионогенные поверхностно-активные вещества, содержащие такие элементы, как фтор и/или кремний, являются растворимыми в нем. В отличие от подобных дорогостоящих неионогенных поверхностно-активных веществ, неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению синтезируют с участием катализатора на основе двойного цианида металла (ДЦМ), который позволяет получить неионогенное поверхностно-активное вещество, которое растворимо в диоксиде углерода при температуре и давлении, которые обычно характерны для подземных пластов, из которых осуществляют интенсифицированную добычу нефти. Примеры таких температур и давлений, характерных для подземных пластов, включают значения температуры в пределах от 40 до 110°С и значения давления в пределах от 8300 (1200 фунтов на квадратный дюйм (psi)) до 55000 (8000 psi) кПа. К удивлению, неионогенные поверхностно-активные вещества, применяемые в настоящем изобретении, могут оставаться растворимыми в диоксиде углерода при таких низких давлениях (например, 8300 кПа), что позволяет использовать их в менее глубоких подземных пластах. Кроме того, повышенная растворимость в диоксиде углерода неионогенных поверхностно-активных веществ, используемых в настоящем изобретении, позволяет неионогенному поверхностно-активному веществу оставаться в фазе диоксида углерода дольше, тем самым позволяя неионогенному поверхностно-активному веществу проникать глубже в подземный пласт.

Для различных вариантов исполнения диоксид углерода, используемый в интенсифицированной добыче сырой нефти, может присутствовать в виде жидкости, газа или сверхкритической фазы. Согласно мнению специалистов в данной области, диоксид углерода присутствует в жидкой фазе под действием давления 1072 фунтов на квадратный дюйм, температура при этом ниже 31 градуса по Цельсию (°С). В дополнение, диоксид углерода может переходить в сверхкритическую фазу при давлении 1072 фунтов на квадратный дюйм (psi) и при возрастании температуры более 31°С. В вариантах исполнения настоящего изобретения, диоксид углерода, вводимый в подземный пласт, может подаваться через трубопровод, давление в котором составляет от 1400 psi до 3500 psi, а температура колеблется от 25 до 90°С.

Таким образом, следует понимать, что диоксид углерода, используемый в процессе интенсифицированной добычи сырой нефти, может циркулировать между одной или более из жидких фаз или сверхкритической фазой. Таким образом, неионогенное поверхностно-активное вещество, разбавитель и диоксид углерода образуют то, что в широком смысле данного слова может быть названо дисперсией, которая может объединять пену и/или эмульсию. Для удобства чтения, термин «пена» будет использован в настоящем изобретении для поддержания последовательности, однако следует понимать, что в различных точках в процессе эксплуатации диоксид углерода может находиться в различных фазах (например, жидкой, газовой, сверхкритической), посему, точная форма дисперсии, образованной в присутствии неионогенного поверхностно-активного вещества, разбавителя и диоксида углерода, может быть представлена в форме пены или может быть представлена в форме эмульсии или в какой-либо промежуточной форме.

Как обсуждалось ранее, проблема интенсифицированной добычи сырой нефти заключается в том, что диоксид углерода, вводимый непосредственно в подземный пласт, имеет низкую вязкость, и в результате чего утекает через участки высокой проницаемости в нефтеносной породе и оставляет позади большие объемы нефти. Тем самым, вместо распределения через подземный пласт, диоксид углерода обнаруживает наиболее быстрый путь сквозь породу. Если, однако, было бы устроено так, что диоксид углерода имел бы большую вязкость, то он мог быть подвергнут распространению и замедлению, тем самым приходя в контакт с большими массами подземного пласта. Это бы привело к более плотному контакту диоксида углерода с сырой нефтью в подземном пласте.

Для решения данной проблемы, неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению позволяет образовывать пену из диоксида углерода и разбавителя. Структура неионогенного поверхностно-активного вещества помогает снизить межфазное натяжение между диоксидом углерода и разбавителем, что способствует созданию пены. При образовании в подземном пласте пены способствует увеличению времени пребывания диоксида углерода и помогает распространять диоксид углерода через подземный пласт. При контакте с сырой нефтью диоксид углерода может абсорбироваться сырой нефтью, что делает ее менее вязкой, помимо прочих желаемых свойств.

Для создания пены для управления охватом площади и мобильностью в процессе интенсифицированной добычи сырой нефти, было определено, что в некоторых случаях желательно вводить поверхностно-активное вещество, растворенное в диоксиде углерода. Неионогенные поверхностно-активные вещества настоящего изобретения демонстрируют растворимость в диоксиде углерода при температурах и давлениях, обычно встречающихся в подземных пластах, подвергаемых интенсифицированной добыче сырой нефти. К удивлению, неионогенные поверхностно-активные вещества настоящего изобретения, синтезированные в присутствии ДЦМ-катализатора, в сравнении с катализатором гидроксида калия, обеспечивают существенное различие в растворимости диоксида углерода. В частности, была обнаружена корреляция между катализатором, используемым при синтезе неионогенных поверхностно-активных веществ настоящего изобретении, и их растворимостью в диоксиде углерода (СО₂).

Неионогенное поверхностно-активное вещество настоящего изобретения получают путем реакции алкоксилирования в присутствии ДЦМ-катализатора первого эпоксида, где второй эпоксид отличается от первого эпоксида, и где разветвленный алифатический спирт имеет в своем составе от 3 до 9 атомов углерода. Как уже обсуждалось в данном описании, в вариантах исполнения настоящего изобретения используют алифатический разветвленный спирт. Предпочтительно, чтобы алифатический разветвленный спирт представлял собой ациклический и одноатомный первичный спирт. Предпочтительно, чтобы разветвленный алифатический спирт имел в своем составе от 3 до 9 атомов углерода, а также в большей степени предпочтительно, имел от 6 до 8 атомов углерода. Использование смеси алифатических разветвленных спиртов для создания неионогенных поверхностно-активных веществ настоящего изобретения является также возможным. Выбор числа атомов углерода, связанных с разветвленной структурой, может быть сделан на основании целевого назначения пены, в особенности температуры и/или давления в подземном пласте, в котором пена будет использоваться.

Для различных вариантов исполнения, неионогенное поверхностно-активное вещество может включать реакцию алкоксилирования, подразделяемую на первую стадию и вторую стадию. Первая стадия включает алкоксилирование спирта, относящегося к группе алифатических разветвленных спиртов, с первым эпоксидом с получением промежуточного соединения. Вторая стадия включает алкоксилирование промежуточного соединения вторым эпоксидом, отличным от первого эпоксида для того, чтобы образовать неионогенное поверхностно-активное вещество. Так, например, на первой стадии реакции алкоксилирования первый эпоксид может быть добавлен к спирту, относящемуся к группе алифатических разветвленных спиртов, способом, характерным для блочного процесса (по сравнению со способом, характерным для статистического процесса), что далее сопровождается добавлением второго эпоксида способом, характерным для блочного процесса. Другими словами, алкоксилирование спирта, относящегося к группе алифатических разветвленных спиртов, с первыми эпоксидом приводит к образованию первой субъединицы гомополимера (например, первого блока), ковалентно соединенного с алифатическим разветвленным спиртом. Данное промежуточное соединение затем может быть подвергнуто алкоксилированию со вторым эпоксидом (эпоксидная структура, отличная от первого эпоксида) с образованием второй гомополимерной субъединицы (например, второй блок) в составе промежуточного соединения, тем самым, образующей неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению.

В реакции алкоксилирования используется ДЦМ-катализатор как на первой стадии, так и на второй стадии реакции алкоксилирования с получением неионогенного поверхностно-активного вещества, используемого в настоящем описании. Разнообразные ДЦМ-катализаторы могут быть использованы в реакции алкоксилирования. К примеру, приемлемые ДЦМ-катализаторы могут быть получены путем реакции водных растворов солей металлов и цианидов металлов, либо цианидов металлов сложных кислот с образованием ДЦМ-катализатора в форме осадка.

Примеры подходящих ДЦМ-катализаторов для реакции алкоксилирования по настоящему изобретению могут быть найдены, к примеру, в патентных публикациях U.S. 2011/0083846 и 2005/0170991, в частности, оба из которых приводятся в данном контексте в виде ссылки. Конкретные примеры подходящих ДЦМ-катализаторов включают, но не ограничиваются, ARCOL Catalyst 3 - ДЦМ-катализатор доступный от Фирмы Bayer Material Science AG (Леверкузен, Германия). Для проведения реакции, ДЦМ-катализатор может быть добавлен к разветвленному спирту. Посредством пониженного давления (например, <100 мбар) и/или посредством повышения температуры (от 30 до 150°С), вода, еще присутствующая в смеси, может быть удалена. После этого создают инертные условия с применением инертных газов (например, азота) и первый эпоксид, а затем второй эпоксид, добавляются постадийно, как озвучивалось в данном описании, при температуре от 60 до 180°С. Как правило, это от 250 м.д. до 1000 м.д. катализатора, в расчете на смесь, задействованную в реакции алкоксилирования. Времена реакции на каждой стадии реакции алкоксилирования могут зависеть от желаемой степени алкоксилирования, а также от скорости реакции алкоксилирования (которая, в свою очередь, зависит от температуры, давления, количества катализатора и природы реагентов).

На первой стадии реакции алкоксилирования алифатический разветвленный спирт и ДЦМ-катализатор вводят в реакторную систему и подвергают взаимодействию в инертных условиях (например, в атмосфере азота). Спирт, относящийся к группе алифатических разветвленных спиртов, реагирует с первым эпоксидом с образованием промежуточного соединения. Второй эпоксид добавляется в реакторную систему на второй стадии реакции алкоксилирования, где второй эпоксид, отличный от первого эпоксида, вступает в реакцию с промежуточным соединением в присутствии катализатора в инертных условиях с образованием неионогенного поверхностно-активного вещества. Тот же ДЦМ-катализатор может быть представлен в каждой из реакций алкоксилирования. При желании дополнительное количество катализатора может быть добавлено в процессе реакции алкоксилирования.

Для настоящего изобретения, первый эпоксид отбирают из группы, состоящей из пропиленоксида, бутиленоксида, гексеноксида, октеноксида и их сочетания. Второй эпоксид может быть представлен этиленоксидом. Как обсуждалось выше, второй эпоксид, отличается от первого эпоксида при образовании неионогенного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению. Так, например, когда первый эпоксид представлен пропиленоксидом, второй эпоксид не может быть также представлен пропиленоксидом.

В предпочтительном варианте исполнения первый эпоксид является пропиленоксидом, а второй эпоксид является этиленоксидом. Для данного варианта исполнения, на первой стадии реакции алкоксилирования добавляется пропиленоксид к разветвленному алифатическому спирту, а на второй стадии реакции алкоксилирования добавляется этиленоксид для получения неионогенного поверхностно-активного вещества. Например, по ходу первой стадии, когда первый эпоксид представлен пропиленоксидом, реакция алкоксилирования может характеризоваться мольным соотношением в пределах от 1,5 до 10 моль пропиленоксида на моль разветвленного алифатического спирта. Предпочтительно, чтобы по ходу первой стадии, когда первый эпоксид представлен пропиленоксидом, реакция алкоксилирования могла характеризоваться мольным соотношением пропиленоксида и разветвленного алифатического спирта в пределах от 3:1,0 до 7:1,0 моль. По ходу второй стадии, когда второй эпоксид представлен этиленоксидом, реакции алкоксилирования характеризуется мольным соотношением в пределах от 1,5 до 40 моль этиленоксида на моль разветвленного алифатического спирта. Предпочтительно, чтобы по ходу второй стадии, когда второй эпоксид представлен этиленоксидом, реакция алкоксилирования характеризовалась мольным соотношением в пределах от 7 до 16 моль этиленоксида на моль разветвленного алифатического спирта. Частные примеры данной второй стадии реакции алкоксилирования включают задействование мольного соотношения этиленоксида и разветвленного алифатического спирта, равного 9:1 моль, либо задействование мольного соотношения этиленоксида и разветвленного алифатического спирта, равного 14:1 моль.

Неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению представлено водорастворимым компонентом и растворимым в диоксиде углерода (водонерастворимым) компонентом. Не стремясь ограничиваться рамками теории, принимают, что пропиленоксид, используемый при получении неионогенного поверхностно-активного вещества, вместе с разветвленным алифатическим спиртом, позволяет получить растворимый в диоксиде углерода (водонерастворимый) компонент неионогенного поверхностно-активного вещества, в то время как этиленоксид, используемый при получении неионогенного поверхностно-активного вещества, позволяет получить водорастворимый компонент неионогенного поверхностно-активного вещества. Для модификации растворимых в диоксиде углерода и/или водорастворимых участков, изменения мольных количеств пропиленоксида и этиленоксида, используемых в неионогенном поверхностно-активном веществе, и/или используемого низкомолекулярного разветвленного алифатического спирта, могут быть предприняты.

Для того, чтобы поверхностно-активное вещество было растворимым в диоксиде углерода, предпочтительно, чтобы алифатический спирт был разветвленными, где разветвленность означает присутствие, по меньшей мере, одного ответвления (т.е. олигомерного отвода от главной цепи) в алкильной цепи. Не стремясь ограничиваться рамками теории, принимают, что наличие ответвления в алкильной цепи снижает взаимодействие неионогенных поверхностно-активных агентов друг с другом (например, предотвращая их упаковывание друг с другом) и тем самым допуская более сильную сольватацию поверхностно-активного вещества молекулами СО₂.

Кроме того, реакция алкоксилирования с использованием ДЦМ-катализатора позволяет получить неионогенное поверхностно-активное вещество, приводимое в настоящем описании, характеризующееся узким диапазоном полидисперсности. В разнообразных вариантах исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество, приводимое в настоящем описании, может характеризоваться полидисперсностью в пределах от 1,01 до 1,10. Полидисперсность может быть определена посредством методов, известных специалистам в данной области техники, например, посредством гель-хроматографии (эксклюзионной).

В различных вариантах исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему описанию может обладать точкой помутнения в диапазоне от температуры, свойственной подземному пласту, до 30°С выше температуры подземного пласта, в котором пена должна быть использована. В некоторых вариантах исполнения выбор неионогенного поверхностно-активного вещества по настоящему описанию включает в себя выбор поверхностно-активного вещества с точкой помутнения в диапазоне от 10 до 20°С выше температуры подземного пласта, в котором пена должна быть использована.

Варианты исполнения настоящего изобретения включают способ добычи сырой нефти из подземного пласта, через который проходит, по меньшей мере, одна нагнетательная скважина и одна добывающая скважина. Для различных вариантов исполнения способ включает получение неионогенного поверхностно-активного вещества и введение неионогенного поверхностно-активного вещества в диоксиде углерода в подземный пласт по нагнетательной скважине. К примеру, разбавитель может быть введен в породу с последующим введением неионогенного поверхностно-активного вещества с диоксидом углерода по нагнетательной скважине для образования пены.

В качестве альтернативного примера, также можно вводить неионогенное поверхностно-активное вещество с разбавителем в подземный пласт по нагнетательной скважине с последующей инжекцией диоксида углерода в подземный пласт (т.е. диоксид углерода вводят после того, как неионогенное поверхностно-активное вещество с разбавителем введено в подземный пласт) для получения пены. Помимо прочего, в некоторых вариантах исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество может быть введено в нефтеносный коллектор как с разбавителем, так и с диоксидом углерода, для образования пены, где неионогенное поверхностно-активное вещество может быть включено в состав либо диоксида углерода и/или разбавителя. Пена также может быть образована непосредственно перед введением в подземный пласт путем размешивания разбавителя и неионогенного поверхностно-активного вещества и введения их в подземный пластовый резервуар. Прочие способы образования пены внутри подземного пласта, описаны в патенте U.S. № 4380266, который включен в данном документе в форме ссылки.

В различных вариантах исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество, описание которого приводится в данном документе, может быть включено в количестве, по меньшей мере, 0,01 массовых процента при растворении непосредственно в фазе диоксида углерода в расчете на вес диоксида углерода. В дополнительном варианте исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество по настоящему описанию может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 0,05 массовых процента при растворении непосредственно в фазе диоксида углерода в расчете на вес диоксида углерода. В другом варианте исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 0,5 массовых процента при растворении непосредственно в фазе разбавителя в расчете на вес разбавителя. В дополнительном варианте исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 1,0 массовый процент при растворении непосредственно в фазе разбавителя в расчете на вес разбавителя. Помимо прочего, неионогенное поверхностно-активное вещество может быть включено в пену по настоящему описанию в диапазоне от 0,03 до 5,0 массовых процента в пересчете на общий вес композиции, используемой, чтобы получить пену. В другом варианте исполнения неионогенное поверхностно-активное вещество может быть включено в композицию по настоящему описанию в пределах от 0,05 до 2,0 массовых процента в пересчете на общий вес композиции, используемой, чтобы получить пену. Возможно рассмотрение других диапазонов.

Диоксид углерода является неконденсируемым газом (например, газ, который не без усилия может быть сконденсирован путем охлаждения) в составе пены. По оценке специалистов в данной области техники, при данной температуре сырой нефти, неконденсируемый газ может становиться смешиваемым с сырой нефтью при давлении выше известного, как минимальное давление смешиваемости. Выше данного давления, рассматриваемый «неконденсируемый» газ может достигать состояния жидкой фазы либо сверхкритической фазы, обладающей характеристиками как газов, так и жидкостей. С применением процессов интенсифицированной добычи сырой нефти, в которых используются неконденсируемые газы при условии смешения, можно вызвать проток сырой нефти по направлению к производственной скважине, потому как неконденсируемый газ выступает в роли растворителя, тем самым, существенно растворяя или «увеличивая объем» сырой нефти (например, увеличивая объем сырой нефти путем растворения в сырой нефти) с целью снижения вязкости нефти (например, приводя к понижению вязкости сырой нефти). Используемый в данном контексте термин «растворение» в сырой нефти относится к процессу, в котором диоксид углерода в составе пены переходит в состояние раствора с сырой нефтью. Поскольку относительно сырой нефти диоксид углерода имеет низкую вязкость, вязкость сырой нефти будет снижаться по мере того, как диоксид углерода растворяется в сырой нефти. Помимо прочего, вязкость является мерой сопротивления жидкости течению. Таким образом, допуская растворение диоксида углерода в составе пены в сырой нефти в подземном пласте для достижения пониженной вязкости сырой нефти удается добиться того, что сырая нефть будет течь более легко, чем в случае если диоксид углерода не был бы растворен в сырой нефти. При понижении вязкости сырая нефть может поступать в эксплуатационную скважину, соединенную с подземным пластом для добычи сырой нефти. Другими словами, сырую нефть, обладающую пониженной вязкостью, можно добывать из подземного пласта из эксплуатационной скважины.

Хотя описанные в данном документе варианты исполнения включают диоксид углерода в качестве неконденсируемого газа в композициях по настоящему изобретению, по оценке специали