Применение неионных поверхностно-активных веществ, растворимых в диоксиде углерода, для повышения нефтедобычи

Применение неионных поверхностно-активных веществ, растворимых в диоксиде углерода, для повышения нефтедобычи

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Варианты осуществления настоящего изобретения направлены на повышение нефтедобычи; более конкретно, варианты осуществления направлены на применение неионных поверхностно-активных веществ, растворимых в диоксиде углерода, для повышения нефтедобычи.

Уровень техники

Для повышения добычи углеводородов из подземных формаций, в которых углеводороды не протекают больше под действием естественных сил, применяют разнообразные технологии. Такие технологии, среди прочего, могут включать нагнетание воды и/или последующее заводнение смешиваемым диоксидом углерода. Нагнетание воды может быть полезным для добычи некоторых углеводородов, однако, только примерно треть углеводородов добывается с использованием этой технологии. Как правило, после процедур нагнетания воды, как таковых, следуют процедуры заводнения смешиваемым диоксидом углерода. Заводнение смешиваемым диоксидом углерода может осуществляться с помощью смешиваемого газа для понижения вязкости сырой нефти, присутствующей в подземной формации, для увеличения потока углеводородов в промысловую скважину. Диоксид углерода, который действует в качестве растворителя для понижения вязкости сырой нефти, является одним из наиболее эффективных и наименее дорогостоящих смешиваемых газов. В течение процедуры заводнения смешиваемым диоксидом углерода, диоксид углерода находится в жидкой и/или сверхкритической фазе.

Однако заводнение смешиваемым диоксидом углерода может сопровождаться рядом проблем. Одна из главных встречающихся проблем представляет собой плохое продвижение в подземной формации. Плохое продвижение происходит, когда газ, нагнетаемый в резервуар в течение процесса заводнения смешиваемым диоксидом углерода, протекает по путям наименьшего сопротивления из-за низкой вязкости газа, таким образом, обходя значительные части формации. Когда газ обходит значительные части формации, в контакт с газом вступает меньшее количество сырой нефти, уменьшая вероятность того, что газ уменьшит вязкость сырой нефти. Таким образом, газ, нагнетаемый в течение процесса заводнения смешиваемым диоксидом углерода, как считается, "продвигает" сырую нефть в направлении промысловой скважины посредством понижения вязкости сырой нефти. Однако когда газ не вступает в контакт с большой частью сырой нефти, содержащейся в подземной формации, большая часть сырой нефти в подземной формации остается позади него, вызывая плохое продвижение. В дополнение к этому, из-за низкой плотности газа, нагнетаемый газ может подниматься в верхнюю часть формации и "перескакивать" части формации, приводя к раннему прорыву газа в промысловой скважине, оставляя меньше газа в подземной формации для вступления в контакт с сырой нефтью, опять же, понижая вероятность того, что газ будет понижать вязкость сырой нефти.

Для повышения эффективности процесса заводнения смешиваемым диоксидом углерода предложено, чтобы вспенивающий агент или поверхностно-активное вещество включалось в способ, чтобы помочь генерировать дисперсию в формации. Дисперсия может генерировать видимую вязкость примерно в 100 - примерно в 1000 раз большую, чем для нагнетаемого газа, по этой причине, дисперсия может ингибировать протекание газа в ту часть подземной формации, в которой ранее уже было осуществлено продвижение. Другими словами, дисперсия может служить для блокировки объемов подземной формации, через которые происходит короткое замыкание газа, тем самым понижая его тенденцию к каналированию через имеющие высокую проницаемость разломы, трещины или пласты и направляя его в направлении частей подземной формации не подвергавшихся ранее воздействию продвижения. Дисперсия как таковая может заставить газ продвигать добываемые углеводороды из менее обедненных частей резервуара в направлении промысловой скважины.

Другая проблема, встречающаяся для поверхностно-активных веществ, известных из литературы, представляет собой выбор анионных поверхностно-активных веществ, которые имеют высокое сродство к породам формации в резервуаре, например, к карбонату. Поверхностно-активные вещества с высоким сродством к породам формации, могут адсорбироваться в породах формации, что приводит к потерям поверхностно-активного вещества. Без присутствия поверхностно-активного вещества, имеется меньшая вероятность образования дисперсии в резервуаре, что также приводит к раннему прорыву и плохому продвижению, как обсуждается в настоящем документе.

Сущность изобретения

Варианты осуществления настоящего изобретения включают дисперсию для повышения нефтедобычи и способ использования дисперсии для извлечения сырой нефти из подземной формации при операции повышения нефтедобычи. Дисперсия для повышения нефтедобычи содержит диоксид углерода (CO₂) в жидком или сверхкритическом состоянии; разбавитель и неионное поверхностно-активное вещество, получаемое посредством реакции алкоксилирования первого эпоксида, второго эпоксида, отличного от первого эпоксида, и первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода C4 (четыре атома углерода) - C30 (тридцать атомов углерода) разветвленного алкилмоноамина, где неионное поверхностно-активное вещество способствует образованию дисперсии, образованной из диоксида углерода и разбавителя.

Реакция алкоксилирования, используемая для получения неионного поверхностно-активного вещества, имеет первый эпоксид, выбранный из группы, состоящей из пропиленоксида, бутиленоксида, 1-гексеноксида, 2-гексеноксид, 1-октеноксида и изобутиленоксида. Второй эпоксид представляет собой этиленоксид. В одном из вариантов осуществления, первый эпоксид представляет собой пропиленоксид, а второй эпоксид представляет собой этиленоксид. Разветвленный алкилмоноамин может представлять собой PRIMENE™ TOA. Разветвленный алкилмоноамин может представлять собой PRIMENE™ 81-R.

Неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению может иметь пропиленоксид в качестве первого эпоксида, где реакция алкоксилирования может иметь молярное отношение пропиленоксида к разветвленному алкилмоноамину в пределах от 1,5:1,0 моль до 10:1,0 моль. Неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению может иметь этиленоксид в качестве второго эпоксида, где реакция алкоксилирования имеет молярное отношение этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину в пределах от 3,0: 1,0 моль до 40,0: 1,0 моль. Другое молярное отношение включает ситуацию, где реакция алкоксилирования использует молярное отношение этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину 12,0:1,0 моль. Другое молярное отношение включает ситуацию, где реакция алкоксилирования использует молярное отношение этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину 16,0:1,0 моль.

Способ добычи сырой нефти из подземной формации, через которую проходит, по меньшей мере, одна нагнетательная скважина и одна промысловая скважина, может включать образование дисперсии из диоксида углерода и разбавителя в подземной формации с помощью неионного поверхностно-активного вещества, получаемого с помощью реакции алкоксилирования первого эпоксида, второго эпоксида, отличного от первого эпоксида, и первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода C4-C30 разветвленного алкилмоноамина; и извлечение сырой нефти из подземной формации из промысловой скважины. Способ может включать предоставление возможности диоксида углерода в дисперсии для растворения в сырой нефти в подземной формации, для получения пониженной вязкости сырой нефти; и извлечение сырой нефти, имеющей пониженную вязкость, из подземной формации.

Дисперсия может быть получена с помощью ряда различных технологий. Например, неионное поверхностно-активное вещество может нагнетаться вместе с разбавителем в подземную формацию через нагнетательную скважину. Нагнетание неионного поверхностно-активного вещества вместе с разбавителем в подземную формацию может включать нагнетание диоксида углерода в подземную формацию после нагнетания в подземную формацию неионного поверхностно-активного вещества вместе с разбавителем. Можно также нагнетать разбавитель в подземную формацию с последующим нагнетанием в подземную формацию поверхностно-активного вещества, растворенного в диоксиде углерода, с тем, чтобы сформировать дисперсию.

Приведенная выше сущность настоящего изобретения не предназначена для описания каждого описанного варианта осуществления или любого осуществления настоящего изобретения. Описание, которое следует далее, более конкретно иллюстрирует иллюстративные варианты осуществления. В некоторых местах заявки, информация подается с помощью списков примеров, эти примеры можно использовать в различных сочетаниях. В каждом варианте осуществления упомянутый список служит только в качестве репрезентативной группы и не должен интерпретироваться как эксклюзивный список.

Определения

Как используется в настоящем документе обозначения единственного числа, "по меньшей мере, один" и "один или несколько" используются взаимозаменяемо. Термины "содержит" "включает" и варианты этих слов не имеют ограничивающего значения там, где эти термины появляются в описании и формуле изобретения. Таким образом, например, дисперсия, которая содержит неионное поверхностно-активное вещество, может интерпретироваться для обозначения дисперсии, которая содержит "одно или несколько" неионных поверхностно-активных веществ. В дополнение к этому, термин "содержащий", который является синонимом "включающего" или "имеющего", является инклюзивным, открытым и не исключает дополнительные не упоминаемые элементы или стадии способа.

Как используется в настоящем документе, термин "и/или" означает один, несколько элементов или все перечисленные элементы.

Также, в настоящем документе, упоминание численных диапазонов с помощью конечных точек включает все числа, находящиеся в этом диапазоне (например, 1- 5 включает 1, 1,5, 2, 2,75, 3, 3,80, 4, 5, и тому подобное).

Как используется в настоящем документе, термин "разбавитель" может включать, например, воду, соляной раствор, реликтовую воду, поверхностную воду, дистиллированную воду, воду, обогащенную углекислотой, морскую воду и их сочетания. Для краткости, слово "разбавитель" будет использоваться в настоящем документе там, где будет понятно, что один или несколько разбавителей из "воды", "соляного раствора", "реликтовой воды", "поверхностной воды", "дистиллированной воды", "воды, обогащенной углекислотой" и/или "морской воды" могут использоваться взаимозаменяемо.

Как используется в настоящем документе, "поверхностно-активное вещество" относится к химическому соединению, которое понижает поверхностное натяжение между двумя жидкостями.

Как используется в настоящем документе, "дисперсия" относится к системе, в которой частицы любой природы (например, твердые, жидкие или газообразные) диспергированы в сплошной фазе отличной композиции (или в отличном состоянии). Примеры дисперсии могут включать эмульсию и пену.

Как используется в настоящем документе, "эмульсия" относится к смеси двух несмешиваемых жидкостей, где одна жидкость (дисперсная фаза) диспергирована в другой (сплошная фаза).

Как используется в настоящем документе, "пена" относится к дисперсии газа, жидкости или сверхкритической текучей среды (где фаза может изменяться в зависимости от условий в способе) в жидкости.

Как используется в настоящем документе, "неионное поверхностно-активное вещество" относится к поверхностно-активному веществу, где молекулы, образующие поверхностно-активное вещество, являются незаряженными.

Как используется в настоящем документе, "сырая нефть" относится к встречающейся в природе негорючей жидкости, состоящей из сложной смеси углеводородов с различными молекулярными массами и других жидких органических соединений, которые находятся в подземных формациях ниже поверхности Земли.

Как используется в настоящем документе "сверхкритическая фаза" означает плотный газ, который поддерживается выше его критической температуры (температуры, выше которой он не может быть сжижен под действием давления).

Как используется в настоящем документе, "точка помутнения" раствора, который содержит неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению, представляет собой температуру, при которой неионное поверхностно-активное вещество больше не является полностью растворимым, преципитируя как вторая фаза, придающая раствору мутный внешний вид.

Краткое описание фигур

Фиг.1 приводит схему ячейки давление-объем-температура с аккумуляторной системой для измерения значений точки помутнения в соответствии с настоящим изобретением.

Фиг.2 приводит давление точки помутнения для Примеров неионного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению.

Подробное описание

Варианты осуществления настоящего изобретения включают дисперсию для повышения нефтедобычи, где дисперсия содержит диоксид углерода (CO₂) в жидком или сверхкритическом состоянии, разбавитель и неионное поверхностно-активное вещество, получаемое с помощью реакции алкоксилирования первого эпоксида, второго эпоксида, отличного от первого эпоксида, и первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода C4-C30 разветвленного алкилмоноамина. Неионное поверхностно-активное вещество способствует образованию дисперсии диоксида углерода, разбавителя и неионного поверхностно-активного вещества. Варианты осуществления настоящего изобретения также включают способ добычи сырой нефти из подземной формации, через которую проходит, по меньшей мере, одна нагнетательная скважина и одна промысловая скважина. Способ включает образование дисперсии из диоксида углерода и разбавителя в подземной формации вместе с неионным поверхностно-активным веществом и извлечение сырой нефти из подземной формации из промысловой скважины.

Диоксид углерода представляет собой плохой растворитель и, как правило, в нем являются растворимыми только дорогостоящие неионные поверхностно-активные вещества, содержащие такие элементы как фтор и/или кремний. В отличие от этих дорогостоящих неионных поверхностно-активных веществ, неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению образуется из первичного алифатического амина, в котором атом азота аминогруппы ковалентно связанным с третичным атомом углерода C4-C30 разветвленного алкилмоноамина. Неионное поверхностно-активное вещество неожиданно является растворимым в диоксиде углерода и является относительно недорогим при получении по сравнению с поверхностно-активными веществами, содержащими такие элементы как фтор и/или кремний.

Как обсуждается в настоящем документе, проблема повышения нефтедобычи заключается в том, что диоксид углерода, нагнетаемый непосредственно в подземную формацию, имеет низкую вязкость, в результате чего он каналируется через зоны с высокой проницаемостью в нефтяном резервуаре и оставляет большую часть нефти позади себя. Таким образом, вместо распространения по подземной формации, диоксид углерода находит самый быстрый путь через формацию. Однако если диоксид углерода заставляют вести себя более вязким образом, его можно заставить распространяться и замедляться, вступая при этом в контакт с большей частью подземной формации. Это привело бы к более обширному контакту диоксида углерода с сырой нефтью в подземной формации. Для решения этой проблемы, неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению помогает получить дисперсию диоксида углерода и разбавителя. Очевидно, что диоксид углерода, используемый в способах повышения нефтедобычи, может находиться в любой одной или нескольких фазах из жидкой фазы, газовой фазы и/или сверхкритической фазы. Как таковая, дисперсия, получаемая с помощью неионного поверхностно-активного вещества, разбавителя и диоксида углерода, может также представляет собой пену и/или эмульсию. Для простоты прочтения, термин "дисперсия" будет использоваться в настоящем изобретении для краткости, но понятно, что в различных точках его использования диоксид углерода может находиться в различных фазах (например, в жидкой, газообразной, сверхкритической), следовательно, конкретная форма дисперсии может представлять собой пену или может представлять собой эмульсию или нечто среднее.

Когда она образуется в подземной формации, дисперсия помогает увеличить время пребывания диоксида углерода и распределить диоксид углерода по подземной формации. Когда он вступает в контакт с сырой нефтью, диоксид углерода может поглощаться в сырой нефти, делая ее менее вязкой, среди других желательных свойств. Структура неионного поверхностно-активного вещества помогает понизить поверхностное натяжение между диоксидом углерода и разбавителем, что помогает при создании дисперсии. Неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению дает гидрофильную часть (например, водорастворимый компонент) и CO₂-фильную часть (например, компонент, растворимый в диоксиде углерода).

Неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению получают посредством алкоксилирования первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода C4-C30 разветвленного алкилмоноамина, с помощью первого эпоксида и второго эпоксида, отличного от первого эпоксида. Второй эпоксид, используемый при образовании неионного поверхностно-активного вещества, обеспечивает гидрофильную часть, в то время как разветвленный алкилмоноамин обеспечивает для CO₂-фильную часть неионного поверхностно-активного вещества. Первый эпоксид обеспечивает как гидрофильные, так и для CO₂-фильные части неионного поверхностно-активного вещества. Для модификации CO₂-фильной части могут осуществляться изменения в низкомолекулярном сильно разветвленном гидрофобном соединении и/или первом эпоксиде. Для модификации гидрофильной части можно осуществлять модификацию типа и/или количества либо первого эпоксида, и/либо второго эпоксида, добавляемого в неионное поверхностно-активное вещество.

Чтобы поверхностно-активное вещество было растворимым в диоксиде углерода (например, CO₂-фильным), предпочтительно, чтобы алкилмоноамин был разветвленным, при этом быть разветвленным означает присутствие, по меньшей мере, одной ветви (то есть, олигомерного ответвления от главной цепи) в алкильной цепи. Хотя и не имея желания ограничиваться теорией, как предполагается, присутствие разветвления в алкильной цепи понижает взаимодействие молекул неионного поверхностно-активного вещества друг с другом (например, предотвращение их взаимной укладки), давая возможность для лучшего сольватирования поверхностно-активного вещества CO₂.

Как обсуждается в настоящем документе, варианты осуществления настоящего изобретения используют разветвленные алкилмоноамины. Конкретные примеры таких разветвленных алкилмоноаминов включают, но, не ограничиваясь этим, третичный бутиламин и "PRIMENE™ AMINES" (The Dow Chemical Company). Эти PRIMENE™ AMINES представляют собой первичные амины с третичными алкилами, в которых атом азота аминогруппы связан с третичным атомом углерода. Эти соединения продаются под торговым обозначением PRIMENE™ TOA (разветвленный C8 третичный алкил - первичный амин), PRIMENE™ JM-T (смесь разветвленных изомеров C16-C22 третичный алкил - первичных аминов), PRIMENE™ MD (метандиамин (1,8-диамино-п-метан) и PRIMENE™ 81-R (смесь разветвленных изомеров C12-C14 третичный алкил - первичных аминов). Выбор количества атомов углерода, используемых в разветвленной структуре, может выбираться на основе конечного использования дисперсии, в частности, температуры и/или давления подземной формации, в которой будут использовать дисперсию.

Для различных вариантов осуществления, получение неионного поверхностно-активного вещества может включать реакцию алкоксилирования. Специалистам в данной области понятно, что алкоксилирование амина может осуществляться с использованием нескольких способов, таких как описаны в патентах США №№ 2871266 и 3117999. В определенных случаях этого варианта осуществления реакция алкоксилирования может состоять из трех стадий. Первая стадия и вторая стадия реакции алкоксилирования включают алкоксилирование первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода разветвленного алкилмоноамина с помощью первого эпоксида, с получением промежуточного соединения. Третья стадия включает алкоксилирование промежуточного соединения с помощью второго эпоксида, отличного от первого эпоксида, с образованием неионного поверхностно-активного вещества. Так, например, на первой и второй стадиях реакции алкоксилирования первый эпоксид может добавляться к первичному алифатическому амину блочным образом (по сравнению с неупорядоченным образом), с последующим блочным добавлением второго эпоксида. Другими словами, алкоксилирование первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода разветвленного алкилмоноамина, с помощью первого эпоксида образует первую субъединицу гомополимера (например, первый блок), ковалентно присоединенную к первичному алифатическому амину. Затем это промежуточное соединение может алкоксилироваться с помощью второго эпоксида (эпоксида со структурой, отличной от первого эпоксида) с образованием второй субъединицы гомополимера (например, второго блока) на промежуточном соединении, тем самым образуя неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению.

Для различных вариантов осуществления, получение неионного поверхностно-активного вещества может включать реакцию алкоксилирования в три стадии. Для реакции алкоксилирования можно использовать кислотный катализ, катализ KOH, NaOH или аутокатализ. На первой стадии реакции алкоксилирования, разветвленный алкилмоноамин и первый эпоксид вводят в систему реакторов, и они взаимодействуют при инертных условиях (например, в атмосфере азота) и при молярном отношении 1:1. Первичный алифатический амин, ковалентно связанный с третичным атомом углерода разветвленного алкилмоноамина, взаимодействует с одним эквивалентным молем первого эпоксида с образованием промежуточного соединения моноалкоксилата.

На второй стадии, оставшиеся моли первого эпоксида добавляют в реакционную смесь вместе с катализатором. Для реакции алкоксилирования можно использовать кислотный катализ, катализ KOH или катализ NaOH. Промежуточное соединение моноалкоксилата дополнительно алкоксилируют с помощью первого эпоксида при инертных условиях с образованием алкоксилата первичного алифатического амина.

Второй эпоксид добавляют в систему реакторов в течение третьей стадии реакции алкоксилирования, где второй эпоксид, отличный от первого эпоксида, взаимодействует с алкоксилатом первичного алифатического амина в присутствии катализатора и при инертных условиях с образованием неионного поверхностно-активного вещества. Этот же катализатор может присутствовать в каждой из реакций алкоксилирования. Если это желательно, дополнительный катализатор может добавляться в течение реакции алкоксилирования.

При реакции алкоксилирования первый эпоксид может добавляться к первичному алифатическому амину блочным образом (по сравнению с неупорядоченным образом), с последующим блочным добавлением второго эпоксида. Другими словами, алкоксилирование первичного алифатического амина, ковалентно связанного с третичным атомом углерода разветвленного алкилмоноамина, с помощью первого эпоксида образует первую субъединицу гомополимера (например, первый блок), ковалентно присоединенную к первичному алифатическому амину. Это промежуточное соединение может затем алкоксилироваться с помощью второго эпоксида (со структурой эпоксид, отличной от первого эпоксида) с образованием второй субъединицы гомополимера (например, второго блока) на промежуточном соединении, с образованием при этом неионного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению.

Времена реакции для 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). Примеры соответствующих условий реакций для способов можно найти в патентах США №№ 2871266 и 3117999, оба они включаются в настоящий документ в качестве ссылок во всей их полноте.

Для настоящего изобретения, первый эпоксид может выбираться из группы, состоящей из пропиленоксида, бутиленоксида, 1-гексеноксида, 2-гексеноксида, 1-октеноксида и изобутиленоксида. Второй эпоксид предпочтительно представляет собой этиленоксид. Как описано, второй эпоксид отличается от первого эпоксида при образовании неионного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению.

В дополнительном варианте осуществления, первый эпоксид представляет собой пропиленоксид, а второй эпоксид представляет собой этиленоксид. Для этого варианта осуществления, первая и вторая стадии реакции алкоксилирования добавляют пропиленоксид к первичному алифатическому амину, а третья стадия реакции алкоксилирования добавляет этиленоксид с получением неионного поверхностно-активного вещества. Например, в течение первой и второй стадий, когда первый эпоксид представляет собой пропиленоксид, реакция алкоксилирования может иметь молярное отношение пропиленоксида к разветвленному алкилмоноамину в пределах от 1,5:1,0 моль до 10:1,0 моль. Предпочтительно, в течение первой и второй стадий, когда первый эпоксид представляет собой пропиленоксид, реакция алкоксилирования может иметь молярное отношение пропиленоксида к разветвленному алкилмоноамину в пределах от 3:1,0 моль до 7:1,0 моль. В течение третьей стадии, когда второй эпоксид представляет собой этиленоксид, реакция алкоксилирования может иметь молярное отношение этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину в пределах от 3,0:1,0 моль до 40,0:1,0 моль. Предпочтительно, во время третьей стадии, когда второй эпоксид представляет собой этиленоксид, реакция алкоксилирования может иметь молярное отношение этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину в пределах от 8:1,0 моль до 25:1,0 моль. Конкретные примеры этой третьей стадии реакции алкоксилирования включают использование молярного отношения этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину 12,0:1,0 моль или использование молярного отношения этиленоксида к разветвленному алкилмоноамину 16,0:1,0 моль.

Для различных вариантов осуществления, неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению может иметь точку помутнения в пределах примерно от температуры подземной формации до температуры примерно на 30°C выше температуры подземной формации, в которой должна использоваться дисперсия. В некоторых вариантах осуществления, выбор неионного поверхностно-активного вещества по настоящему изобретению включает выбор поверхностно-активного вещества с температурой помутнения в пределах температур, которые примерно на 10 - примерно на 20°C выше температуры подземной формации, в которой должна использоваться дисперсия.

Варианты осуществления настоящего изобретения включают способ добычи сырой нефти из подземной формации, через которую проходит, по меньшей мере, одна нагнетательная скважина и одна промысловая скважина. Для различных вариантов осуществления, неионное поверхностно-активное вещество нагнетают в подземную формацию вместе с диоксидом углерода и/или разбавителем через нагнетательную скважину для генерирования дисперсии. Например, неионное поверхностно-активное вещество может нагнетаться в подземную формацию вместе с разбавителем через нагнетательную скважину с последующим нагнетанием диоксида углерода в подземную формацию (то есть, диоксид углерода нагнетают после того как в подземную формацию нагнетают неионное поверхностно-активное вещество вместе с разбавителем) для генерирования дисперсии. Способ называют способом с поочередным введением поверхностно-активного вещества и газа (SAG).

В альтернативном примере, неионное поверхностно-активное вещество может нагнетаться в подземную формацию вместе с диоксидом углерода для генерирования дисперсии, где подземная формация содержит разбавитель. Например, сначала в подземную формацию нагнетают разбавитель, с последующим нагнетанием в подземную формацию поверхностно-активного вещества, растворенного в диоксиде углерода. В дополнение к этому, в некоторых вариантах осуществления, неионное поверхностно-активное вещество может нагнетаться в резервуар вместе, как с разбавителем, так и с диоксидом углерода, с генерированием дисперсии, где неионное поверхностно-активное вещество может вводиться либо в диоксид углерода, и/либо в разбавитель. Дисперсия может также генерироваться до нагнетания в подземную формацию посредством перемешивания разбавителя и неионного поверхностно-активного вещества и нагнетания их в резервуар. Другие способы образования дисперсии в подземной формации описаны в патенте США № 4380266, который включается в настоящий документ в качестве ссылки. Для каждой из технологий, описанных в настоящем документе, можно также включать промежуточное нагнетание (нагнетания) в подземную формацию неионного поверхностно-активного вещества, либо в диоксиде углерода, либо в разбавителе при осуществлении описанной технологии.

Для различных вариантов осуществления, неионное поверхностно-активное вещество, как описано в настоящем документе, может вводиться в количестве, по меньшей мере, 0,01 процента массового, когда оно растворяется непосредственно в фазе диоксида углерода, по отношению к массе диоксида углерода. В дополнительном варианте осуществления, неионное поверхностно-активное вещество по настоящему изобретению может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 0,05 процента массового, когда оно растворяется непосредственно в фазе диоксида углерода, по отношению к массе диоксида углерода. В другом варианте осуществления, неионное поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 0,5 процента массового, когда оно растворяется непосредственно в фазе разбавителя, по отношению к массе разбавителя. В дополнительном варианте осуществления, неионное поверхностно-активное вещество может присутствовать в количестве, по меньшей мере, 1,0 процента массового, когда оно растворяется непосредственно в фазе разбавителя, по отношению к массе разбавителя. В дополнение к этому, неионное поверхностно-активное вещество может вводиться в дисперсию по настоящему изобретению в пределах от 0,03 до 5,0 процентов массовых по отношению к общей массе композиции, используемой для получения дисперсии. В другом варианте осуществления, неионное поверхностно-активное вещество может вводиться в композицию по настоящему изобретению в пределах от 0,05 до 2,0 процентов массовых по отношению к общей массе композиции, используемой для получения дисперсии. Являются возможными и другие диапазоны.

Для различных вариантов осуществления, диоксид углерода может находиться в жидкой или сверхкритической фазе. Как очевидно специалистам в данной области, диоксид углерода находится в жидкой фазе, когда на него воздействует давление примерно 1000 фунтов на квадратный дюйм (фунт/кв. дюйм) (62 кг/кв. см) и температура ниже 31 градусов Цельсия (°C). В дополнение к этому, диоксид углерода может переходить в сверхкритическую фазу когда, при давлении примерно 1000 фунт/кв. дюйм (62 кг/кв. см), температура поднимается выше 31°C. В вариантах осуществления настоящего изобретения, диоксид углерода, нагнетаемый в подземную формацию, может транспортироваться через трубопровод, где давление составляет примерно 2000 фунт/кв. дюйм (124 кг/кв. см), и температура находится в пределах примерно от 25 примерно до 70°C. Сам по себе диоксид углерода может переходить между сверхкритической фазой и жидкой фазой, однако, для вариантов осуществления настоящего изобретения диоксид углерода описывается как ведущий себя как жидкость.

Диоксид углерода представляет собой неконденсирующийся газ (например, газ который не конденсируется легко посредством охлаждения) в дисперсии. Как очевидно специалистам в данной области, для данной температуры сырой нефти, неконденсирующийся газ может стать смешиваемым с сырой нефтью выше давления, известного как минимальное давление смешивания. С помощью способов повышения добычи, которые используют неконденсирующиеся газы при условиях смешивания, можно заставить сырую нефть течь в направлении промысловой скважины, поскольку неконденсирующийся газ действует в качестве растворителя, таким образом, существенно растворяя сырую нефть или "вызывая набухание" (например, увеличивает объем сырой нефти посредством растворения в сырой нефти) сырой нефти с понижением ее вязкости (например, обеспечивая понижение вязкости сырой нефти). Как используется в настоящем документе, "растворение" в сырой нефти относится к процессу, где диоксид углерода в дисперсии переходит в раствор вместе с сырой нефтью. Поскольку диоксид углерода имеет низкую вязкость по отношению к сырой нефти, вязкость сырой нефти будет понижаться, когда диоксид углерода растворяется в сырой нефти. В дополнение к этому, вязкость является мерой сопротивления текучих сред при протекании. По этой причине, если позволять диоксиду углерода в дисперсии растворяться в сырой нефти в подземной формации для обеспечения понижения вязкости сырой нефти, сырая нефть будет протекать легче, чем, если бы диоксид углерода не был растворен в сырой нефти. Посредством уменьшения вязкости, сырая нефть может протекать в промысловую скважину, связанную с подземной формацией, для добычи сырой нефти. Другими словами, сырая нефть, имеющая пониженную вязкость, может добываться из подземной формации из промысловой скважины.

Хотя варианты осуществления, описанные в настоящем документе, включают диоксид углерода как неконденсирующийся газ в композициях по настоящему изобретению, специалисты в данной области увидят, что и другие неконденсирующиеся газы могут также вводиться вместо диоксида углерода и/или в дополнение к диоксиду углерода. Примеры других возможных неконденсирующихся газов включают, среди прочего, но, не ограничиваясь этим, азот, природный газ, метан, пропан, бутан, этан, этилен, сероводород, карбонил сульфид, воздух, топочный газ горения, смеси метана с этаном, аргон, легкие углеводороды и их смеси.

Способ добычи сырой нефти из подземной формации может также включать нагнетание рабочей жидкости в подземную формацию после нагнетания диоксида углерода и разбавителя с образованием дисперсии в подземной формации. Как используется в настоящем документе, термин "рабочая жидкость" может включать жидкость, газ, дисперсию или их смесь, которую используют при повышения добычи нефти. Примеры рабочей жидкости могут включать, но, не ограничиваясь этим, воду, соляной раствор, водный раствор, содержащий полимер, дисперсию, пену, эмульсию, и их смеси. Дополнительные примеры рабочей жидкости могут включать газ или пары, выбранные из диоксида углерода, H₂S, водяного пара, газа, содержащего углеводороды, инертного газа, воздуха, кислорода и их смесей.

В некоторых вариантах осуществления, композиции по настоящему изобретению могут включать другие добавки. Например, композиция может содержать ингибиторы коррозии, антиоксиданты, дополнительные поверхностно-активные вещества, ингибиторы образования накипи, их смеси, а также другие добавки. В некоторых вариантах осуществления, общее количество добавок, добавляемых в композиции по настоящему изобретению, составляет не больше примерно, чем 5 процентов массовых, по отношению к общей массе композиции.

В дополнение к тому, что их используют при повышении нефтедобычи, неионные поверхностно-активные вещества по настоящему изобретению можно также использовать в разнообразных других областях, где было бы желательным использовать диоксид углерода в качестве растворителя в дисперсии,