CN1437645A - 稳定性提高了的油包水乳液及其应用方法 - Google Patents

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Abstract

一种在乳化前预处理油的至少一部分而提高油包水乳液稳定性的方法。所述预处理步骤可包括：往所述油中添加聚合物，生物处理所述油，光化学处理所述油或其组合。所述乳液可用于各种提高采油量的方法中，这些方法包括，用所述乳液作注水剂来驱替地下岩层中的烃，或者将所述乳液用作阻挡液使岩层中的流体流动转向。

Description

稳定性提高了的油包水乳液及其应用方法
                      发明领域
本发明涉及用于提高采油量的油包水乳液。更具体地说，通过在乳化前预处理油的至少一部分而提高了油包水乳液的稳定性。所述预处理步骤可通过下列方法来实现：往所述油中添加聚合物，生物处理所述油，光化学处理所述油及其组合。还可在乳化前往油中添加固体颗粒以进一步稳定所述油包水乳液。该乳液可用作驱替液来驱替地下岩层中的烃，或者用作阻挡液使岩层中的烃流动转向。
                      发明背景
人们熟知，在一次开采的成本升高到这一程度以致进一步采油的成本高之后，地下岩层中仍残余了高百分含量的油。通常，在一次开采过程中，只回收了原地1/5～1/3的原油。此时，可利用一些增加油的开采量(EOR)的方法以低成本的方式进一步开采油。这些方法基于重新加压或保持油压力和/或流动性。
例如，油层的注水是一种在工业中被用来增加从地下岩层采油量的常用方法。注水涉及简单地将水注入油层(一般通过注入井)。水的作用是驱替生产井的油层中的油。然而，当采取注水来驱替油层中粘稠的重油时，该方法效率低，因为油的流动性比水的流动性小得多。水迅速穿过岩层到达生产井，绕过大部分油而余下油得不到回收。例如，在加拿大的Saskatchewan，据报导，一次开采原油量只占当地原油量的2～8％，注水只生产原地油量的又2～5％。因此，需要使水更粘稠，或者利用其它不穿过油的驱替液。由于需要大量驱替液，所以，它必须是廉价的，而且在岩层流动条件下是稳定的。当驱替液的流动性大大小于油的流动性时，油的驱替才最有效，所以，最需要的是一种以低成本的方式产生低流动性驱替液的方法。
油的开采还受岩石渗透性的急剧变化的影响，例如，注入井和生产井之间的高渗透性“漏失层”使大部分注入的驱替液迅速穿过生产井，余下其它层中的油相对未回收。需要可被注入这样的漏失层的低成本流体(来自注入井或生产井)以减小流体流动性，于是，使压能转向而驱替相邻更低渗透性层中的油。
在一些岩层内，油的回收量可因为对产油的层段向下锥进气体或向上锥进水而减少。因此，需要一种低成本的注入剂，它可被用来建立低流动性流体的横向“缓冲垫”而作为产油层和锥进起源层之间的纵向阻挡层。这样的低流动性流体会阻碍气体或水的纵向锥进，于是改善采油量。
对于适度粘稠的油-即，粘度约为20～100厘泊(cP)的那些-利用水溶性聚合物(例如，聚丙烯酰胺或黄原酸胶)来增大注入的水的粘度而驱替岩层的油。例如，在内布拉斯加的Sleepy Hollow油田，将聚丙烯酰胺加到用来对24cP油注水的水中。在法国的Chateaurenard油田也利用聚丙烯酰胺增大用来对40cP油注水的水粘度。用这种方法，将聚合物溶于水，增大它的粘度。
虽然水溶性聚合物可被用来实现对低粘稠到中粘稠的油注水的有利的流动，但是通常，它们不能被经济地用来实现更粘稠的油-即，粘度约为100cP或更大的那些油的有利的流动驱替。这些油如此粘稠，以致实现有利的流动比所需聚合物的量通常是不经济的。此外，本领域技术人员已知，溶于水的聚合物通常从驱替水脱附到地层岩石的表面，将它截留而使它不能有效地对水增粘。这样导致流动性控制的丧失，差的油开采，以及高聚合物费用。基于这些原因，采用聚合物驱油来开采粘度大于100cP的油通常在技术上或经济上是行不通的。再者，很多聚合物的特性受常见于岩层中的溶解的离子水平的不利影响，限制它们的应用和/或效率。
人们提出了水和油粗滴乳液作为生产粘稠的驱替液的方法，该驱替液可保持有效的流动性控制而同时适当地驱替粘稠的油。例如，人们评价了油包水和水包油粗滴乳液作为驱替液来改善粘稠的油的开采。这样的乳液是通过往来自加拿大和委内瑞拉的酸性原油中添加氢氧化钠而产生的。通过氢氧化钠皂化原油中的酸性烃组分而产生的皂膜使所述乳液稳定。这些皂膜减小了油/水界面张力，起表面活性剂的作用使所述油包水乳液稳定。因此，人们熟知，这样的乳液的稳定性大致取决于用来产生皂膜以减小油/水界面张力的氢氧化钠(即，苛性碱)的应用。
对于利用苛性碱来生产这类乳液的各种研究已经证实了技术上的可行性。然而，这种采油方法的实际应用受下列因素的限制：苛性碱的高成本，皂膜可能被吸附在地层岩石上，导致乳液的逐渐分解，以及乳液粘度对水咸度和水含量的微小变化的敏感性。例如，由于大部分地层含有很多溶解的固体物的水，所以，需要淡水或蒸馏水的乳液通常不能达到设计的潜能，因为在实际地层内难于实现和保持这样低的咸度条件。可能从岩石溶解离子物质，而注入的淡水可能与更高咸度的残余水混合，导致低张力稳定化乳液的分解。
业已采取各种方法来选择性地减小工艺中高渗透性“漏失层”的渗透性(通常被称为“剖面修饰”)。被注入油层实现接触区的渗透性减小的常规作用剂包括聚合物凝胶或交联的醛类。聚合物凝胶是通过聚合物(例如，聚丙烯酰胺、黄原胶、乙烯基聚合物或木素磺酸盐)的交联形成的。将这样的凝胶注入岩层，在那里的交联反应引起胶凝而变得较硬，于是减小流过处理区的渗透性。
在这些方法的大多数应用中，受处理影响的岩层区因费用和胶凝剂的反应时间而限于井眼附近。一旦处理适当，凝胶就较稳定。这可能是不利的，因为驱替液(例如，注水时的水)最终绕过稳定的凝胶，减小了它的效果。如果剖面修饰剂能缓慢地移动通过岩层堵塞新产生的漏失层，从注入井或生产井穿透相当的距离，就可展望更好的特性。
McKay在美国专利No.5,350,014中公开了一种从岩层进行热力采油而生产重油或沥青的方法。McKay描述了一种通过小心地保持波及带的温度剖面高于最小温度(Tc)生产呈水包油乳液形式的油或沥青的方法。如果将所述水包油乳液的温度保持高于该最小温度，乳液将能流过多孔性地下岩层而聚集在生产井。McKay描述了他的发明的另一种实施方案，其中，将一种水包油乳液引入岩层而保持在低于所述最小温度的温度。这种相对稳定的乳液被用来形成阻挡层以阻塞通过地热法(包括水的垂直锥进的控制)产生的岩层中贫水的漏失层。然而，McKay描述的方法需要小心地控制岩层区内的温度，所以，只适用于地热法采油。结果，McKay描述的方法不能用于非热力(称为“冷流”)回收重油。
近期公开了一种新方法，它应用新型固体物稳定化乳液来提高采油量。添加的固体颗粒有助于稳定油和水界面而提高所述乳液的稳定性。美国专利5,927,404描述了一种方法，它应用新型固体物稳定化乳液作为驱替液来驱替烃以提高采油量。美国专利5,855,243申请了一种应用固体物稳定化乳液的类似方法，它的粘度通过添加作为驱替流体的气体而减小了。美国专利5,910,467申请了美国专利5,855,243中描述的新型固体物稳定化乳液。未定的美国专利申请No.09/290,518描述了一种应用新型固体物稳定化乳液作为阻挡层使岩层中的流体流动转向的方法。
制备具有最适性能的乳液是成功地利用乳液提高采油量的关键。在EOR法中应用乳液的两个重要的性能是乳液的稳定性和它的流变性。该乳液应当是贮存稳定的，即，该乳液在静置时应当能保持稳定的乳液而没有水或油析出。此外，该乳液在流过多孔性介质(即，在地下岩层中)的流动条件下应当是稳定的。乳液的流变特性也是重要的。例如，可应用乳液的EOR法包括，将乳液作为驱替液或阻挡液注入地下岩层。因此，该乳液应当具有可供注射的最适粘度并且起驱替液或阻挡液的作用。在实施EOR时(特别是利用乳液作为驱替液时)，有用的是使乳液的流变性与开采的地下油层的流变性匹配。当驱替液的粘度比将被驱替的油的粘度更大时，利用驱替液驱替油一般更有效。
由于在大多数生产现场容易获得水和油，所以，油包水乳液是制备EOR的乳液的良好选择。一些油具有制备稳定油包水乳液所需的化学成分和物理性质。这样的成分实例有极性物和沥青质化合物。然而，如果油不含正确类型的和足够浓度的极性物和沥青质化合物，油就不可能形成稳定的油包水乳液。前文引述的涉及固体物稳定化乳液的技术启示了，可将沥青质或极性烃加到这些油中以改善它们形成稳定乳液的能力。美国专利5,855,243，第7栏，6～10行；美国专利5,927,404，第6栏，44～47行；美国专利5,910,467第7栏，3～6行。然而，这种添加并不总是成功的，因为某些油组分与添加的沥青质和极性物之间的不相容性可导致相分离或排斥添加的化合物。这些情况限制了上述美国专利中公开的发明的范围。
因此，需要一种生产乳液的方法，该乳液可经济地制备而且能在宽范围的岩层条件(包括盐度、温度和渗透性)下使用。本发明满足了这个要求。
                    发明概述
按本发明，提供了一种提高油包水乳液的稳定性的方法，它包括，在乳化前预处理油的至少一部分。
在本发明一个实施方案中，所述油预处理步骤包括，在乳化前往所述油中添加一种聚合物。
在本发明另一个实施方案中，所述油预处理步骤包括，在乳化前生物处理所述油。
在本发明又一个实施方案中，所述油预处理步骤包括，在乳化前光化学处理所述油。
还可应用这些实施方案的组合。
进一步公开了一种从地下岩层开采烃的方法，它包括：
a)用预处理过的油制备油包水乳液；
b)使所述乳液与岩层接触，以及
c)利用所述乳液从岩层开采烃。
进一步公开的是油包水乳液，至少一部分的油是预处理的油。
任选地，可在所述预处理步骤以前或之后往油中添加固体颗粒，从而进一步提高乳液的稳定性。
                  对本发明的详细描述
本发明涉及一种提高油包水乳液的稳定性的方法，它包括，在乳化前预处理油的至少一部分。预处理步骤可包括：往所述油中添加聚合物，生物处理所述油，光化学处理所述油或其组合。还可在预处理步骤以前或之后往油中添加固体颗粒，从而进一步提高所述乳液的稳定性。该新型乳液可用作驱替液来驱替地下岩层中的烃，或者用作阻挡液使岩层中的烃流动转向。
因此，本发明描述了一种对油预处理而增大油包水乳液的稳定性的方法。现在将描述本发明的几个实施方案。本领域普通技术人员能理解，可将本发明的一个实施方案与本发明的一个或多个其它实施方案组合应用，它们在稳定所述油包水乳液方面可提供协同的效果。
本说明书(包括权利要求)中应用的术语“油”包括任意类别或组成的油，它包括但不限于：原油、精制油、掺合油、化学处理的油，或其混合物。原油是未精制的液体石油。精制油是按某种方法(例如，脱除了硫)纯化后的原油。原油是用于实施本发明的优选的油，更优选的是，所述原油是从要使用乳液的岩层开采的。开采的原油可能包含地层气，或者地层水，或者与油混合的盐水。优选的是，在处理前将原油脱水，不过，油的混合物、地层气和/或地层盐水也可用于本发明。1.通过添加聚合物的预处理
为了制备聚合物稳定化油包水乳液，在乳化前往油中添加一种聚合物。所述油包水乳液是这样形成的，即，添加水并混合达足以将水作为小液滴分散在连续油相中的时间。
适用于本发明的聚合物优选是含反应性官能度和/或相互反应性官能度或者能被官能化的聚合物、共聚物或三聚物。因此，本文应用的术语“聚合物”包括：聚合物、共聚物、三聚物及其组合。反应性官能度和/或相互反应性官能度的非限制性实例有：马来酐、羧酸、磺酸、羧酸酯、磺酸酯和硫酸酯。油中能被官能化的聚合物一般(但不是排他性的)包含芳香性或烯属特性。聚合物的优选浓度基于油的重量是约0.01％～约1％。所述聚合物应当是油溶性的或水溶性的，但优选是油溶性的聚合物。
可应用一种磺化剂对能被官能化的聚合物进行官能化，它可对乳液提供另外的稳定性。优选的磺化剂是浓硫酸。硫酸对油的优选的处理比率基于油的重量是0.5～5wt％，更优选1～3wt％。所述磺化剂可单独用或与其它磺化剂组合用。这样的磺化剂通常被描述于E.E.Gilbert，磺化和相关的反应(Sulfonation and RelatedReactions)，Interscience，New York，(1965)。可能适用于本发明的其它磺化剂包括：发烟硫酸、三氧化硫、碱性硫酸氢盐、焦硫酸盐、氯磺酸以及二氧化锰和亚硫酸的混合物。
本领域普通技术人员能懂得，尤其可根据油中的沥青质和树脂含量以及应用的磺化剂来调节适用于本发明的磺化剂的量。沥青质是原油中的天然成分，它们有助于稳定油包水乳液的油-水界面。因此，含大量沥青质的油可能比含少量沥青质的油需要更小程度的磺化。通常，磺化剂的浓度基于油的重量将是约0.1％～约15％。
磺化处理导致对油和能被官能化的聚合物的化学修饰：
a)油中可被官能化的组分，或者含不饱和基和/或芳基的组分，被转化为相应的磺酸酯和/或磺酸盐。这些盐比碱性组分本身表面活性更大，所以，可改善油包水乳液的稳定性，
b)如果油中存在环烷酸，磺化将通过化学连接磺酸基而显著增大它们的酸性和界面活性，以及
c)所述聚合物将被官能化，它将影响水和油界面的稳定性。
磺化步骤可在添加聚合物以前或之后进行。由于聚合物将因为磺化而被官能化，而且由于影响乳液的稳定性，所以优选的是，先往油中添加聚合物，再进行磺化步骤。
用聚合物处理油之后，并且磺化(如果采用磺化步骤的话)后，以小等份量或连续地添加水并将混合物剪切混合(例如，以1000～12000转/分钟或rpm)达足以使水作为小液滴分散在连续油相中的时间。优选的是，利用地层水来制备乳液，不过，也可应用淡水，并且根据需要调节离子浓度而有助于在地层条件下稳定所述乳液。油包水乳液中优选具有的水浓度是40～80％，更优选50～65％，而最优选60％。
可通过在乳液中添加计算量的弱碱并剪切混合达足以升高pH至所要求的水平(优选在5～7的范围内)的时间来调节乳液的pH。用于该pH调节的优选的碱是氢氧化铵。更强的碱(例如，氢氧化钠、氢氧化钾和氧化钙)可能对乳液稳定性具有副作用。一个关于该效果的可能解释是，这些强碱倾向于将乳液从油包水乳液转化成为水包油乳液，本发明不希望这样的转化。调节pH是任选的，因为在一些情况(但不是所有情况)下需要注入酸性乳液而使储油岩层缓冲乳液至油层碱度。
任选地，可添加固体颗粒以进一步提高所述油包水乳液的稳定性。在美国专利5,927,404、5,910,467、5,855,243和6,068,054中公开了这样的固体物稳定化乳液。美国专利5,927,404描述了一种方法，它应用新型固体物稳定化乳液作为驱替液来驱替烃以提高采油量。美国专利5,855,243要求保护了一种应用固体物稳定化乳液的类似方法，它的粘度通过添加作为驱替流体的气体而减小了。美国专利5,910,467要求保护美国专利5,855,243中描述的新型固体物稳定化乳液。美国专利6,068,054描述了一种应用新型固体物稳定化乳液作为阻挡液使岩层中的流体流动转向的方法。
如上文涉及的美国专利中公开的那样，固体颗粒应当具有一定的物理性质。单颗的粒径应当足够小而提供覆盖内部液滴相的足够的表面积。如果乳液将被用于多孔性地下岩层，平均粒径就应当小于多孔性地下岩层中孔喉的平均直径。前文引述的美国专利中描述了测定平均粒径的方法。所述固体颗粒可能呈球形或非球形。如果呈球形，固体颗粒应当优选具有约5微米或更小直径的平均尺寸，更优选约2微米或更小，更进一步优选约1微米或更小，而最优选约100纳米或更小。如果固体颗粒不呈球形，它们应当优选具有约200平方微米总表面积的平均尺寸，更优选约20平方微米或更小，更进一步优选约10平方微米或更小，而最优选为1平方微米或更小。所述固体颗粒在岩层条件下乳液的油相和水相中还必须保持未溶解。
与聚合物预处理结合应用的固体粒化物优选具有亲油性。适用的典型无机粒化物包括：层状硅酸盐，粘土，热解法二氧化硅和沉淀二氧化硅，以及非层状粒化物。典型的有机粒化物包括：未官能化的和官能化的炭黑、沥青、烟灰、纤维和沥青质。所述粒化物还可被处理以获得亲油性。这类形成亲油性粒化物的方法通常是本领域已知的，它们包括，硅烷偶联剂法，以及添加表面活性剂和木素磺酸盐。粒化物的混合物也是本发明适用的。所述固体颗粒的优选浓度基于油的重量是约0.01wt％～约10wt％。
如果将添加磺化剂的步骤与固体颗粒添加组合应用，磺化处理将使所述固体物的表面官能化，于是修饰固体物的表面而改善与油的表面活性组分的相互作用。因此，优选的是，在磺化前添加固体颗粒，不过，也可在磺化步骤之后添加固体物。
亲油性粒化物可通过油自身的官能化(例如，通过磺化)来形成。然而，其它官能化化学是适合的而且是本领域已知的，例如，描述于“高等有机化学”(Advanced Organic Chemistry)，J.March，第三版，J.Wiley&Sons(1985)。这些官能化物质在上述优选的尺寸范围内形成聚集体。由于它们的化学性质和结构，这些粒化物是界面活性的，所以，将大为提高所述乳液的稳定性。
虽然可以通过本发明的方法预处理制备乳液所需的全部量的原油，但也可以在添加水和乳化以前处理油的滑流或主要批次(masterbatch)，随后，使所述滑流与油的干流混合。该油的干流优选是未处理的原油，不过，它可以是任何油，包括已被处理以增强它形成稳定乳液的能力或者被处理而优化它的流变性的油。如果采用这种滑流法，就根据获得在形成的乳液中所需的量来调节滑流处理所需的聚合物、固体颗粒(如果有的话)和磺化剂(如果有的话)的量。
实施例：
对数种不形成稳定的油包水乳液的不同原油阐述了本发明。然而，如这些实施例中所示，通过应用本文公开的本发明的方法，形成了稳定的油包水乳液。
通过用前述方法制备的乳液经历下列测试：
1.在25℃下达48小时的贮存稳定性
2.光学显微术和NMR测定水滴尺寸/尺寸分布
3.离心稳定性(见附录-1)
4.乳液稳定性：流过填砂柱(附录-1中给出了超微渗滤试验操作方法的细节)
5.应用Brookfield粘度计(锥(#51)和板结构)在60℃下1.92～
384 sec-1的剪切范围内测定乳液流变性。
实施例1
按下述方法磺化原油#1：将12克(g)原油与0.36g浓硫酸(96wt％)混合。这相当于每100份油3份酸。在电热板上用磁力搅拌器在55℃下将混合物搅拌24小时。
然后，将磺化的原油(12g)与0.1wt％(基于原油的重量)马来酸化乙烯丙烯共聚物(EP)(Exxon Chemical，Houston，Tx.的产品)混合，将它加到磺化的原油中，又在55℃下将混合物搅拌24小时。将溶液冷却到室温，用氢氧化铵溶液将pH调节到7.3。这样往磺化的油和共聚物混合物中添加合成盐水溶液18g(每升蒸馏水包含9.4g氯化钠、3.3g CaCl2(氯化钙)·2H2O、0.48 MgCl2(氯化镁)·6H2O和0.16g氯化钾)：将磺化的油-共聚物混合物置于Glas-Co1 099A S30A25高剪切混合机内在5000rpm下混合30分钟以保证均匀度。在混合过程中滴加或连续添加合成盐水。又在7500rpm下将这样形成的乳液混合15分钟。
光学显微术显示，形成的聚合物稳定化原油包水乳液的水相液滴直径小于4微米，而大部分颗粒直径小于3微米。乳液是贮存稳定的，在微量离心试验中没有显示盐水渗出。该乳液在超微渗滤试验中也是稳定的，因为试验指示1.6wt％盐水渗出。
实施例2
按上述方法磺化含0.05wt％马来酸化EP共聚物的原油#2。将乳液制备的所有步骤中混合机的速率都升高到7500rpm(是由于原油成分的粘度的缘故)。用浓氢氧化铵溶液调节溶液的pH至7.0。超微渗滤试验证实60/40聚合物稳定化原油包水乳液的盐水渗出量是0％。液滴直径小于3微米。乳液在微量离心试验中也是稳定的，没有显示盐水渗出，所以是贮存稳定的。
应用锥板式粘度计进行的流变性评价阐明了，在剪切条件下乳液稳定性高。
实施例3
应用0.1wt％马来酸化EP共聚物代替0.05wt％马来酸化EP共聚物重复了实施例2。又一次通过添加计算量的浓氢氧化铵调节形成的乳液的pH至接近原油#2本身的水平(～7pH)。应用Berea砂的超微渗滤试验发现盐水渗出量是0％。乳液在微量离心试验中是稳定的，所以是贮存稳定的。对乳液大范围的光学显微镜检查显示了，颗粒直径小于3微米。
实施例4
配制了原油掺合物(50/50wt％原油#2和一种低粘度原油-原油#3的混合物)，如前述那样磺化。在该实施例中，应用了0.05wt％马来酸化EP共聚物。用浓氢氧化铵溶液调节pH至7.1。用来制备乳液的混合速率在5000～7000rpm的范围内。超微渗滤试验中评价了盐水渗出，发现渗出量是0％。乳液在微量离心试验中也是稳定的，没有显示盐水渗出，所以是贮存稳定的。采用大范围的光学显微镜检查以评价粒径，在该情况下粒径小于3微米。2.通过生物处理油的预处理
另一种提高油包水乳液稳定性的预处理方法包括在乳化前生物处理油的至少一部分这一步骤。从生物处理的油制备的油包水乳液比用未处理过的油制备的油包水乳液稳定性更大。在该生物处理方法中应用了油降解微生物。
为了对油生物处理，将油置于生物反应器或类似容器中。反应器内应当存在水，优选以相当于油的体积10～100倍体积的量存在。以基于生物反应器中水的重量为0.1wt％～5wt％接种物的优选比率往反应器内添加油降解微生物。接种物是一种含于水性培养基中的微生物培养物。以集落生成单位(CFU)测定了接种物中的微生物浓度。通常，接种物中的微生物CFU数将在103～109CFU范围内。这些CFU测定是本领域普通技术人员已知的。油降解微生物可从油废水处理厂获得。
可提供营养物来培养微生物。营养物将优选含氮和磷，而且它们更优选具有100∶10∶1～100∶10∶0.1的碳比氮比磷(C∶N∶P)的比率。任选地，还可往生物反应器中添加其它营养物，它们包括但不限于：铜金属盐、铁金属盐、镁金属盐或钴金属盐。将空气或氧以每分钟约5～3000立方厘米的优选的速率吹洗入生物反应器。生物反应器的温度应当在约20～70℃之间。
我们认为，上述生物处理步骤对于油产生下列影响以促进油包水乳液稳定性的增强：
a)油的一些脂族组分被氧化，而在脂族链上引入极性酮或酸官能度。有机硫化合物也对氧化作用敏感并且可形成相应的亚砜。氧化的化合物表面活性比脂族成分本身的更大，所以，可改善油包水乳液的稳定性。
b)如果环烷酸以二价阳离子(例如，钙)的盐存在，生物氧化就可将这些盐转化为脱羧的环烷烃或者更少碳原子数的环烷酸和相应的金属氧化物。这些组分可提高油包水乳液的稳定性。
c)在生物处理油的过程中，生物反应的水相也经历较大的变化。生物反应完成后，水相是生物表面活性剂(由微生物产生的鼠李糖脂(rhammanolipids))和死微生物细胞的分散液。这些组分协同作用而提高油包水乳液的稳定性。因此，生物反应的水相可被用来制备油包水乳液，并且进一步提高形成的乳液的稳定性。
在生物处理步骤之后，可在用生物处理的油形成油包水乳液以前将生物处理的油与生物反应的水相分离。然而，优选的是，利用生物处理的油和生物反应的水相二者来形成乳液，因为该水相包含将有助于如上述进一步提高形成的油包水乳液稳定性的组分。
油包水乳液是通过将水以小等份量或连续地加到可能包含或者可能不包含生物反应的水相的生物处理过的油中，再将混合物剪切混合(例如，以6000～12000rpm)达足以使水作为小液滴分散在连续的油相中的时间。优选的是，添加地层水来制备乳液。然而，可应用淡水和根据需要调节离子浓度而有助于稳定处于地层条件下的乳液。优选地，所述油包水乳液中的水滴尺寸将是5微米或更小。优选的是，油包水乳液中的水浓度是40～80％，更优选50～65％，而最优选60％。
任选地，可以如前文讨论的那样在形成乳液以前往油中添加亚微尺寸的或微米尺寸的固体颗粒，从而进一步提高乳液的稳定性。
就该实施方案来说，优选的是，固体颗粒是亲水性或疏水性的。可在生物处理油之后添加固体颗粒，不过，优选的是先添加固体颗粒，再将该油-固体颗粒混合物生物处理。如果在生物处理过程中存在固体颗粒，因生物处理而产生的极性氧化产品吸附在所述固体物表面，于是，使它们变成两亲的或者提高它们的两亲性。两亲的物质既具有疏水性又具有亲水性。固体颗粒两亲性的增强增大了它们作为油和水界面的稳定剂的效果。以商品名AerosilR 972或Aerosil130(DeGussa Corp.的产品)出售的热解法二氧化硅、分散的膨润土、高岭土、有机质固体或碳质沥青质固体都是优选的固体。固体的优选处理比率基于油的重量在0.05～0.25wt％的范围内。
可将生物处理步骤与酸处理结合使用而为形成的油包水乳液提供另外的稳定性。酸处理包括，在乳化前往油中添加稀酸。优选在生物处理步骤之后往油中添加酸，因为酸组分可能损害用于油降解的微生物并减小它们作为油降解剂的效果。可基于油的重量以8～30,000ppm的优选比率添加酸，更优选10～80ppm，而更进一步优选8～20ppm。所述稀酸可以是无机酸或有机酸。稀硫酸是优选的无机酸，不过，也可使用其它无机酸，例如，盐酸、高氯酸和磷酸。优选的有机酸是乙酸。不过，本实施方案中，其它有机酸也是有效的，例如，对-甲苯磺酸，烷基甲苯磺酸，一、二和三烷基磷酸，有机一元或二元羧酸(例如，甲酸)，C3～C16有机羧酸，琥珀酸，以及石油环烷酸。无机酸混合物、有机酸混合物，或是无机酸和有机酸的混合物可被用来产生相同的效果。还可添加石油环烷酸或含高浓度环烷酸的原油以提供增强的稳定性。
如果采用这种酸处理，可这样调节形成的乳液的pH，即，通过往乳液中添加计算量的弱碱并剪切混合达足以升高pH至所要求的水平(优选到5～7的pH)的时间。氢氧化铵是优选的碱。更强的碱(例如，氢氧化钠、氢氧化钾和氧化钙)对乳液稳定性具有副作用，因为这些强碱倾向于将乳液从油包水乳液转化为水包油乳液，本发明不希望这样的转化。调节pH是任选的，因为在一些情况下需要注入酸性乳液而使储油岩层缓冲乳液至油层碱度。
我们可以将生物处理的油与热处理的油掺合以进一步稳定和/或减小形成的油包水乳液的粘度。在提交的相关专利申请＿＿＿＿(涉及固体物稳定化乳液)中讨论了热处理的油。也可通过添加气体来减小从生物处理的油形成的乳液的粘度。
优选的方法是，在添加水和乳化以前，生物处理油的滑流或主要批次，随后，使所述滑流与油的干流混合。该油的干流优选是未处理的原油，不过，它可以是任何油，包括已被处理以增强它形成稳定乳液的能力或者被处理而优化它的流变性的油。实施例：
在典型的试验中，将5克(g)原油加到锥形瓶(底部具有四通折流板)内的30毫升(ml)水或盐水中。特别设计具有四通折流板的锥形瓶而使生物处理试验中适当地通气。往瓶内添加脲和磷酸二氢铵，添加的量使C∶N∶P比率是100∶10∶1。该水平是48小时生物处理原油最适的。可采用更低的水平，并且适当延长反应时间。可往瓶内添加疏水性固体颗粒(例如，分散的膨润土)或疏水性二氧化硅(例如，AerosilR 972)而增强效果。如果应用固体颗粒，极性氧化的产品就能吸附在固体物表面而使它们变得更疏水的。于是，优选在生物反应以前添加固体物。接着，往生物反应器中添加1ml等份量的烃降解剂接种物，即，从炼油废水处理厂获得的微生物。在定轨摇床上在室温下以250rpm振荡瓶中内含物达48小时。
生物处理48小时后，将瓶中的全部内含物以5ml等份量加到15g未处理的原油中，应用Silverson混合机以12000rpm混合而提供固体物稳定化原油包水乳液。上述操作方法产生75/25未处理的/生物处理的原料。至于更高未处理的/生物处理的原料比率(例如，90/10或95/5)，将生物反应器的全部内含物加到所需量的未处理原油中并混合。在该步骤之后添加更多的水并混合而提供所需的乳液。
上述生物处理的油包水乳液经历下列测试：
1.在25℃下的小试稳定性(bench stability)
2.光学显微术和NMR测定盐水滴尺寸/尺寸分布
3.离心稳定性(在附录-1中描述了微量离心试验)
4.超微渗滤试验(如附录-1中所述流过填砂柱的流动稳定性)
5.应用Brookfield粘度计(锥(#51)和板结构)在60℃下1.92～
384sec-1的剪切范围内测定乳液流变性。阐释性的实施例
应用两种原油(本文称为原油#1和原油#2)阐述了本发明。
如表1中所示，在生物处理以前和之后对原油#1的Iatroscan和HPLC-2分析表明，原油组成的主要变化是由于生物处理引起的饱和物的减少和极性物的增多。该观察结果符合关于营养物增强的原油生物氧化的期望。
                        表-1
              生物处理引起的原油的变化Iatroscan结果
                       质量％组分
            饱和物    芳烃     NSO′s  沥青质未处理的油#1    39.22      38.26      14.19      8.34生物处理的油#1  35.99      38.59      17.08      8.40HPLC-2结果
                                 质量％组分
           饱和物   1环   2环    3环   4环   极性物   回收物质未处理的油#1   49.10    7.85   8.24    5.12   13.17   16.52     76.27生物处理的油#1 45.97    8.27   8.88    5.98   13.45   17.44     80.23
应用生物处理的原油和未处理的原油的掺合物乳化的试验数据汇编于表2中。
表-2
含生物处理的油和生物处理的水的固体物稳定化60/40油包水乳液
油    固体物   wt％    ％生物处理的    ％生物处理的   稳定性      粘度(cP)
               固体物     油#1               水        ％bbo    60C，9.6s-11.油#1    R972     0.15        0                  0         47      36442.油#1    R972     0.15        0                  01        47      36443.油#1    D-Bent2.0.07        0                  0         62      不稳定的4.油#1    R9723   0.15        12                 50        0       42585.油#1    R972     0.15        5                  20        0       47506.油#1    R972     0.15        1                  22        10      47507.油#1    D-Bent   0.07        5                  100       20      42588.油#2    R972     0.15        0                  0         45      14749.油#2    R972     0.15        12                 50        0       2457
1.在该试验中往盐水中添加脲和磷酸二氢铵以测定营养物单独对稳定性的影响
2.D-Bent是分散的膨润土
3.R972是AerosilR972(DeGus sa Corp.的产品)
表2中前三行是对比，表示从没有生物处理的原油#1制备的固体物稳定化油包水乳液。这些乳液在Berea超微渗滤试验中显示显著的盐水渗出。注意，第2行表明，营养物不起影响乳液稳定性的添加剂的作用。
第4、5、6&7行阐明了生物处理对提高乳液稳定性的影响。
以0.15wt％AerosilR972作为固体物稳定剂，添加生物处理的原油和盐水赋予显著的乳液稳定性，由低盐水渗出量证实了这一点。在试验4、5&6中，在生物反应步骤之后、但在添加盐水并混合以前，将疏水性固体-AerosilR972加到油中。乳液的粘度不随重复试验操作而变，说明乳液对剪切的稳定性。这些乳液中，分散的盐水液滴直径小于4微米。
在涉及第7行的试验中，将分散的膨润土加到生物反应器中，使固体物在生物处理过程中与生物产物互相作用。当与生物处理方法结合使用时，利用分散的膨润土作为固体稳定剂观察到乳液稳定性的改善，由盐水渗出量从没有生物处理的62％减少到采用生物处理的20％说明了这一点。
第8行是从原油#2和固体物(没有生物处理)制备的对比乳液，显示在Berea超微渗滤试验中显著的盐水渗出。
第9行阐明了生物处理原油对提高原油#2的乳液稳定性的影响。
已结合它的优选的实施方案描述了本发明。然而，本领域技术人员将认识到，可以对本发明进行很多修饰、更换和改变而不偏离本发明的范围。因此，应当认为所有这样的修饰、更替和改变都包括在附后权利要求书规定的本发明中。
3.通过光化学处理油的预处理
改善油包水乳液的稳定性的另一个预处理步骤包括在乳化前光化学处理油的至少一部分这个步骤。将光化学处理的油与水混合而形成油包水乳液，它比用未处理的油制备的油包水乳液具有更高的稳定性。任选地，可添加固体颗粒而制备具有增强的稳定性的固体物稳定化油包水乳液。
光化学处理方法包括，将油暴露在合适的光源中达足够的时间而引起油中发生光化学反应。光源可以是紫外线到可见光辐射，而优选是阳光。增大暴露于光源的油的表面积增强了光化学反应。因此，优选这样放置油以致最适表面暴露于光源。例如，就应用阳光作为光源的优选的实施方案来说，优选的是，使油呈薄层扩散，于是，油的大表面积暴露于阳光中。此外，可通过定期混合来增大暴露于光源的油的表面积。
可在存在或不存在空气或氧的情况下进行油的光化学处理。当不存在空气或氧而进行该操作时，会发生自由基交联反应，它导致沥青质样化合物产量的增大。这些沥青质样的化合物是表面活性的，对水和油界面起稳定剂的作用，于是促进乳液稳定性。当在空气或氧存在下进行该操作时，也生成这些沥青质样的化合物。但是，除了形成这些稳定化合物的自由基交联反应以外，还可能发生氧化反应。具有苄基碳的和那些具有可氧化的稠合环(包括但不限于萘和蒽)的油的芳族组分被氧化成相应的酸、酮或奎宁产品。油中存在的有机硫和氮化合物被氧化成亚砜和氮氧化物。这些氧化的化合物比所述芳族组分本身表面活性更大，因而对水和油界面起稳定剂的作用，于是提供增强的乳液稳定性。优选在空气或氧存在下对油进行光化学处理。
还可往油中添加染料敏化剂以增强光化学处理过程。该染料敏化剂将增大光化学转化原油成氧化产品和交联产品的量子效率。油溶性染料是优选的染料，不过，也可应用水溶性染料。染料敏化剂的非限制性实例有：若丹明-B、结晶紫和Mallicite Green。这样的染料敏化剂和使用它们的技术是本领域熟知的，所以，本文不再讨论。可在升高温度下进行光氧化以提高反应速率和实现产品选择性，然而，在25～50℃之间的光氧化是优选的。
任选地，可以如前文讨论的那样在形成乳液前往油中添加亚微尺寸的或微米尺寸的固体颗粒，这些颗粒的作用是进一步提高形成的乳液的稳定性。
适用于与光化学预处理结合的固体颗粒可以是亲水性的或疏水性的。膨润土(例如，在Wyoming，Ga或世界上其它很多地方开采的那些)特别适合作为油包水乳液的稳定剂。开采后，这些粘土自然由颗粒的聚集体构成，它们可分散于水中和通过剪切力分解成具有2微米或更小的平均粒径的单元。然而，这些颗粒的每一种都是层状单元，它包含约100层1纳米(nm)厚、通过层中包含的原子(例如，钙)结合在一起的基本硅酸盐层。通过交换原子，例如，钙被钠或锂(它们是更大的原子，而且对淡水中的水分子具有强烈的吸引作用)替换，然后使膨润土接触淡水，膨润土就分解成单一的1nm厚的层(称为基本颗粒)。该层离过程的化学作用是粘土化学领域技术人员熟知的。该层离过程的结果产生由分散的膨润土构成的凝胶。
可在光化学处理油之后添加所述固体颗粒，不过，优选先往油中添加固体颗粒，再对该油-固体颗粒混合物进行光化学处理。如果在空气或氧存在下进行光化学处理操作的过程中存在所述固体颗粒，因所述处理而产生的极性氧化产品就能吸附在固体物表面，于是，使它们变成两亲的或者增强它们的两亲性。两亲的物质既具有疏水性又具有亲水性。固体颗粒两亲性的增强增大了它们作为油和水界面的稳定剂的效果。以商品名AerosilR 972或Aerosil130(DeGussa Corp.的产品)出售的热解法二氧化硅、分散的膨润土、高岭土、有机质固体或碳质沥青质固体(例如，焦炭细粉末或煤屑)都是优选的固体。
优选的是，利用地层水来制备乳液，不过，也可应用淡水，并且根据需要调节离子浓度而有助于在地层条件下稳定所述乳液。利用光化学处理的油制备固体物稳定化乳液
为了用光化学处理的油制备乳液，将油进行光化学处理达足够的时间而使得能对油进行物理改性和化学改性。优选的是，通过阳光辐照油，不过，处于从紫外线到可见光范围内的任何其它光源就够了。所述处理可在没有空气或氧时进行，但优选在空气或氧存在下对油进行光化学处理。
如果应用固体颗粒，可在光化学处理以前、处理过程中或处理之后添加固体颗粒，但应当在乳化前添加。添加到油中的固体颗粒的量基于油的重量可在约1％～90％范围内变化。在更高浓度下，固体物和油的混合物将是高固含量的浆料。固体物优选的处理比率基于油的重量是0.05～2.0wt％。
优选的固体物是从上述层离过程作为凝胶获得的分散的或层离的膨润土。在光化学处理步骤以前加到油中的凝胶量基于油的重量可在5％～95％凝胶的范围内变化，优选是40％～60％。凝胶中的膨润土固体物重量基于水的重量可在1～30％范围内变化。当膨润土凝胶被用作固体颗粒时，而且被加到油中并经历光化学处理步骤时，凝胶中的水将从油/凝胶混合物蒸发。优选的是，从膨润土凝胶和油混合物蒸发50％以上的水。
优选的是，光化学处理滑流或者油和固体物的混合物的主要批次，随后，在添加水和混合以前(即，在乳化以前)，使所述滑流与油的干流混合。该油的干流优选是未处理的原油，不过，它也可以是任何油，包括已被处理以增强它形成稳定乳液的能力或者被处理而优化它的流变性的油。如果未处理的原油被用作所述干流，优选的掺合比率是0.01～10％未处理的油干流中光化学处理的油，更优选1～2％。
在光化学处理步骤和固体颗粒添加(如果添加的话)之后，以小等份量或连续地添加水，使混合物经历1000～12000rpm的剪切混合达足以使水作为小液滴分散在连续油相中的时间。优选使所述油包水乳液中的水浓度为40～80％，更优选50～65％，而最优选60％。在混合过程中，乳液的温度将升高到25℃的室温以上。在混合过程中控制乳液的温度不是关键性的。不过，40～70℃的更高温度是优选的。
可用稀无机酸或有机酸进一步处理光化学处理的油而对所述油包水乳液提供另外的稳定性。优选的酸处理比率是8～30,000ppm。如果采用该酸预处理步骤，可通过往乳液中添加计算量的弱碱来调节形成的乳液的pH而获得处于5～7的优选pH范围内的乳液。然而，调节pH是任选的，因为在一些情况下希望注入酸性乳液而使油藏岩层缓冲乳液到油层的碱度。
氢氧化铵是用于pH调节的优选的碱。更强的碱(例如，氢氧化钠、氢氧化钾和氧化钙)对乳液稳定性具有副作用。一个关于该效果的可能解释是，强碱倾向于转化乳液(即，转化油包水乳液成为水包油乳液)。本发明不希望这样的转化。
除了增大油包水乳液的稳定性之外，稀酸处理还降低了乳液的粘度。该粘度的减小有助于增强乳液的可注射性。还可能在EOR法的其它方面有利，例如，当利用乳液作为驱替液时，将乳液的流变性与待开采的地下油的流变性匹配。还可添加气体以进一步降低乳液的粘度。
实施例
在一个典型试验中，将1克(g)膨润土凝胶与0.1g原油(原油#1)混合，提供1∶0.1的凝胶对原油比率。然后，将该油性凝胶在培养皿上铺展成薄层，通过将油置于200瓦(W)钨灯下达48小时而进行光化学处理。
至于染料敏化的光化学处理方法，首先将1g原油#1与0.01g若丹明-B染料(它是一种红色染料，已知可增大油向氧化产品的光化学转化的量子效率)混合。然后，将该染料敏化的油与膨润土凝胶以1∶0.1的凝胶对原油比率混合。将该油性凝胶在培养皿上铺展成薄层，通过置于200W钨灯下达48小时而进行光化学处理。
还将原油#1和没有添加固体颗粒的染料敏化的原油#1样品置于200W钨灯下达48小时而进行光化学处理。
对未处理的原油#1和光化学处理的原油#1的IATRA扫描(硅胶柱色谱法)分析的结果示于表-3。光化学处理导致原油中芳族部分的减少以及氧化部分和极性沥青质部分的增加。
                        表-3
             光化学处理的原油#1的表征Iatroscan                  饱和物   芳烃    NSO     沥青质未处理的原油#1               35.4    39.8    15.4      9.4染料敏化的光化学处理原油#1   34.2    26.6    26.6     12.7光化学处理的原油#1           31.1    20.5    30.7     17.9热空气氧化的原油#1           34.2    19.3    33.6     13.0生物氧化的原油#1             32.4    39.8    18.4      9.4应用光化学处理的膨润土制备原油包水乳液
这样制备了固体物稳定化原油包水乳液：首先将光化学处理的膨润土固体与未处理的原油以0.12wt％固体物比原油重量的处理比率混合。接着，如前述那样以小等份量往原油中添加水并在每次添加之后混合。是利用Silverson混合机在12000rpm下进行混合的。
上述油包水乳液经历了下列测试：
1.在25℃下的小试稳定性
2.光学显微术和NMR测定盐水滴尺寸/尺寸分布
3.在添加和不加乙烷时流过填砂柱(附录-1中描述了超微渗滤试验)的流动稳定性
4.离心稳定性(如附录-1中所述)
5.应用Brookfield粘度计(锥(#51)和板结构)在60℃下1.92～384sec-1的剪切范围内测定的乳液流变性。
表-4中示出了0.12wt％光化学处理的膨润土稳定化60/40原油#1包水乳液的稳定性结果。观察到添加未处理的膨润土引起乳液的不稳定。然而，当应用光化学处理的膨润土时，导致稳定性结果的显著增大。此外，当往乳液中添加作为粘度减小剂的乙烷(400psi)时，观察到乳液稳定性的保持。
                        表-4
通过光化学处理稳定的原油#1包水乳液的超微渗滤试验结果
                                        ％盐水渗出未处理的乳液                                     48％膨润土处理的乳液                                 58％光化学处理+膨润土处理的乳液                      21％光化学处理+膨润土+乙烷处理的乳液                 18％应用预处理的油包水乳液
预处理的油包水乳液可被广泛用于提高采油量的应用中。一个典型的用途是，利用这种乳液来从地下岩层中驱替油，即，利用预处理的油包水乳液作为驱替液。制备预处理的油包水乳液，再将它注入地下岩层(通常但不一定通过注入井)。在压力下注入的油包水乳液被用来驱替流向油井(一般是生产井)的岩层中的油从而回收油。
另一个用途是利用所述预处理的油包水乳液作为阻挡液而使地下岩层中的烃流动转向。制备预处理的油包水乳液，再将它注入地下岩层。所述乳液被用来灌注“漏失层”或作为横向阻挡层以防水或气体的锥进。如前所述，“漏失层”和锥进事件将减小提高采油量的操作的效果。
已经结合了它优选的实施方案描述了本发明。然而，本领域技术人员将认识到，可以对本发明进行很多修饰、变换和改变而不偏离本发明的真实范围。因此，这样的修饰、变换和改变应当认为包括于附后的权利要求书规定的本发明中。
附录-1：关于流过多孔性介质的乳液稳定性的超微渗滤试验
关于将形成两个独立的宏观相(一个油/乳液相和一个水相)的不稳定乳液的观察结果取决于为了弄清楚乳液在迅速、简便的试验中流过多孔性介质的稳定性。所以，可将完全流过多孔性介质的一定量的乳液离心而形成两个截然不同的相，它们的体积可作为乳液稳定性的量度-在流过和离心后，形成清亮的、明显的相的水或乳液中原来的水比例愈大，乳液就愈不稳定。因此，一个测定稳定性的合适的参数是“盐水渗出”或“bbo”，定义为乳液中形成明显的独立水相的水或盐水部分。由于它是一个比例，所以，bbo无单位，处于1(最不稳定的)～0(最稳定的)范围内。盐水渗出量是在一组严格规定的条件下测定的。
将一种可商购的、由两部分构成的特别烧结的微量离心管用作该试验的容器。下部是一截承接从上部管流下的任何流体的管。所述上部与常规聚丙烯微量离心管相似，不同的是，下部是烧结物，它小到足以容纳砂粒，但使流体容易流过。此外，两截管各自具有一个盖子，其中一个起支承作用，它使上部在直立时容易被称量和操作。它们可得自Princeton Separations，Inc.，Adelphia NJ，以商品名“CENTRI-SEP COLUMNS”出售。
应用加热的离心机来提供压力使乳液流过置于上部管内的少量砂。它是由Robinson，Inc.(Tulsa，0K)提供的620型。温度是不可调的，但在我们的条件下稳定在72℃。上部速率约为每分钟2400转(RPM)，而砂柱的半径是8厘米(cm)，它给出520g的离心力。所有的重量都测定到最近似的毫克。
提供的柱子备有已称入管中的少量硅胶。弃去它，记录两截管的重量。将约0.2克(g)砂称入上部，往上部添加0.2±0.01g油。用于该试验的典型的砂是Berea砂或Ottawa砂。该试验中应用的砂随不同的目的而变。为简便起见，可应用VWR Scientific Products提供的未筛分、未处理的Ottawa砂。这就给出一个简便的、“宽容的”体系，因为砂颗粒相当大而且不含粘土。备选地，也可应用分别以10∶1的比率掺合的两个粒度：一个粒度通过100Tyler目，但不能通过150目；而另一个粒度通过150Tyler目。再次称量管子，然后在加热的离心机上全速离心一分钟。卸去下部管，再次称量上部，它给出砂和上部残余油的重量。现在，砂呈油润湿的状态，孔隙内存在空气和油。
现在，将0.18±0.02g乳液置于润湿的砂的顶部，再次称量上部。称量下部管，放在该管的下方而承接离心过程中的流出物。
只用0.2～0.5g乳液注入单独下部管。作为对比来确定乳液的离心(它没有流过油润湿的砂)是否引起盐水从乳液中析出。该步骤被称为微量离心试验，它也是乳液稳定性的一个标志。
然后，将两截管离心指示的时间(15～45分钟)-取决于油的粘度和离心速率。调节时间长度的目的是到达一点，此时，至少75％的乳液在流过砂后到达下部管内。如果小于显示值，就将组件又离心一段时间。
旋转后，再次记录上下两截管的重量。如果乳液不稳定，将在管的底部、不透明的黑色乳液/油相下方看见清亮的水相。然后，通过将水抽入装有一个柱塞的精密毛细一次性吸移管(100～200微升)而测定下部接受器中水的体积。这些是由Drummond Scientific Co.提供的(商品名是“Wiretroll II”)。测定水柱的长度并通过毛细管的适当校正曲线转化为水的质量。于是，就可从这些测定结果和已知的乳液中原来的水的重量比率计算渗出的水量。

Claims (43)

1.一种提高油包水乳液稳定性的方法，所述方法包括在乳化前预处理所述油的至少一部分这一步骤，所述预处理步骤包括下述步骤的至少一步：往所述油中添加聚合物，生物处理所述油，以及光化学处理所述油。
2.一种从地下岩层中开采烃的方法，所述方法包括下列步骤：
a)通过如下步骤制备一种油包水乳液
1)获得将用于所述乳液的油，
2)预处理所述油的至少一部分，所述预处理步骤包括下述步骤的至少一步：往所述油中添加聚合物，生物处理所述油，
以及光化学处理所述油，
3)添加水，以及
4)混合直至形成所述油包水乳液；
b)将所述油包水乳液注入所述地下岩层；以及
c)从所述地下岩层开采烃。
3.权利要求1或2的方法，其中，所述预处理步骤包括，在乳化前往所述油中添加聚合物。
4.权利要求3的方法，其中，所述聚合物选自下组物质：官能化聚合物，可官能化聚合物，至少两种官能化聚合物的混合物，至少两种可官能化聚合物的混合物，以及至少一种官能化聚合物和至少一种可官能化聚合物的混合物。
5.权利要求3的方法，其中，以基于油的重量约0.01wt％～约1wt％的处理比率添加所述聚合物。
6.权利要求3的方法，其中，所述方法进一步包括，添加至少一种磺化剂以进一步提高所述乳液的稳定性。
7.权利要求6的方法，其中，以基于油的重量约0.1wt％～约15wt％的处理比率添加所述磺化剂。
8.权利要求6的方法，其中，所述磺化剂是硫酸。
9.权利要求8的方法，其中，以基于所述油的重量约0.5wt％～约5.0wt％的处理比率将所述硫酸加到所述油中。
10.权利要求6的方法，它进一步包括下列步骤：在乳化后测定所述原油包水乳液的pH，而且如果必要的话，调节所述pH以致它处于约5.0～约7.0的范围内。
11.权利要求10的方法，其中，通过往所述乳液中添加氢氧化铵来调节所述原油包水乳液的所述pH。
12.权利要求1或2的方法，其中，所述预处理步骤包括，在乳化前生物处理所述油。
13.权利要求12的方法，其中，所述生物处理步骤包括，往所述油中添加油降解微生物、反应器水和营养物。
14.权利要求13的方法，其中，以1∶100～1∶10的油比反应器水的比率添加所述反应器水。
15.权利要求13的方法，其中，以基于所述反应器水的重量约0.1wt％～约5wt％微生物接种物的比率往所述油中添加所述微生物，其中，所述接种物的集落生成单位在约103～约109之间。
16.权利要求13的方法，其中，所述营养物包括含碳、氮和磷的营养物。
17.权利要求16的方法，其中，所述营养物具有约100∶10∶1～约100∶10∶0.1的碳比氮比磷的比率。
18.权利要求12的方法，其中，所述生物处理步骤是在约20℃～约70℃的温度下进行的。
19.权利要求12的方法，其中，所述生物处理步骤是在空气吹洗下进行的。
20.权利要求1或2的方法，其中，所述预处理步骤包括，在乳化前光化学处理所述油的至少一部分。
21.权利要求20的方法，其中，所述光化学处理所述油的步骤包括辐射所述油。
22.权利要求21的方法，其中，所述辐射所述油的步骤包括，将所述油暴露于紫外线到可见光辐射范围内的辐射中。
23.权利要求21的方法，其中，所述辐射所述油的步骤包括，将所述油暴露于阳光中。
24.权利要求20的方法，其中，所述光化学处理是通过添加染料敏化剂来增强的。
25.权利要求1或2的方法，其中，所述方法进一步包括，在乳化前往所述油中添加固体颗粒而进一步提高所述乳液的稳定性。
26.权利要求25的方法，其中，在所述预处理步骤以前添加所述固体颗粒。
27.权利要求25的方法，其中，在所述预处理步骤之后、但在乳化前添加所述固体颗粒。
28.权利要求25的方法，其中，作为包含固体颗粒和水的凝胶添加所述固体颗粒。
29.权利要求28的方法，其中，基于所述水的重量，所述固体颗粒占所述凝胶的约1wt％～约30wt％。
30.权利要求28的方法，其中，在约5wt％～约95wt％所述凝胶比所述油的处理范围内往所述油中添加所述凝胶。
31.权利要求28的方法，其中，所述固体颗粒是膨润土。
32.权利要求25的方法，其中，以基于所述油的重量约0.01wt％～约10wt％的处理比率将所述固体颗粒加到所述聚合物预处理过的油中。
33.权利要求25的方法，其中，加到所述聚合物预处理过的油中的固体颗粒是亲油性固体颗粒。
34.权利要求25的方法，其中，加到所述生物处理过的油中的所述固体颗粒包括疏水性固体颗粒。
35.权利要求25的方法，其中，加到所述生物处理过的油中的所述固体颗粒包括亲水性固体颗粒。
36.权利要求25的方法，其中，以基于所述油的重量约0.05wt％～约0.25wt％的处理比率将所述固体颗粒加到所述生物处理过的油中。
37.权利要求25的方法，其中，加到所述光化学预处理过的油中的所述固体颗粒包括疏水性固体颗粒。
38.权利要求25的方法，其中，加到所述光化学预处理过的油中的所述固体颗粒包括亲水性固体颗粒。
39.权利要求25的方法，其中，以基于所述油的重量约0.05wt％～约2.0wt％的处理比率将所述固体颗粒加到所述光化学处理过的油中。
40.权利要求2的方法，其中，所述油包水乳液被用作驱替液来驱替所述地下岩层中的烃。
41.权利要求2的方法，其中，所述油包水乳液被用作阻挡液而使所述地下岩层中的烃流动转向。
42.一种用于从地下岩层开采烃的油包水乳液，所述乳液包含：
(a)油，其中，所述油的至少一部分通过下列步骤的至少一步预处理过：往所述油中添加聚合物，生物处理所述油，光化学处理所述油，或其组合；以及
(b)悬浮于所述油中的水滴。
43.权利要求44的方法，其中，它进一步包含在所述地下岩层的条件下不溶于所述油和所述水的固体颗粒。
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