CN103725278B - 一种耐温、耐盐的纳米驱油剂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种耐温、耐盐性能稳定的纳米驱油剂的制备方法，将聚丙烯酰胺通过化学键修饰到二氧化硅纳米粒子表面，获得性能稳定的纳米复合粒子，然后与碱、表面活性剂配置纳米驱油剂。该纳米驱油剂能够克服传统纳米驱油剂在地层运行过程中，表面聚合物容易脱落的问题，进而获得优异的驱油效果。尤其是在高温、高盐地层中，该纳米驱油剂能够克服苛刻的地层条件，驱油效果不会降低。

Description

一种耐温、耐盐的纳米驱油剂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种耐温、耐盐的纳米驱油剂材料，属于油气田提高采收率用纳米功能材料领域。
背景技术
油田采油过程中，经过一次采油，二次采油（水驱）后，地层中仍然有大量的油未被采出，必须通过三次采油技术才能对剩余原油进行有效开采。三次采油技术的发展经历了碱驱、聚合物驱和复合三元驱油体系等阶段，在提高采收率方面取得较好的效果。近年来，随着纳米技术的发展，纳米驱油体系得到广泛的关注，而且纳米材料凭借其独特的表面效应、小尺寸效应等特性，在驱油领域中显示出优异的性能。
目前，纳米驱油体系中，在驱油过程中应用较多的体系主要有：纳米乳液体系（SPE155406,2012）、纳米微乳液体系（物理化学学报,2000,16：724）和纳米粒子体系（SPE157033,2012；SPE157127,2012），其中纳米粒子体系的制备方法简单、多样，而且驱油效果明显，所以在油气田领域受到重视。
纳米粒子驱油体系主要是用无机纳米颗粒的分散体系进行驱油，驱油时纳米粒子不断受到地层中各种剪切和摩擦阻力，使得纳米粒子极易发生团聚，而失去纳米特性。因此研究者开始用聚合物对无机纳米颗粒进行表面修饰，然后再将其引入驱油体系中，进行纳米驱油。目前，纳米驱油体系中主要是通过共混法将聚合物修饰到纳米粒子表面，来获得聚合物修饰的纳米粒子。这种方法所制备的复合纳米粒子体系中，聚合物与纳米粒子之间主要是物理作用，而这种作用相对比较弱，使得纳米粒子在地层运行过程中，遇到剪切和摩擦阻力后，表面聚合物容易发生脱落。特别是在高温、高盐等环境苛刻的地层中，纳米粒子表面的聚合物会大量的脱落，因而纳米粒子极易团聚、长大，成为粒径尺寸较大的粒子，进而失去纳米粒子的驱油优势。由于三次采油地层条件一般比较苛刻，基本都会遇到高温、高盐的地层状况，因此，具有耐温、耐盐性能的纳米驱油体系亟待开发。
本发明针对当前纳米驱油体系的上述缺陷，提出将聚合物通过共价键修饰到纳米粒子表面，这种作用力很强的化学相互作用，能够防止聚合物在高温、高盐的地层运行过程中发生脱落，进而能够获得性能稳定的纳米驱油体系。
发明内容
本发明的目的在于提供一种耐温、耐盐的纳米驱油剂的制备方法，该纳米驱油剂在高温、高盐条件下，能够实现优异的纳米驱油性能。
为了达到上述目的，本发明采用以下的技术方案：
本发明所述的一种耐温、耐盐的纳米驱油剂的制备方法包括以下步骤：
（1）将15-35份纳米二氧化硅、2-15份双键硅烷偶联剂混合后，在室温条件下，反应2-5小时，接着将10-45份丙烯酰胺溶于80-200mL水中，然后加入上述体系，再加入0.1-2份引发剂，升温到60-90℃，反应2-6小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；
（2）将5-20份碱、1-25份表面活性剂依次加入上述聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，搅拌2-6小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂。
所述的纳米二氧化硅的粒径在20-130nm之间。
所述的双键硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂和乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂中的一种或几种。
所述的引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、H2O2-FeCl3中的一种。
所述的碱选自NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3中的一种。
所述的表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯基二甲基溴化铵中的一种。
本发明的优点是：
（1）本发明所提供制备方法中，聚合物通过化学反应修饰到二氧化硅纳米粒子表面，因此纳米粒子与聚合物之间通过共价键连接，在高温、高盐的地层中，即使存在不断剪切和摩擦作用，聚合物也不会从纳米粒子表面脱落，因而纳米驱油剂性能稳定，能够实现纳米驱油的独特性能；
（2）本发明提供的纳米驱油剂制备方法简单，原料来源丰富、成本低，制备工艺容易实现规模化生产；
（3）可以通过选择纳米粒子的粒径大小、粒径分布，聚合物的修饰量，复合纳米粒子与碱、表面活性剂的配比等条件，来配置具有不同性能的纳米驱油剂体系，以满足不同的地层状况和驱油条件的要求。
具体实施方式
下面结合实施例来描述本发明的具体实施方式，但本发明不只局限于以下实施例。
实施例1：
在三口烧瓶中，加入20g纳米二氧化硅、12mL乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂，搅拌3小时。称取18g丙烯酰胺溶于125mL水中，待完全溶解后，加入上述混合体系，再加1.2g过硫酸钾，升温到65℃，反应3小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；
将18g氢氧化钠、20g十二烷基硫酸钠依次加入上述制备的聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，搅拌4小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂。
实施例2：
在三口烧瓶中，加入15g纳米二氧化硅、8mL乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂，搅拌3小时。称取25g丙烯酰胺溶于180mL水中，待完全溶解后，加入上述混合体系，再加1.8g过硫酸钾，升温到75℃，反应4小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；
将28g碳酸钠、15g十二烷基硫酸钠依次加入上述制备的聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，5小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂。
实施例3：
在三口烧瓶中，加入纳米二氧化硅18g、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂12mL，搅拌3小时。称取29g丙烯酰胺溶于175mL水中，待完全溶解后，加入上述混合体系，再加1.2g过硫酸钾，升温到75℃，反应5小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；
将23g碳酸钾、19g十二烷基磺酸钠依次加入上述制备的聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，5小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂。
实施例4：
在三口烧瓶中，加入纳米二氧化硅26g、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷偶联剂18mL，搅拌3小时。称取16g丙烯酰胺溶于120mL水中，待完全溶解后，加入上述混合体系，再加0.9g过硫酸钾，升温到70℃，反应4小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；
将16g碳酸氢钠、13g十二烷基三甲基溴化铵依次加入上述制备的聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，7小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂。
实施例5：
在三口烧瓶中，加入纳米二氧化硅37g、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂22mL，搅拌4小时。称取25g丙烯酰胺溶于185mL水中，待完全溶解后，加入上述混合体系，再加1.75g过硫酸钾，升温到75℃，反应2小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；
将19g碳酸氢钠、17g十二烷基三甲基溴化铵依次加入上述制备的聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，7小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂。

Claims (1)

1.一种耐温、耐盐的纳米驱油剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）将15-35份纳米二氧化硅、2-15份双键硅烷偶联剂混合后，在室温条件下，反应2-5小时，接着将10-45份丙烯酰胺溶于80-200mL水中，然后加入上述体系，再加入0.1-2份引发剂，升温到60-90℃，反应2-6小时，制得聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液；其中所述纳米二氧化硅的粒径在20-130nm之间，所述双键硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂和乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂中的一种或几种，所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、H2O2-FeCl3中的一种；
（2）将5-20份碱、1-25份表面活性剂依次加入上述聚丙烯酰胺修饰的二氧化硅纳米粒子分散液中，在室温条件下，搅拌2-6小时，即制得耐温、耐盐的纳米驱油剂；所述碱选自NaOH、KOH、Na2CO3、NaHCO3、K2CO3中的一种，所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯基二甲基溴化铵中的一种。
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