CN104178099B - 一种耐温抗盐型纳米乳液及其制备方法和应用 - Google Patents

一种耐温抗盐型纳米乳液及其制备方法和应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种耐温抗盐型纳米乳液制备方法，其特征在于：重量分数为5%‑20%的烷烃作为油相，重量分数为45%‑85%的乳化剂，乳化剂为非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表活性剂与助表面活性剂的混合物，其余部分为水。在5‑ 40℃下，首先将水和乳化剂通过磁力搅拌器，以100‑500rpm的搅拌速度搅拌均匀，再向体系中滴加油相，同时保持100‑500rpm的搅拌速度搅拌5‑60min，即可得到外观透明的纳米乳液。本发明所公开的纳米乳液具有良好的抗温耐盐性能，可应用于油田注水防膨等领域。

Description

一种耐温抗盐型纳米乳液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及到一种耐温抗盐型纳米乳液及其制备方法和在油田注水防膨中的应用。
背景技术
纳米乳液可定义为一种乳液类型，其中分散\不连续相的平均液滴尺寸小于1000nm，连续相和分散\不连续相的组分必须足够不相混溶，使得能形成各自的相，这些乳液包括非极性相（通常称为油相）、极性相（通常含水且称之为水性相或水相）、表面活性剂和助表面活性剂。
纳米乳液与普通乳液有相似之处，但也有根本的区别：（1）普通乳液的形成一般需要外界提供能量，如需搅拌、超声波振荡等处理才能形成，而纳米乳液则自动形成，无需外界提供能量；（2）普通乳液是热力学不稳定体系，存放过程中会发生聚结而最终分离成油、水相，而纳米乳液是热力学稳定体系，不会发生聚结，即使在超离心作用下出现暂时分层，一旦取消离心力场，分层现象立即消失，又自动恢复到原来的稳定体系。
由于纳米微粒尺寸小、比表面积大，所以表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大，从而表现出四大效应：表面效应、小尺寸效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应，使纳米粒子出现了许多不同于常规粒子的新奇特性，其集中应用在一些高附加值领域，如医药、食品、化妆品等领域。近年来随着研究的进一步深入，纳米技术在石油开采领域展现了广阔的应用前景。但我国油田高温、高矿化度、高二价阳离子浓度的特性要求纳米乳液具有良好的耐温抗盐性能。
发明内容
本发明提供了一种耐温抗盐型纳米乳液及其制备方法和在油田注水防膨方面的应用。
本发明所采取的技术方案为：提供一种耐温抗盐型纳米乳液，其特征是该纳米乳液包含以下几种组分，重量分数为5%-20%的烷烃作为油相，重量分数为45%-85%的乳化剂，乳化剂为非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表活性剂与助表面活性剂的混合物，其余部分为水。
所述耐温抗盐型纳米乳液制备方法是：在5- 40℃下，首先将水和乳化剂通过磁力搅拌器，以100-500rpm的搅拌速度搅拌均匀，再向体系中滴加油相，同时保持100-500rpm的搅拌速度搅拌5-60min，即可得到外观透明的纳米乳液。
所述烷烃是正构烷烃与异构烷烃的混合物或直链烷烃，所述乳化剂是由非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和作为助表面活性剂的低碳醇混合而成，其中非离子表面活性剂占乳化剂的重量分数为10%-40%，两性离子表面活性剂占乳化剂的重量分数为15%-35%，阳离子表面活性剂占乳化剂的重量分数为15%-40%，作为助表面活性剂的低碳醇占乳化剂的重量分数为20%-45%。
所述直链烷烃为己烷、庚烷、辛烷、癸烷、正十二烷、正十四烷正十六烷，所述正构烷烃与异构烷烃混合物是液体石蜡或白油。
所述非离子表面活性剂聚氧乙烯醚脂肪醇，聚氧乙烯醚脂肪醇的结构为R-(O-C-C)x-OH，其中R为碳数为12-15的直链烷基，x为8-25。
所述两性离子表面活性剂是甜菜碱类表面活性剂，包括但不仅限于椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基甜菜碱，椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，或者是其两种或两种以上的混合物。
所述阳离子表面活性剂包括但不仅限于十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵，或者是其两种或两种以上的混合物。
所述作为助表面活性剂的低碳醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、4-甲基-2-戊醇、正庚醇、正辛醇、乙二醇、丙二醇及其混合物。
所述的耐温抗盐型纳米乳液用于油田注水防膨方面。
本发明所述的纳米乳液其制备方法简单，具有良好的耐温抗盐性和防膨性。
具体实施方式
实施例1
称取3.50g聚氧乙烯醚脂肪醇AEO9、4.20g十六烷基三甲基溴化铵CTAB 、2.75g椰油酰胺丙基甜菜碱CAB、6.50g正丁醇和5.50g 水于烧杯中，控制体系温度保持在25℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min使体系搅拌均匀，此时再向烧杯中缓慢滴加3.50g 白油，，保持磁力搅拌器搅拌速度200rpm，白油滴加完全后，在200rpm的搅拌速度继续搅拌40min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表1所示。
表1 AEO9\CTAB\CAB\正丁醇\白油\水纳米乳液体系粒径分布
实施例2
称取4.50g聚氧乙烯醚脂肪醇AEO9、3.20g十六烷基三甲基溴化铵CTAB 、3.75g椰油酰胺丙基甜菜碱CAB、7.50g乙二醇和4.50g 水于烧杯中，控制体系温度保持在25℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min使体系搅拌均匀，此时再向烧杯中缓慢滴加1.50g 正己烷，，保持磁力搅拌器搅拌速度200rpm，正己烷滴加完全后，在200rpm的搅拌速度继续搅拌40min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表2所示。
表2 AEO9\CTAB\CAB\乙二醇\正己烷\水纳米乳液体系粒径分布
实施例3
称取2.50g聚氧乙烯醚脂肪醇AEO9、3.6g十六烷基三甲基溴化铵CTAB 、2.50g椰油酰胺丙基甜菜碱CAB、6.50g正辛醇和7.50g 水于烧杯中，控制体系温度保持在25℃，在磁力搅拌器上以200rpm搅拌15 min使体系搅拌均匀，此时再向烧杯中缓慢滴加1.40g 白油，，保持磁力搅拌器搅拌速度200rpm，白油滴加完全后，在200rpm的搅拌速度继续搅拌40min，即可得到外观澄清透明的纳米乳液。采用美国布鲁克海文仪器公司的ZetaPlus测定纳米乳液的液滴粒径，所制得的纳米乳液平均粒径及粒径分布如表3所示。
表3 AEO9\CTAB\CAB\正辛醇\白油\水纳米乳液体系粒径分布
实施例4
将实施例1中制备的纳米乳液倒入陈化釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化24h，老化前后纳米乳液均为澄清透明，说明纳米乳液具有较好的抗温性能。
实施例5
配制一定矿化度的盐水溶液，其中NaCl的质量浓度为25.0%，CaCl2的质量浓度为0.6.0%，将实施例1中制备的纳米乳液溶解在所配制的盐水溶液中，纳米乳液质量浓度为2.5%。制得的纳米乳液盐水溶液澄清透明，未出现分层、絮状物、沉淀或浑浊等现象，说明纳米乳液在盐水中溶解性能良好，具有良好的抗盐性能。
实施例6
将实施例1中制备的纳米乳液溶解在实施例5中所述的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对其防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例7
将实施例1中制备的纳米乳液溶解在实施例5中所述的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化24h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例8
将实施例1中制备的纳米乳液溶解在实施例5中所述的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化48h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例9
将实施例1中制备的纳米乳液溶解在实施例5中所述的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化72h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例10
将实施例2中制备的纳米乳液溶解在含饱和NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对其防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例11
将实施例2中制备的纳米乳液溶解在含饱和NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化24h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例12
将实施例2中制备的纳米乳液溶解在含饱和NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化48h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例13
将实施例2中制备的纳米乳液溶解在含饱和NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化72h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例14
将实施例3中制备的纳米乳液溶解在20%NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对其防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例15
将实施例3中制备的纳米乳液溶解在20%NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化24h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例16
将实施例3中制备的纳米乳液溶解在20%NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化48h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
实施例17
将实施例3中制备的纳米乳液溶解在20%NaCl和0.6%CaCl2的盐水溶液中，纳米乳液的质量分数为1.0%，参照实施例4的方法，将该纳米乳液的盐水溶液倒入陈华釜中，在110℃的条件下置于高温滚子加热炉中老化72h，在按照《SY/T5971-94注水用粘土稳定剂性能评价方法》对老化后的纳米乳液盐水溶液的防膨率进行了测定，结果见表4。
表4 纳米乳液防膨性能测试
实施例 防膨率（%）
实施例6 92.75
实施例7 90.22
实施例8 91.30
实施例9 92.39
实施例10 91.30
实施例11 91.84
实施例12 92.39
实施例13 90.76
实施例14 88.05
实施例15 89.13
实施例16 87.50
实施例17 88.41

Claims (6)

1.一种耐温抗盐型纳米乳液，其特征在于：按重量百分比该纳米乳液含有下列组分：
烷烃 5%-20%
乳化剂 45%-85%
水 10%-45%；
所述烷烃是正构烷烃与异构烷烃的混合物或直链烷烃，所述乳化剂是由非离子表面活性剂、两性离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和作为助表面活性剂的低碳醇混合而成，其中非离子表面活性剂占乳化剂的重量分数为10%-40%，两性离子表面活性剂占乳化剂的重量分数为15%-35%，阳离子表面活性剂占乳化剂的重量分数为15%-40%，作为助表面活性剂的低碳醇占乳化剂的重量分数为20%-45%；
所述耐温抗盐型纳米乳液制备方法：在5- 40℃下，首先将水和乳化剂通过磁力搅拌器，以100-500rpm的搅拌速度搅拌均匀，再向体系中滴加油相，同时保持100-500rpm的搅拌速度搅拌5-60min，即可得到外观透明的纳米乳液；
所述耐温抗盐型纳米乳液用于油田注水防膨。
2.如权利要求1所述的耐温抗盐型纳米乳液，其特征在于：所述直链烷烃为己烷、庚烷、辛烷、癸烷、正十二烷、正十四烷正十六烷，所述正构烷烃与异构烷烃混合物是液体石蜡或白油。
3.如权利要求1所述的耐温抗盐型纳米乳液，其特征在于：所述非离子表面活性剂聚氧乙烯醚脂肪醇，聚氧乙烯醚脂肪醇的结构为R-(O-C-C)x-OH，其中R为碳数为12-15的直链烷基，x为8-25。
4.如权利要求1所述的耐温抗盐型纳米乳液，其特征在于：所述两性离子表面活性剂是甜菜碱类表面活性剂，包括椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基氧化胺、月桂酰胺丙基氧化胺、十二烷基二甲基氧化胺、十二烷基二甲基甜菜碱，椰油酰胺丙基羟磺酸甜菜碱、月桂酰胺丙基羟磺酸甜菜碱，或者是其两种或两种以上的混合物。
5.如权利要求1所述的耐温抗盐型纳米乳液，其特征在于：所述阳离子表面活性剂包括十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基二甲基苄基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基二甲基苄基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵、十八烷基三甲基溴化铵、十八烷基二甲基苄基氯化铵、十八烷基二甲基苄基溴化铵，或者是其两种或两种以上的混合物。
6.如权利要求1所述的耐温抗盐型纳米乳液，其特征在于：所述作为助表面活性剂的低碳醇为乙醇、正丙醇、异丙醇、正丁醇、异丁醇、仲丁醇、叔丁醇、1-戊醇、2-戊醇、3-戊醇、2-甲基-1-丁醇、2-甲基-2-丁醇、3-甲基-2-丁醇、3-甲基-1-丁醇、2，2-二甲基-1-丙醇、1-己醇、2-己醇、3-己醇、4-甲基-2-戊醇、正庚醇、正辛醇、乙二醇、丙二醇及其混合物。
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