CN111560241A - 一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系及其制备方法 - Google Patents

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郭凯迪
李金涛
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Abstract

本发明提供了一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系及其制备方法，强化泡沫体系，包括以下重量百分比组分：起泡剂0.1～0.3％、稳泡剂0.2～0.5％，余量为去离子水。本发明还包括上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法。本发明可以高效提高泡沫体系的稳定性，降低生产成本，有效解决了现有技术中稳泡效果不明显和生产成本高等问题。

Description

一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系及其制备方法
技术领域
本发明属于泡沫体系技术领域，具体涉及一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系及其制备方法。
背景技术
泡沫是在油藏中成功实现流体流度控制的一种驱油体系，较聚合物驱油等拥有更好的流度控制效果、更大的盐度适应范围，且兼具洗油作用。大量矿场试验证明，利用气液同注等恰当工艺可在储层孔隙中产生丰富的泡沫，而这些泡沫提高采收率能力的高低与其在储层中的稳定性息息相关。采用稳泡剂是提高油藏环境中泡沫稳定性的有效手段之一。
目前现阶段，在我国常用的泡沫稳泡剂体系主要包括以液相增粘机制为主的水溶性聚合物(如黄原胶、改性聚丙烯酰胺等)、以提高界面吸附为主导的固相纳米颗粒(如二氧化硅、氢氧化铝等)。但是，水溶性聚合物存在严重的热降解问题，而固相颗粒对油田储层具有二次伤害。因此，介于流体和固相之间的纤维素纳米晶体，即拥有部分液相增粘性，又保留着颗粒的刚性，是一种发展潜力巨大的泡沫稳泡剂。现有方法得到的泡沫体系中，所用的药剂种类和用量较大，制备过程复杂，生产成本较高，稳泡效果不明显，该稳泡效果或工艺流程难以满足油田施工要求，不便于推广使用。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系及其制备方法，可以显著提高泡沫体系的稳定性，降低生产成本，有效解决了现有技术中稳泡效果不明显和生产成本高等问题。
为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系，包括以下重量百分比组分：起泡剂0.1～0.3％、稳泡剂0.2～0.5％，余量为去离子水。
进一步，纤维素纳米晶体强化泡沫体系包括以下重量百分比组分：起泡剂0.2％、稳泡剂0.3％，余量为去离子水。
进一步，起泡剂为十二烷基甲基氧化胺、月桂酰基胺酸钠、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、椰油基葡糖苷或十二烷基硫酸钠。
进一步，稳泡剂为纤维素纳米晶体。
进一步，纤维素纳米晶体直径10～50nm，长100～500nm。
上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将起泡剂加入稳泡剂中，然后加入去离子水，先磁力搅拌10～15h，再超声分散20～40min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在1500～2500rpm条件下振荡5～10min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
进一步，步骤(1)中，先磁力搅拌12h，再超声分散30min。
进一步，步骤(2)中，混合液在2000rpm条件下振荡5min。
综上所述，本发明具备以下优点：
1、本发明基于原位疏水化作用，制得了纤维素纳米晶体稳定的泡沫体系，可以高效提高泡沫体系的稳定性，制备工艺简单高效，降低生产成本，有效解决了现有技术中稳泡效果不明显和生产成本高等问题。
2、在泡沫体系中首次采用了纤维素纳米晶体作为泡沫性质的稳定剂，相比于现有稳泡剂，具有绿色环保、资源再利用等优势；经过原位疏水化作用后，纤维素纳米晶体不仅能吸附在液膜表面上，还能在液膜内部形成空间网络结构，提高泡沫液膜稳定性；纳米纤维素晶体，既拥有部分液相增粘性，又保留着颗粒的刚性，是一种发展潜力巨大的泡沫稳泡剂。
3、在制备时先将起泡剂加入稳泡剂中，磁力搅拌和超声分散使得稳泡剂分散均匀，再振荡形成泡沫，分散后的稳泡剂充分吸附在液膜表面，同时进入液膜内部，提高体系的稳定性，制备工艺流程简单，可实现大型规模生产，能够满足油田开发应用要求。
附图说明
图1为实施例3纤维素纳米晶体强化泡沫随时间的变化情况；
图2为实施例4纤维素纳米晶体强化泡沫随时间的变化情况；
图3为对比例4泡沫随时间的变化情况。
具体实施方式
实施例1
一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系，包括以下重量百分比组分：十二烷基甲基氧化胺0.1％、纤维素纳米晶体0.2％，余量为去离子水。其中，纤维素纳米晶体直径10nm，长100nm。
上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将十二烷基甲基氧化胺加入纤维素纳米晶体中，然后加入去离子水，先磁力搅拌10h，再超声分散20min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在1500rpm条件下振荡5min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
实施例2
一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系，包括以下重量百分比组分：月桂酰基胺酸钠0.2％、纤维素纳米晶体0.3％，余量为去离子水。其中，纤维素纳米晶体直径30nm，长300nm。
上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将月桂酰基胺酸钠加入纤维素纳米晶体中，然后加入去离子水，先磁力搅拌12h，再超声分散30min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在2000rpm条件下振荡5min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
实施例3
一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系，包括以下重量百分比组分：月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱0.3％、纤维素纳米晶体0.5％，余量为去离子水。其中，纤维素纳米晶体直径50nm，长500nm。
上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱加入纤维素纳米晶体中，然后加入去离子水，先磁力搅拌15h，再超声分散40min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在2500rpm条件下振荡10min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
实施例4
一种纤维素纳米晶体强化体系，包括以下重量百分比组分：椰油基葡糖苷0.1～0.3％、纤维素纳米晶体0.2～0.5％，余量为去离子水。其中，纤维素纳米晶体直径10～50nm，长100～500nm。
上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将椰油基葡糖苷加入纤维素纳米晶体中，然后加入去离子水，先磁力搅拌12h，再超声分散30min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在2000rpm条件下振荡5min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
实施例5
一种纤维素纳米晶体强化体系，包括以下重量百分比组分：十二烷基硫酸钠0.1～0.3％、纤维素纳米晶体0.2～0.5％，余量为去离子水。其中，纤维素纳米晶体直径10～50nm，长100～500nm。
上述纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将十二烷基硫酸钠加入纤维素纳米晶体中，然后加入去离子水，先磁力搅拌12h，再超声分散30min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在2000rpm条件下振荡5min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
对比例1
对比例1和实施例1的不同之处在于，对比例1中没有加入稳泡剂纤维素纳米晶体。
对比例2
对比例2和实施例2的不同之处在于，对比例1中没有加入稳泡剂纤维素纳米晶体。
对比例3
对比例3和实施例3的不同之处在于，对比例1中没有加入稳泡剂纤维素纳米晶体。
对比例4
对比例4和实施例4的不同之处在于，对比例1中没有加入稳泡剂纤维素纳米晶体。
对比例5
对比例5和实施例5的不同之处在于，对比例1中没有加入稳泡剂纤维素纳米晶体。
分别测定实施例1～5和对比例1～5的强化泡沫体系的起泡体积和半衰期，其结果见表1；并拍摄实施例3、4强化泡沫和对比例4普通泡沫随时间的变化情况，分别见图1～3。其中，图1从右到左依次为0.5min、6min、14min和90min；图2从右到左依次为0.5min、8min、20min和240min；图3从右到左依次为0.5min和12min。
表1泡沫体系的起泡体积和半衰期统计表
Figure BDA0002511056730000061
由表1可知，本发明的强化泡沫体系添加了纤维素纳米晶体，所得泡沫体系的起泡体积和半衰期得到显著提高，尤其是半衰期提高了4倍以上，且纤维素纳米晶体用量仅为0.2～0.5wt％。由图1～3可知，经过原位疏水化作用后，纤维素纳米晶体不仅能吸附在液膜表面上，还能在液膜内部形成空间网络结构，进而增加泡沫数量、提高泡沫液膜稳定性。综上所述，本发明提供的添加了纤维素纳米晶体的强化泡沫体系，具有优异的稳泡性，能有效提高泡沫稳定性。
虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims (8)

1.一种纤维素纳米晶体强化泡沫体系，其特征在于，包括以下重量百分比组分：起泡剂0.1～0.3％、稳泡剂0.2～0.5％，余量为去离子水。
2.如权利要求1所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系，其特征在于，包括以下重量百分比组分：起泡剂0.2％、稳泡剂0.3％，余量为去离子水。
3.如权利要求1或2所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系，其特征在于，所述起泡剂为十二烷基甲基氧化胺、月桂酰基胺酸钠、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱、椰油基葡糖苷或十二烷基硫酸钠。
4.如权利要求1或2所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系，其特征在于，所述稳泡剂为纤维素纳米晶体。
5.如权利要求4所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系，其特征在于，所述纤维素纳米晶体直径10～50nm，长100～500nm。
6.权利要求1～5任一项所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将起泡剂加入稳泡剂中，然后加入去离子水，先磁力搅拌10～15h，再超声分散20～40min，得混合液；
(2)将步骤(1)所得混合液在1500～2500rpm条件下振荡5～10min，得纤维素纳米晶体强化泡沫体系。
7.如权利要求6所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，先磁力搅拌12h，再超声分散30min。
8.如权利要求6所述的纤维素纳米晶体强化泡沫体系的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，混合液在2000rpm条件下振荡5min。
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