CN113563546B - 聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅及高效泡沫驱油剂与制备 - Google Patents

聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅及高效泡沫驱油剂与制备 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅及高效泡沫驱油剂与制备。该制备方法通过纳米二氧化硅、苯乙烯、含锂化合物反应，得到了一种苯乙烯修饰的纳米二氧化硅。本发明还提供了一种高效泡沫驱油剂，其是将上述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅、阴离子表面活性剂、两性表面活性剂混合后制备得到的。本发明还提供了上述高效泡沫驱油剂的制备方法。本发明提供的高效泡沫驱油剂具有良好的发泡性能和表面张力，适用多种气体介质。将该泡沫驱油剂应用于气驱工艺中可提高低渗区域动用程度、应用于水驱工艺中可提高采收率。

Description

聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅及高效泡沫驱油剂与制备
技术领域
本发明涉及油气开发技术领域，尤其涉及一种聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅及高效泡沫驱油剂与制备。
背景技术
泡沫是指在起泡剂作用下，气体(比如空气、CO2、N2、富烃气等)在液相中形成的一种分散体系。泡沫是一种假塑性流体，在低剪切速率下具有很高的表观粘度，但其粘度随剪切速率的增加而降低。
起泡剂本身是一种很强的表面活性剂，能大幅度降低油水界面张力，改善岩石表面的湿润性，使得原来呈束缚状的油通过油水乳化、液膜置换等方式成为可流动的油，从而实现驱油。但是目前国内有关泡沫驱油剂的研究比较少，且缺少对于对中气体具有广谱适用性和普适性的泡沫体系，此外，常规泡沫体系在高温、高盐、高酸条件下使用时，其发泡性稳定性会大幅度降低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅及其制备方法。本发明的目的还在于提供采用上述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅制成的高效泡沫驱油剂及其制备方法，该高效泡沫驱油剂具有良好的发泡性和降低表面张力的作用，对多种气体均有普适性，能大幅度提高原油采收率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅的制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一，将乳化剂、去离子水混合，搅拌均匀，得到乳化剂分散液；
步骤二，将纳米二氧化硅溶于有机溶剂，均匀分散后加入步骤一中的乳化剂分散液中；再加入苯乙烯、含锂化合物、饱和烃基过氧化氢的混合物，然后进行乳化，再加入硫酸亚铁溶液进行聚合反应，
其中，所述纳米二氧化硅、苯乙烯、含锂化合物的质量比为(0.2-2):(0.2-2):(0.2-2)，
步骤三，对聚合反应后的体系进行后处理，得到所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅。
上述制备方法的反应式如式2所示：
Figure BDA0002473592370000021
在上述制备方法中，优选地，所述乳化剂、去离子水、纳米二氧化硅、饱和烃基过氧化氢和硫酸亚铁的质量比为(0.5-10):(80.5-98.6):(0.2-2):(0.2-2):(0.5-5.5)，其中，饱和烃基过氧化氢作为氧化剂、硫酸亚铁作为还原剂，二者共同引发自由基聚合反应。
在上述制备方法中，优选地，所述有机溶剂与纳米二氧化硅的质量比为(100-200):(0.5-5)。
在上述制备方法中，可以选用合适尺寸的纳米二氧化硅，避免纳米二氧化硅尺寸过大导致在溶液中分散性差的问题，也避免纳米二氧化硅尺寸过小带来合成难度增加的问题。优选地，所述纳米二氧化硅的粒径为10-80nm。
在上述制备方法中，优选地，所述乳化剂包括非离子表面活性剂，更优选地，所述非离子表面活性剂包括吐温-80、吐温-20和斯盘-40中的一种或两种以上的组合。
在上述制备方法中，所述有机溶剂用于溶解纳米二氧化硅，优选地，所述有机溶剂为非极性溶剂，更优选地，所述非极性溶剂包括环己烷、己烷，煤油和石油醚中的一种或两种以上的组合。
在上述制备方法中，所述含锂化合物用作引发剂，使聚合后的聚苯乙烯修饰到二氧化硅分子上。优选地，所述含锂化合物包括饱和烃基锂，更优选地，所述饱和烃基锂中饱和烃基的碳数为2-5，进一步优选地，所述饱和烃基锂包括正丁基锂和/或叔丁基锂。
在上述制备方法中，优选地，所述饱和烃基过氧化氢中饱和烃基的碳数为2-5，更优选地，所述饱和烃基过氧化氢包括叔丁基过氧化氢。
在一些具体实施方案中，步骤二中，所述分散的方式可以采用超声分散。
在上述制备方法中，优选地，步骤二中，所述乳化的温度为15-35℃，所述乳化的时间为0.5-1h。
在上述制备方法中，优选地，步骤二中，所述硫酸亚铁溶液的质量浓度为0.5-5.5％。
在上述制备方法中，优选地，步骤二中，所述聚合反应的温度为20-45℃，所述聚合反应的时间为6-12h。
在一些实施方案中，步骤三中的后处理可以包括将聚合反应后的体系破乳、将水相中的沉淀溶于非极性溶剂(例如环己烷、己烷、煤油、石油醚等)，静置至分层为水相和油相，然后对水相中的沉淀进行分离、干燥的操作，得到数量较多的聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅，在具体实施方案中，所述破乳的方式可以是向聚合反应后的体系中加入无水乙醇，静置可以在分液漏斗等合适的反应仪器中进行。
在一些实施方案中，步骤三中的后处理还可以包括以下操作：对步骤二中聚合反应后的体系进行破乳，将水相中的沉淀溶于非极性溶剂(例如环己烷、己烷、煤油、石油醚等)分散、离心，然后对离心得到的下层沉淀水洗、再次离心、干燥，得到纯度较高、可以用于表征的聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅；在一些具体实施方案中，所述破乳的方式可以是向聚合反应后的体系中加入无水乙醇。
本发明还提供了一种聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅，其是由上述制备方法制备得到的。
在本发明的具体实施方案中，所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅的化学结构可以是如式1所示：
Figure BDA0002473592370000031
式1中，R为含锂官能团，PS为聚苯乙烯。
在上述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅中，优选地，所述含锂官能团包括含锂的饱和烃基，例如含锂正丁基、含锂叔丁基等。
在上述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅中，优选地，聚苯乙烯的分子量为1000-6000。
本发明还提供了一种高效泡沫驱油剂，以高效泡沫驱油剂的总质量为100％计，该高效泡沫驱油剂包括上述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅0.001-0.025％，两性表面活性剂99.68-99.98％，阴离子表面活性剂0.01-0.3％。
在上述高效泡沫驱油剂中，优选地，所述两性表面活性剂包括十二烷基二甲基甜菜碱、α-十四烷基甜菜碱、N-(十二酰胺亚丙基)-二甲基甜菜碱、N-十八烷基-N-(2-磺酸基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱和二聚甜菜碱等中的一种或两种以上的组合。
在上述高效泡沫驱油剂中，优选地，所述阴离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸甲酯磺酸钠等中的一种或两种以上的组合；更优选地，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中脂肪醇聚氧乙烯醚的EO为3。
本发明还提供了上述高效泡沫驱油剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅加入两性表面活性剂的水溶液中，搅拌、溶解、冷却；
步骤2，将步骤一中的体系加入阴离子表面活性剂，搅拌后得到所述高效泡沫驱油剂。
在上述方法中，优选地，所述两性表面活性剂的水溶液的质量浓度为10-35％。
在上述方法中，优选地，步骤1中，所述搅拌的温度为40-90℃，所述搅拌的时间为1-5h。
在上述方法中，优选地，步骤2中，所述搅拌的时间为25min-3h。
本发明提供的有益效果在于：
1、本发明提供的高效泡沫驱油剂具有良好的发泡性能，可适用于空气、N2、CO2等多种气体介质，泡沫半衰期长、综合值高。
2、本发明提供的高效泡沫驱油剂能够将油水界面张力大幅度降低至10-2mN/m数量级以下。
3、本发明提供的高效泡沫驱油剂应用于水驱工艺时能够增大微观波及体积和洗油效率，从而提高原油采收率。
4、本发明提供的高效泡沫驱油剂应用于气驱工艺时能够有效提高低渗区波及体积。
附图说明
图1为测试例1中FC泡沫和AFP泡沫改善水驱工艺的模拟结果。
图2为单管岩心实验装置示意图。
图3为并联双管岩心实验装置示意图。
图4为测试例2采用高效泡沫驱油剂和CO2以气液合注方式改善气驱工艺模拟实验的结果。
图5为测试例3采用高效泡沫驱油剂与CO2以气液分注方式改善气驱工艺模拟实验的结果。
图6为对比例1采用水和CO2以水气分注WAG方式改善气驱工艺模拟实验的结果。
图7为测试例4采用高效泡沫驱油剂和N2以气液合注方式进行的泡沫驱工艺模拟实验结果。
图8a是高效泡沫驱油剂及常规泡沫驱油剂以空气为气源时的发泡率时间衰减曲线。
图8b是高效泡沫驱油剂及常规泡沫驱油剂以N2为气源时的发泡率时间衰减曲线。
图8c是高效泡沫驱油剂及常规泡沫驱油剂以CO2为气源时的发泡率时间衰减曲线。
图9a是高效泡沫驱油剂及常规泡沫驱油剂以N2为气源时的泡沫半衰期。
图9b是高效泡沫驱油剂及常规泡沫驱油剂以空气为气源时的泡沫半衰期。
图9c是高效泡沫驱油剂及常规泡沫驱油剂以CO2为气源时的泡沫半衰期。
图10是测试例6的界面张力测试结果照片。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅的制备方法，该方法的具体步骤如下：
步骤一，依次将吐温-80、去离子水加入反应器中，搅拌均匀。
步骤二，将纳米二氧化硅溶液溶于环己烷中，超声分散后加入步骤一中的反应器中，再将苯乙烯、正丁基锂n-BuLi、叔丁基过氧化氢混合后加入，于30℃乳化1h，再加入质量浓度为5％的硫酸亚铁溶液，升温至35℃，反应12h，得到反应液。其中，所用的吐温-80、去离子水、纳米二氧化硅、苯乙烯、正丁基锂n-BuLi、叔丁基过氧化氢、硫酸亚铁的质量比为5:90:1:1:1:1:5。
步骤三，取少量步骤二中反应后的反应液加入无水乙醇破乳，再将破乳后水相中的沉淀溶于环己烷中超声分散、离心、水洗沉淀、二次离心，最后将沉淀干燥，获得纯度较高、可用于表征的聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅。
步骤四，将剩余的步骤二中反应液加入无水乙醇破乳，再将破乳后的沉淀溶于环己烷、放入分液漏斗中静置，待反应液分层为水相和油相，将水相中的沉淀干燥，得到聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅产物。
实施例2
本实施例提供了一种高效泡沫驱油剂，其制备过程采用了实施例1的聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅，具体制备步骤如下：
1、以泡沫驱油剂的总质量为100％计，称取N-十八烷基-N-(2-磺酸基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱99.78％、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵(脂肪醇聚氧乙烯醚的EO＝3)0.2％以及实施例1制备的聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅产物0.02％；
再将称取的N-十八烷基-N-(2-磺酸基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱溶于水制成质量浓度为20％的N-十八烷基-N-(2-磺酸基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱溶液。
2、将聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅加入N-十八烷基-N-(2-磺酸基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱溶液中，水浴加热、机械搅拌3h至溶解熟化，搅拌温度为80℃。
3、将步骤2的体系冷却，加入脂肪醇聚氧乙烯醚(EO＝3)硫酸铵，继续搅拌2h至体系澄清透明，得到高效泡沫驱油剂。
测试例1-6是对实施例2获得的高效泡沫驱油剂进行的性能测试实验，对比例1是以水替代实施例2获得的高效泡沫驱油剂进行的性能测试实验。除特殊说明，在以下各测试例和对比例中，实验中采用的岩心为胶结岩心，岩心尺寸为
Figure BDA0002473592370000061
采用的模拟油为青海原油与煤油的混合物，模拟油的粘度为25.6mPa·S。
以下测试例中所用的高效泡沫驱油剂均为实施例2制备的高效泡沫驱油剂。高效泡沫驱油剂可以称为FC，该高效泡沫驱油剂与气体形成的泡沫体系称为“FC泡沫”。
测试例1
本测试例是对高效泡沫驱油剂进行的水驱工艺模拟实验，用以测试高效泡沫驱油剂对水驱工艺的改善效果。该实验在图2所示的单管岩心实验装置中进行，具体的实验方法为：
1、将岩心饱和水，测定其渗透率和孔隙体积；
2、将饱和水的岩心接入驱替设备饱和油，直至油驱水至束缚水饱和度，计算原始含油饱和度；
2、用地层水驱替，水的注入速度为1mL/min，直至出口段含水量达到98％后，计算水驱采收率；
3、以1mL/min的速度非稳态驱替注入0.5PV的N2，同时按气液体积比为1:1注入高效泡沫驱油剂FC，继续水驱直至产出液含水量达到98％，结束实验，计算泡沫驱采收率。
作为参照，采用另一起泡剂按照上述过程进行水驱工艺模拟实验。该起泡剂包括月桂羟磺甜菜碱80wt％和十二烷基苯磺酸钠20wt％，形成泡沫体系AFP(又称“AFP泡沫”)。
经测量，用于FC泡沫水驱工艺测试的岩心渗透率为680mD、孔隙度为18.8％，用于AFP泡沫水驱工艺测试的岩心渗透率为540mD、孔隙度为18.7％。
图1为FC泡沫和AFP泡沫改善水驱工艺的模拟结果，包括FC泡沫水驱和AFP泡沫水驱在不同阶段的采收率和含水量变化，表1为FC泡沫水驱和AFP泡沫水驱在不同阶段的采收率总结结果。
表1
泡沫类型 水驱 泡沫驱 后续水驱 增值
FC泡沫 60％ 70％ 89.3％ 29.3％
AFP泡沫 64.21％ 75.5％ 84.2％ 20.0％
由图1和表1可知，对于FC泡沫，在泡沫段塞后进行持续水驱，后续水驱的采收率能够达到89.3％，较泡沫驱70％的采收率继续提高19.3％，相比于FC泡沫水驱60％的采收率提高接近30％；对于AFP泡沫，在泡沫段塞后进行持续水驱，后续水驱的采收率相比于水驱的采收率提高20％。采收率的提高主要来源于微观波及体积及洗油效率的提高，并且根据以上实验结果，FC泡沫相比于AFP泡沫表现出更好的水驱工艺改善效果。因此以下的测试中泡沫驱均采用高效泡沫驱油剂。
测试例2
本测试例是对高效泡沫驱油剂进行气液合注的气驱工艺模拟实验，用以测试高效泡沫驱油剂对气驱工艺的改善效果。该实验在图3所示的并联双管岩心实验装置中进行，具体的实验方法为：
1、测量岩心重量W1，然后将岩心接入驱替设备饱和水，直至水充满岩心全部孔隙，再称量饱和水后的岩心重量W2；
2、注入CO2进行驱替，直至低渗区不再产液，按照“气驱波及体积＝岩心产液量/(W2-W1)”的方法计算气驱波及体积。
3、将CO2、高效泡沫驱油剂按2:3的体积比混合得到FC泡沫体系，再将1PV的FC泡沫体系以2mL/min的速度注入，计算泡沫分别在高、低渗透区域的分配量。
4、继续注入CO2进行驱替，CO2的注入速度为1mL/min，直至出口端出现CO2、即CO2已经驱替过整个岩心，结束实验，按步骤2中的方法计算后续气驱波及体积。
图4为本测试例采用高效泡沫驱油剂和CO2以气液合注方式改善气驱工艺模拟实验的结果，包括不同阶段的注入压力、高渗产液量、低渗产液量的变化情况。图4中高渗分流率和低渗分流率按以下公式计算：
Figure BDA0002473592370000081
Figure BDA0002473592370000082
其中，V高渗W是高渗区产液量体积，V低渗W是低渗区产液量体积。
表2为本测试例的改善气驱工艺模拟结果。
表2
Figure BDA0002473592370000083
根据表2和图4可知，开始进行气驱时，低渗区域波及范围小；在泡沫注入过程中，注入压力大幅增加，泡沫进入低渗区，扩大波及范围；进行后续气驱时，注入压力大幅下降，低渗区波及体积增大。整体来看，在气液合注的气驱工艺中，低渗区波及体积扩大更多还是在泡沫注入阶段。
测试例3
本测试例是对高效泡沫驱油剂进行气液分注的气驱工艺模拟实验，用以测试高效泡沫驱油剂对气驱工艺的改善效果。该实验在图3所示的并联双管岩心实验装置中进行，具体的实验方法为：
1、测量岩心重量W1，然后将岩心接入驱替设备饱和水，直至水充满岩心全部孔隙，再称量饱和水后的岩心重量W2；
2注入CO2进行驱替，直至低渗区不再产液，按照“气驱波及体积＝岩心产液量/(W2-W1)”的方法计算气驱波及体积。
3、将高效泡沫驱油剂以2mL/min的速度注入，共注入1PV，计算高效泡沫驱油剂分别在高、低渗透区域的分配量。
4、以1mL/min的速度继续注入CO2进行驱替，直至出口端出现CO2，即CO2已经驱替过整个岩心，结束实验，按步骤2中的方法计算后续气驱波及体积。
图5为本测试例采用高效泡沫驱油剂和CO2以气液分注方式改善气驱工艺模拟实验的结果，包括不同阶段的注入压力、高渗产液量、低渗产液量的变化情况。表3为本测试例的改善气驱工艺模拟结果。
表3
Figure BDA0002473592370000091
根据表3和图5可知，开始气驱时，低渗区波及范围小，在发泡剂注入过程中，注入压力较低，发泡主要选择性进入高渗区；在后续气驱时，注汽压力大幅增加，低渗区波及体积大幅增大。整体而言，在气液分注的气驱工艺中，低渗区波及体积扩大更多还是在后续气驱阶段。
由测试例2和测试例3可知，不同的注入工艺可能会对应不同的见效方式。在泡沫驱阶段采用气液分注时低渗区气驱波及体积更高，而采用气液合注时泡沫会影响后续气体在低渗区的分布。
对比例1
本对比例是以水代替高效泡沫驱油剂进行的水气分注(WAG)的气驱工艺模拟实验，该实验在图3所述的并联双管岩心实验装置中进行，具体的实验方法为：
1、测量岩心重量W1，然后将岩心接入驱替设备饱和水，直至水充满岩心全部孔隙，再称量饱和水后的岩心重量W2；
2、以1mL/min的速度注入CO2进行驱替，直至不再产液，按照“气驱波及体积＝岩心产液量/岩心孔隙体积”的方法计算气驱波及体积。
3、以1mL/min的速度注入水，直至产出液中含水率为98％，计算注入水分别在高、低渗透区域的分配量。
4、以1mL/min的速度继续注入CO2进行驱替，直至不再产液，按步骤2中的方法计算后续气驱波及体积。
图6为本对比例采用水和CO2以水气分注WAG方式改善气驱工艺模拟实验的结果，包括不同阶段的注入压力、高渗产液量、低渗产液量的变化情况。表4为本对比例的改善气驱工艺模拟结果。
表4
Figure BDA0002473592370000101
根据图6和表4可知，本测试例在进行气驱时，低渗区未能得到波及；在水注入过程中，水主要选择进入高渗区；进行后续气驱时，由于两相流的作用，高渗区波及体积继续增大，低渗区难以得到动用。将对比例1与测试例2-3对比，说明高效泡沫能够有效封堵高渗管，使液流发生转向。
测试例4
本测试例是对高效泡沫驱油剂进行气液合注的泡沫驱工艺模拟实验。该实验在图2所示的单管岩心实验装置中进行，具体的实验方法为：
1、测量岩心重量W1，然后将岩心接入驱替设备饱和水直至水充满岩心全部孔隙，再称量饱和水后的岩心重量W2，再将岩心饱和油，直至油驱水至束缚水饱和度，计算原始含油饱和度；
2、以2mL/min的速度注入1PV的N2气体，计算气驱采收率。
3、以2mL/min的速度注入总体积为1PV、气液体积比为2:1的N2气体和高效泡沫驱油剂，结束实验，计算泡沫驱采收率。
图7为本测试例采用高效泡沫驱油剂和N2以气液合注方式进行的泡沫驱工艺模拟实验结果，包括不同阶段的采收率和含水量变化，表5为泡沫驱工艺模拟结果。
表5
渗透率/mD 孔隙体积/mL 含油饱和度/％ 气驱采收率/％ 采收率增值/％
792.6 7 71.42 64 24
以上结果证明，本发明提供的高效驱油剂在应用到水驱工艺时能够提高采收率，用于气驱工艺时能够有效提高低渗区的动用程度。
由图7和表5可知，单独气驱的采收率为64％，相比之下，泡沫驱阶段的采收率提高了24％。采出程度的提高来源于微观波及体积及洗油效率的提高。
测试例5
本测试例采用震荡法观察高效泡沫驱油剂与三种已工业化规模应用的对比产品产生的泡沫体积和半衰期。具体方法为：将样品倒入带有刻度的量筒中，记录样品体积V1以40厘米的振幅对容器手动震荡120次。停止震荡后，记录初始泡沫体积和泡沫体积衰减一半所用时间，即为半衰期。利用不同时间的泡沫体积V2计算发泡率：发泡率＝V2/V1×100％。
三种对比产品的具体信息如下：
SP-1产品，其是一种耐温抗盐泡排剂，由质量比为8:1两相表面活性剂月桂羟磺甜菜碱(生产厂家：淄博汇泉化学制品有限公司)和阴(非)离子表面活性剂十二烷基苯磺酸钠(阴离子型与非离子型的质量比为10:1，生产厂家：国药集团化学试剂有限公司)组成。
SP-2产品，其主要成分为阴(非)离子表面活性剂α-烯基磺酸盐(阴离子型与非离子型的质量比为11:1.2，生产厂家：圣宝厦门有限公司)。SP-2产品在泡沫驱工艺中能够形成耐酸泡沫体系。
SP-3产品，由质量比为9:1的两相表面活性剂椰油酰胺丙基氧化胺(生产厂家为淄博汇泉化学制品有限公司)和阴(非)离子表面活性剂十二烷基磺酸钠(阴离子型与非离子型的质量比为20:3，生产厂家：国药集团化学试剂有限公司)组成。SP-3产品在泡沫驱工艺中能够形成耐酸抗盐泡沫体系。
图8a、图8b、图8c分别为不同样品以空气、N2、CO2为气源时的发泡率时间衰减曲线。
图9a、图9b、图9c分别为不同样品以N2、空气、CO2为气源时的泡沫半衰期。
由图8a-图8c和图9a-图9c可知，高效泡沫驱油剂可以适用于空气、N2、CO2多种气源，并且在相同气源条件下，高效泡沫驱油剂的发泡率保持时间和泡沫半衰期均明显优于常规的SP-1、SP-2、SP-3产品，证明采用本发明提供的方法制备的高效泡沫驱油剂能够提高产品的发泡性能，可适用多种气体介质、泡沫半衰期长、综合值高。
测试例6
本测试例是用水和测试例5中的SP-2、SP-3、高效泡沫驱油剂(FC)进行油水界面张力的测试试验。测试仪器为TX-500C界面张力仪；测试用水与测试用油均来源于青海尕斯和大庆油田，其中，青海尕斯的测试用水的条件为：矿化度10万mg/L；大庆油田的测试用水的条件为：矿化度4000mg/L。
表6为界面张力测试结果。图10为本测试例的界面张力测试结果照片，显示了各测试产品对应的油滴形状，其中，图10的a图对应的测试样品为水，图10的b图对应的测试样品为在测试用油中添加量为0.3％的SP-2，图10的c图对应在测试用油中添加量为0.3％SP-3，图10的d图对应的测试样品为在测试用油中添加量为0.3％的FC。
表6
Figure BDA0002473592370000121
降低油水界面的能力能够正向反映洗油效率，但并不等同于洗油效率。从表6和图10的测试结果看，质量浓度为0.3％的FC溶液的对油水界面张力降低最多，满足合同要求(≤1×10-2mN/m)，证明采用本发明提供的方法制备的高效泡沫驱油剂能够大幅度降低油水界面张力。

Claims (17)

1.一种高效泡沫驱油剂，以高效泡沫驱油剂的总质量为100％计，该高效泡沫驱油剂包括聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅0.001-0.025％，两性表面活性剂99.68-99.98％，阴离子表面活性剂0.01-0.3％；
其中，所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅的制备方法包括以下步骤：
步骤一，将乳化剂、去离子水混合搅拌均匀，得到乳化剂分散液；
步骤二，将纳米二氧化硅溶于有机溶剂，均匀分散后加入步骤一中的乳化剂分散液中；再加入苯乙烯、含锂化合物、饱和烃基过氧化氢的混合物，然后进行乳化，再加入硫酸亚铁溶液进行聚合反应，所述聚合反应的温度为20-45℃，所述聚合反应的时间为6-12h；
其中，所述纳米二氧化硅、苯乙烯、含锂化合物的质量比为(0.2-2):(0.2-2):(0.2-2)；
步骤三，对聚合反应后的体系进行后处理，得到所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅。
2.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述乳化剂、去离子水、纳米二氧化硅、饱和烃基过氧化氢和硫酸亚铁的质量比为(0.5-10):(80.5-98.6):(0.2-2):(0.2-2):(0.5-5.5)；
所述有机溶剂与纳米二氧化硅的质量比为(100-200):(0.5-5)。
3.根据权利要求1或2所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述纳米二氧化硅的粒径为10-80nm；
所述乳化剂包括非离子表面活性剂；
所述有机溶剂包括非极性溶剂；
所述含锂化合物包括饱和烃基锂；
所述饱和烃基过氧化氢中饱和烃基的碳数为2-5。
4.根据权利要求3所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述非离子表面活性剂包括吐温-80、吐温-20和斯盘-40中的一种。
5.根据权利要求3所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述非极性溶剂包括环己烷、己烷、煤油和石油醚中的一种或两种以上的组合。
6.根据权利要求3所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述饱和烃基锂中饱和烃基的碳数为2-5。
7.根据权利要求6所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述饱和烃基锂包括正丁基锂和/或叔丁基锂。
8.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述饱和烃基过氧化氢包括叔丁基过氧化氢。
9.根据权利要求3所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述饱和烃基过氧化氢包括叔丁基过氧化氢。
10.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，步骤三中，所述后处理包括将聚合反应后的体系破乳、将水相中的沉淀溶于非极性溶剂，静置至分层为水相和油相，然后对水相中的沉淀进行分离、干燥，得到所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅的操作。
11.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，步骤三中，所述后处理包括以下操作：
对步骤二中聚合反应后的体系进行破乳，再将水相中的沉淀溶于非极性溶剂中分散，离心，然后对离心得到的下层沉淀水洗、再次离心、干燥，得到所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅。
12.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅的化学结构如式1所示：
Figure FDA0004073924810000021
式1中，R为含锂官能团，PS为聚苯乙烯。
13.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，含锂官能团包括含锂的饱和烃基。
14.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，聚苯乙烯的分子量为1000-6000。
15.根据权利要求1所述的高效泡沫驱油剂，其中，所述两性表面活性剂包括十二烷基二甲基甜菜碱、α-十四烷基甜菜碱、N-(十二酰胺亚丙基)-二甲基甜菜碱、N-十八烷基-N-(2-磺酸基)丙基-N,N-二甲基甜菜碱、椰油酰胺丙基甜菜碱、月桂酰胺丙基甜菜碱、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱和二聚甜菜碱中的一种或两种以上的组合；
所述阴离子表面活性剂包括脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠和硬脂酸甲酯磺酸钠中的一种或两种以上的组合。
16.根据权利要求15所述的驱油剂，其中，所述脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸铵中脂肪醇聚氧乙烯醚的EO为3。
17.权利要求1-16任一项所述的高效泡沫驱油剂的制备方法，其包括以下步骤：
步骤1，将聚苯乙烯修饰的纳米二氧化硅加入两性表面活性剂的水溶液中，搅拌、溶解、冷却；
步骤2，将步骤1中的体系加入阴离子表面活性剂，搅拌后得到所述高效泡沫驱油剂。
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