CN113980666A - 一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，通过如下过程制备：(1)将柠檬酸置于烘箱中加热0.5~2.0小时；(2)产物冷却至室温后溶于去离子水中配成溶液；(3)将溶液放入透析袋中进行透析；(4)将透析袋中的溶液置于烘箱中烘干，得到尺寸较为均一的氧化石墨烯；(5)将氧化石墨烯分散在四氢呋喃中过滤后，与烷基伯胺、催化剂依次加入处于氮气氛围下的四氢呋喃中；(6)搅拌0.5~1小时后加入脱水剂；(7)将混合物加热过滤，得到具有双亲性的氧化石墨烯纳米流体。本发明制备方法简单，原材料成本低廉，对合成环境要求较低，易在现场配制并大规模推广，能够有效提高低渗透油藏石油采收率。
Description
技术领域
本发明涉及功能纳米材料领域和油气田开发中的采油化学技术领域，具体涉及一种用于提高石油采收率的超薄型氧化石墨烯纳米流体。
技术背景
石油开采对增加国民经济收入和提高人民生活品质至关重要，石油化工更是和人民的衣食住行密切相关。此外，石油也是一种能源战略物资，在维持社会能源稳定和国家能源安全方面具有十分重要的地位。低渗透油藏在我国油藏中占比很大，低渗油气资源十分丰富，分布范围广泛，是能源战略中亟待开采的主力油气储层。但是由于低渗透油藏存在着非均质性严重、注采困难、注入压力过高、采出程度低等问题，很难实现高效开发利用。因而提高低渗透油藏石油采收率对油田增产极为重要。
纳米技术已逐渐成为油气田开发的研究热点，特别是近年来，纳米材料在提高油气采收率领域的研究及应用取得了较大的进展。纳米颗粒是指尺寸在1～100nm的固体颗粒，能通过纳米级孔隙，同时，纳米粒子具有活性表面、高比表面积及特殊的物理化学特性，这些独特的性质使得纳米粒子在提高石油采收率领域具有巨大的发展潜力，为提高石油采收率技术开辟了新的途径。因此，纳米材料和相关技术在油气田增产和提高石油采收率领域的研究与应用日益受到关注。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，以柠檬酸和烷基伯胺为原材料，添加催化剂和脱水剂在四氢呋喃中反应得到，其制备方法简单，原材料易获取，适于在现场配制并大规模推广，能够有效提高低渗透油藏石油采收率，克服低渗透油藏“注不进，采不出”的问题。
为达到以上技术目的，本发明采用以下技术方案。
本发明采用热解法制备氧化石墨烯，再使用一步法对氧化石墨烯进行有机改性，制得具有双亲性的纳米流体。该方法相对传统的Hummers法制备的氧化石墨烯，其工艺更简单、过程更安全，且制备的氧化石墨烯表面官能团中含有一定的羟基和羧基，同时还存在一些环氧基团，这些多功能基团的存在为氧化石墨烯的功能化提供了活性位点。
一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，通过如下过程制备：
(1)将放入柠檬酸的烧杯置于180～220℃烘箱中加热0.5～2.0小时；
(2)待产物冷却至室温后溶于去离子水中配成溶液；
(3)将溶液放入透析袋中进行透析；
(4)将透析袋中的溶液置于60～80℃烘箱中烘干，得到尺寸较为均一的氧化石墨烯；
(5)将氧化石墨烯分散在四氢呋喃中，将该溶液进行过滤后，与烷基伯胺、催化剂依次加入处于氮气氛围下的四氢呋喃中；
(6)搅拌0.5～1小时后加入脱水剂；
(7)将搅拌均匀的混合物在40～60℃下加热过滤，得到具有双亲性的氧化石墨烯纳米流体。
所述烷基伯胺的碳原子数在6～22之间。
所述催化剂为4-二甲氨基吡啶。
所述脱水剂为N,N-二环己基碳二亚胺。
氧化石墨烯的改性方法具有多样性，本发明采用简单的一步法来生产具有纳米级的双亲性的氧化石墨烯纳米流体，即通过脱水剂的一步同时反应，用烷基伯胺进行修饰氧化石墨烯，反应步骤如下：
氧化石墨烯简称GO，改性氧化石墨烯简称A-GO。
本发明通过对氧化石墨烯改性来调节它的双亲性和乳化能力，使其作为一种新型驱油剂更适用于油田开发。该纳米流体具有良好的乳化性能，能有效提高低渗透油藏石油采收率。
附图说明
图1为不同反应时间的氧化石墨烯的热失重曲线。
图2为不同反应时间的氧化石墨烯的SEM图
(图2.1:60min；图2.2:90min；图2.3:120min)。
图3为氧化石墨烯及改性氧化石墨烯的红外光谱分析图。
图4为氧化石墨烯及改性氧化石墨烯的XRD图谱。
具体实施方式
下面根据附图和实例进一步说明本发明，以便于本技术领域的技术人员理解本发明。但应该清楚，本发明不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内，均在保护之列。
实施例
一、用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体的制备
1、采用自下而上法中的热解法制备氧化石墨烯，反应步骤如下：
(1)称取30g柠檬酸放入烧杯中，再将烧杯置于180℃烘箱中加热1小时；
(2)等到产物冷却至室温后溶于30mL去离子水中配成溶液；
(3)将溶液放入透析袋(截留分子量为100D)中并在盛有1000mL去离子水的大烧杯中透析3天(其中每个隔1小时换一次大烧杯中的去离子水)进行透析；
(4)将透析袋中的溶液置于80℃烘箱中烘干，即得到尺寸较为均一的氧化石墨烯。
2、采用简单的一步法来生产纳米级的双亲性的氧化石墨烯纳米流体，即通过脱水剂的一步同时反应，用烷基伯胺修饰氧化石墨烯，反应步骤如下：
(1)称取15g氧化石墨烯分散在30mL四氢呋喃中；
(2)使用注射器将其通过微孔滤膜(孔径为0.22μm)进行超滤后，将15g氧化石墨烯、0.75g辛胺和1.42g催化剂4-二甲氨基吡啶依次加入处于氮气氛围的200mL四氢呋喃中；
(3)将混合物搅拌1小时后加入脱水剂N,N-二环己基碳二亚胺；
(4)将搅拌均匀的混合物在40℃下加热过滤，得到具有双亲性的氧化石墨烯纳米流体。
二、用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体的性能测试
(1)取一块长6.99cm，直径2.5cm，气测渗透率为29mD的人造岩心，抽真空，饱和模拟地层水(矿化度为9374mg/L)，计算孔隙体积为6.14mL，孔隙度为17.9％，在65℃下真空干燥24小时，饱和油(粘度7.8mPa·s，25℃)，老化72小时后，以0.1mL/min的速度注入模拟地层水，驱替岩心至出口端不出油为止，记录累计产油量，计算水驱采收率为25.3％；以0.1mL/min的速度注入1.0PV浓度为2000mg/L的改性氧化石墨烯分散液，后续水驱至岩心出口端不出油，记录累计产油量，计算石油总采收率为45.3％，纳米流体提高石油采收率为20.0％。
(2)取一块长6.95cm，直径2.5cm，气测渗透率为25mD的人造岩心，抽真空，饱和模拟地层水(矿化度为9374mg/L)，计算孔隙体积为5.93mL，孔隙度为17.4％，在65℃下真空干燥24小时，饱和油(粘度7.8mPa·s，25℃)，老化72小时后，以0.1mL/min的速度注入模拟地层水，驱替岩心至出口端不出油为止，记录累计产油量，计算水驱采收率为22.3％；以0.1mL/min的速度注入2000mg/L改性氧化石墨烯分散液，后续水驱至岩心出口端不出油，记录累计产油量，计算石油总采收率为48.4％，纳米流体提高石油采收率为26.1％。
(3)取一块长6.87cm，直径2.5cm，气测渗透率为23mD的人造岩心，抽真空，饱和模拟地层水(矿化度为9374mg/L)，计算孔隙体积为5.79mL，孔隙度为17.2％，在65℃下真空干燥24小时，饱和油(粘度7.8mPa·s，25℃)，老化72小时后，以0.1mL/min的速度注入模拟地层水，驱替岩心至出口端不出油为止，记录累计产油量，计算水驱采收率为24.5％；以0.1mL/min的速度注入2000mg/L改性氧化石墨烯分散液，后续水驱至岩心出口端不出油，记录累计产油量，计算石油总采收率为47.9％，纳米流体提高石油采收率为23.4％。
(4)取一块长6.92cm，直径2.5cm，气测渗透率为26mD的人造岩心，抽真空，饱和模拟地层水(矿化度为9374mg/L)，计算孔隙体积为6.01mL，孔隙度为17.7％，在65℃下真空干燥24小时，饱和油(粘度7.8mPa·s，25℃)，老化72小时后，以0.1mL/min的速度注入模拟地层水，驱替岩心至出口端不出油为止，记录累计产油量，计算水驱采收率为22.3％；以0.1mL/min的速度注入2000mg/L改性氧化石墨烯分散液，后续水驱至岩心出口端不出油，记录累计产油量，计算石油总采收率为45.8％，纳米流体提高石油采收率为23.5％。
下表为驱油实验中使用的模拟地层水配方。
以上实施例说明了本发明提供的用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米氧化石墨烯，其制备方法简单，原材料成本低廉，对合成环境要求较低，易在现场配制并大规模推广，能够有效提高低渗透油藏石油采收率。
Claims (4)
1.一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，通过如下过程制备：
(1)将放入柠檬酸的烧杯置于180~220℃烘箱中加热0.5~2.0小时；
(2)待产物冷却至室温后溶于去离子水中配成溶液；
(3)将溶液放入透析袋中进行透析；
(4)将透析袋中的溶液置于60~80℃烘箱中烘干，得到尺寸较为均一的氧化石墨烯；
(5)将氧化石墨烯分散在四氢呋喃中，将该溶液进行过滤后，与烷基伯胺、催化剂依次加入处于氮气氛围下的四氢呋喃中；
(6)搅拌0.5~1小时后加入脱水剂；
(7)将搅拌均匀的混合物在40~60℃下加热过滤，得到具有双亲性的氧化石墨烯纳米流体。
2.如权利要求1所述的一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，其特征在于，所述烷基伯胺的碳原子数在6~22之间。
3.如权利要求1所述的一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，其特征在于，所述催化剂为4-二甲氨基吡啶。
4.如权利要求1所述的一种用于提高低渗透油藏石油采收率的纳米流体，其特征在于，所述脱水剂为N,N-二环己基碳二亚胺。
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| 许园: "基于改性氧化石墨烯作为低渗透油藏注水开发纳米减阻剂研究", 《中国博士学位论文全文数据库（电子期刊》 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114458310A (zh) * | 2022-02-16 | 2022-05-10 | 西南石油大学 | 一种断层低速率运动条件下原油侧向分流定向评价的方法 |
| CN114458310B (zh) * | 2022-02-16 | 2024-05-24 | 西南石油大学 | 一种断层低速率运动条件下原油侧向分流定向评价的方法 |
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