CN115287052B - 基于界面调控的碳点复配驱油体系及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，包含以下重量百分比的组分：0.01wt％‑0.2wt％的碳点、0.05‑0.3wt％的表面活性剂，余量为水；其中，表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种。本发明制备的驱油体系能够具有耐温耐盐的特性，且分散稳定，能够通过组分间的界面调控机制协同作用达到提高采收率的目的，使用过程安全，成本低廉。
Description
技术领域
本发明涉及油田化学领域，尤其是一种基于界面调控的碳点复配驱油体系及其制备方法和应用。
背景技术
近据统计我国原油对外依存度已超过72％，严重超出国家能源战略安全警戒线。近年来我国已探明储量中的低渗/特低渗储量占绝大部分，由于其小孔喉、低孔隙度且储层特征差异大的特点，常规水力压裂不能满足采收率需求。且水力压裂加剧储层的非均质性及原油-岩石间的强相互作用，导致采收率低(<15％)，提高国内油田的勘探开发效率迫在眉睫。
水驱后残余油为极性沥青质、胶质等极性组分，在岩心表面的分布状态主要以油膜状态存在。目前常用的三次采油方法包含表面活性剂驱、聚合物驱及纳米材料驱。表面活性剂驱通过降低界面张力而减小原油在岩石表面的粘附功，从而剥离油膜达到提高洗油效率的目的，但价格昂贵且对于小孔喉孔隙内的原油作用甚微。聚合物驱通过改善水油流度比，扩大波及体积进而提高驱油效率，但在高温条件下会发生热降解和进一步水解，破坏聚合物的稳定性，大大减弱其驱油效果。
纳米材料驱油是近年来新型驱油方式，由于其表面能高、表面官能团活性高等特点被广大研究人员青睐。但传统纳米颗粒尺寸依旧较大(10nm以上)，在水溶液中分散稳定性差，极易团聚，界面活性低导致通过界面调控降低界面张力和改善润湿性效果不理想，难以进入低渗/特低渗油藏孔喉，且不耐高温高盐，多用于常温无盐的室内驱油实验，在实际应用中十分受限。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种基于界面调控的碳点复配驱油体系及其制备方法和应用。本发明制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系具有耐温耐盐的特性，且分散稳定，能够通过组分间的协同作用达到提高采收率的目的，使用过程安全，成本低廉。
具体而言，包括以下的技术方案：
本发明公开了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.05-0.3wt％的表面活性剂，余量为水；
其中，所述表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种。
其中，所述碳点的制备方法为：
将带有取代基的苯胺作为电解液，电解后得到碳点。
优选的，所述带有取代基的苯胺包括对氨基苯磺酸、对氨基苯甲酸、对氨基苯甲酰胺、对氨基苯磺酰胺、对氨基苯磺酸钠、对氨基苯甲酸钠和对氨基水杨酸钠中的至少一种。
优选的，所述电解液的浓度为0.1wt％-5wt％。
优选的，所述电解的电压为20V-40V。
优选的，所述电解的时间为6h-24h。
优选的，所述电解的电极材料包括石墨棒和/或石油焦。
优选的，还包括在电解后透析过滤得到所述碳点。
优选的，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的AOS，余量为水。
本发明公开了另一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.1-0.3wt％的聚合物；
其中，所述聚合物为聚季铵盐-7(M550)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种。
优选的，所驱油体系包括以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的PSS，余量为水。
本发明公开了又一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.05-0.3wt％的表面活性剂、0.1-0.3wt％的聚合物；
其中，所述表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种，所述聚合物为聚季铵盐-7、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种。
优选的，所述体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的AOS、0.2wt％的PSS，余量为水。
本发明公开了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的其制备方法，步骤如下：
步骤101，将所述碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤102，将所述表面活性剂加入所述碳点纳米流体中，搅拌至表面活性剂充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
本发明公开了另一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的其制备方法，步骤如下：
步骤201，将所述碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤202，将所述聚合物加入所述碳点纳米流体中，搅拌至聚合物充分溶解，制成所述基于界面调控的碳点复配驱油体系。
本发明公开了又一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的其制备方法，步骤如下：
步骤301，将所述碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤302，将所述表面活性剂加入所述碳点纳米流体中，搅拌至表面活性剂充分溶解，制成表面活性剂-碳点纳米流体；
步骤303，将所述聚合物加入所述表面活性剂-碳点纳米流体中，搅拌至聚合物充分溶解，制成所述基于界面调控的碳点复配驱油体系。
本发明还公开了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系在提高采收率中的应用。
本发明的有益效果在于：
本发明公开的基于界面调控的碳点复配驱油体系，通过碳点与表面活性剂和聚合物产生的协同作用以增强界面调控性能，降低了油水界面张力，提高了体系的粘性、分散稳定性、耐温耐盐性，具有强亲水性。
若单独使用碳点驱油，其油水界面张力维持在35mN/m左右，仅通过降低界面张力来提高洗油效率的效果很差，也不能达到润湿反转的效果，界面调控性能差；单独用表面活性剂驱油，一方面成本较高，污染大，另一方面是对低渗特低渗油藏中的残余油而言，表面活性剂的波及系数低，不容易进入孔隙，不利于驱动原油；单独使用聚合物驱油，聚合物在高温下分子链容易发生蜷曲，导致粘度大幅下降，驱油效果差。
本发明的碳点尺寸只有几纳米，具有良好的分散稳定性。碳点与表面活性剂复配简单，仅需将二者按一定浓度混和即可，且由于二者在水中均带负电，颗粒间静电斥力的增加使得复配体系即使在冲刷过程中也不会产生聚集沉降。超小尺寸的碳点更容易进入微纳孔隙，在与油相接触时产生楔形膜，通过与表面活性剂的协同作用，将油滴从岩石表面剥离。由于碳点本身具有一定界面活性，使用少量表面活性剂即能大幅度降低油水界面张力(将界面张力由35.46mN/m降低至3.45mN/m)，同时碳点和表面活性剂的吸附使得岩石表面由油湿转变为水湿，复配体系更易剥离岩心孔隙中的原油，达到显著的界面调控效果，提高原油采收率。通过碳点与聚合物的协同作用，提高了聚合物的耐温耐盐性，并增加了复配体系的粘度。碳点的表面含有羟基、羧基、羰基、氨基、磺酸基和酰胺基等官能团，同样AOS和PSS溶解到水中后亦含有磺酸基，由于这些官能团均为亲水基团，易与水形成氢键，产生强氢键作用，增强分子间的静电作用，一方面会使得复配体系分散稳定性提高、亲水性大大增强；另一方面分子间作用力增大，阴离子稳定性提高，想要破坏氢键作用，则需要消耗更多的能量，由此复配体系的耐温性能增加；此外磺酸基团的存在及PSS溶于水后产生的阳离子(Na+)也能提高体系的耐温耐盐性能。由碳点、表面活性剂和聚合物组成的基于界面调控的碳点复配驱油体系，具有良好的耐温耐盐性能，可以大大降低油水界面张力，使得岩心孔隙中的残余油易于驱动，提高洗油效率，同时具有一定粘度，能扩大波及，提高低渗油藏的采收率。
相较于硅点，本发明所需的碳点的原材料来源丰富、易得、成本低、制备过程简单，且对环境友好。本发明的基于界面调控的碳点复配驱油体系无需通过长时间合成改性过程，通过简单复配即可达到提高采收率的目的，使用过程安全，成本低廉，能够解决现有的三次采油技术中表面活性剂成本高，聚合物难以耐高温的问题。
本发明中基于界面调控的碳点复配驱油体系能够显著降低油水界面张力，强化界面调控性能，增粘60-80％，提高采收率20-30％。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明对比例2制备的碳点的粒径随时间的变化图；
图2是本发明实施例1、2、3制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系及对比例2、3、4制备的碳点、表面活性剂、聚合物的Zeta电位；
图3是本发明实施例1制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系及对比例2、3制备的碳点、表面活性剂的界面张力对比图；
图4是本发明实施例2、3制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系及对比例2、4制备的碳点、聚合物的粘度对比图；
通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
随着世界能源需求的不断增加，石油的有效开发利用已引起人们的极大重视，对石油的开采效率的要求也越来越高，为了有效提升石油采收率，新型驱油剂也是层出不穷，但是在中低渗油藏中收效甚微。这主要是由于中低渗油藏地质上有渗透率低、孔喉半径小的特点，因此在现场存在着“注不进、采不出”的技术难题。
纳米驱油剂作为新型的驱油剂，相较于传统的化学驱油剂有很大的优势，如高的比表面积、出色的生物相容性、高采收率等。但是现有的纳米驱油剂普遍存在不耐温不抗盐的缺点，且降低界面张力效果不明显、难以达到超亲水的性能要求，界面调控效果差，在实际应用中十分受限。
本发明提供了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.05-0.3wt％的表面活性剂，余量为水；
其中，表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种。
本发明公开的基于界面调控的碳点复配驱油体系，具有良好的耐温耐盐性能，可以大大降低油水界面张力，使得岩心孔隙中的残余油易于驱动，提高洗油效率，提高低渗油藏的采收率20-30％。
需要说明的是，本发明中的碳点与表面活性剂都带负电，表面活性剂分子在氢键的作用下能在部分碳点表面产生较强的吸附层，相邻的碳点颗粒受到空间位阻效应及静电斥力的影响，极大降低了颗粒间的碰撞几率，减小了碳点颗粒间的团聚，增强了碳点纳米流体的分散稳定性。
碳点的布朗运动以及碳点之间的静电斥力还可以产生强扩散力，由于固体表面的静电斥力存在不平衡，碳点在油/水/固三相接触区能够自组装成一个楔形结构，这种楔型结构产生的向前的推力即为结构分离压。一方面，碳点和表面活性剂吸附在岩石表面，能将亲油岩石转变为水湿或强水湿岩石，达到润湿反转的效果，改善润湿性；另一方面，碳点和表面活性剂在油水界面的吸附会大幅降低油水界面张力，提高油滴的变形能力，减小油滴从岩石表面剥离的阻力；二者共同作用，极大地增强了复配体系的界面调控效果。此外，当表面活性剂将界面张力降低到一定程度时，原油滴和岩石表面的接触角变小，在结构分离压的作用下，楔型区域内碳点前进的同时会推动油滴向前，油滴与岩石表面的接触面积进一步减小，油滴形态发生变化，更容易被拉长变形，最终使得油滴比在其他纳米粒子中更容易被剥离。
楔型区域内碳点向前推动的过程中，游离的表面活性剂分子亦被推动，使之进入更小的孔喉，结合降低界面张力、润湿反转等作用，能够更加容易的剥离油滴，大幅度提升复配体系的采油效率。
优选的，驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的AOS，余量为水。
可以理解的是，在该组分配比下，碳点的数量不会由于太少而作用甚微，也不会由于太多而堵塞微纳孔隙；AOS表面活性剂达到临界胶束浓度，即使再增加浓度，界面张力也不再下降。
本发明提供了另一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.1-0.3wt％的聚合物；
其中，聚合物为聚季铵盐-7、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种。
需要说明的是，在加入阳离子型聚合物时，部分碳点通过静电吸附作用汇集在聚合物周围，通过空间位阻效应进行界面调控，阻止高温高盐下的聚合物发生蜷曲而引起粘度的降低。碳点的存在(尤其是碳点表面的磺酸基团)提高了聚合物的耐温耐盐性，驱油体系的粘度也因此得到较好的保持，降低水油流度比，扩大复配体系在油层中的波及体积，进一步提高采收率。
优选的，所驱油体系包括以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的PSS，余量为水。
可以理解的是，在该组分配比下，复配体系的粘度适中，流动性好，便于现场施工。
本发明提供了又一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.05-0.3wt％的表面活性剂、0.1-0.3wt％的聚合物；
其中，表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种，聚合物为聚季铵盐-7(M550)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种。
可以理解的是，在碳点与表面活性剂复配的基础上加入聚合物，可以提升驱油体系的粘度。驱油体系粘度提高后，降低了水油流度比，且扩大体系在油层中的波及体积，尤其是表面活性剂和碳点可以进入更小的孔喉，降低界面张力，进一步提高采收效率。其中，阳离子型聚合物PSS与水及阴离子表面活性剂有良好的配伍性能，碳点、表面活性剂和聚合物三者的稳定存在表明驱油体系的界面调控性能被改善，水溶性好，且耐冲刷。聚合物溶解于水后产生的阳离子(如Na+)与矿化水中NaCl的Na+产生静电斥力，提高了复配体系的耐盐性能；碳点表面的阴离子(如SO3H-)则与带负电的碳点及阴离子表面活性剂相斥，增强复配体系的分散稳定性。
优选的，体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的AOS、0.2wt％的PSS，余量为水。
可以理解的是，在该组分下复配体系的分散稳定性良好，未发生团聚现象，且界面张力能降到最低值(即使再加入表面活性剂，界面张力也不再下降)，粘度适中，耐温耐盐性能显著，碳点、AOS和PSS间的协同作用机制良好，界面调控效果显著。
本发明提供了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备方法，步骤如下：
步骤101，将碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤102，将表面活性剂加入碳点纳米流体中，搅拌至表面活性剂充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
本发明提供了另一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备方法，步骤如下：
步骤201，将碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤202，将聚合物加入碳点纳米流体中，搅拌至聚合物充分溶解，制成基于碳点复配的驱油体系。
本发明提供了又一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备方法，步骤如下：
步骤301，将碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤302，将表面活性剂加入碳点纳米流体中，搅拌至表面活性剂充分溶解，制成表面活性剂-碳点纳米流体；
步骤303，将聚合物加入表面活性剂-碳点纳米流体中，搅拌至聚合物充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
本发明还公开了一种基于界面调控的碳点复配驱油体系在提高采收率中的应用。
上述所有可选技术方案，可以采用任意结合形成本发明公开的可选实施例，在此不再一一赘述。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在下述具体实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
在下述具体实施例中所涉及的操作未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
在以下具体实施例中：
砂岩露头岩心来自海安石油科研仪器有限公司，岩心为长度约为5cm，直径约为2.5cm，渗透率为50mD，模拟油为(由塔一联油田生产)与煤油按质量比1：4配置而成，煤油来自采购自中国石化青岛炼化有限责任公司；所用曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)和聚季铵盐-7(M550)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)、对氨基苯磺酸钠均购自上海阿拉丁生化科技有限公司；石油焦和沥青来自中国石油天然气集团公司；透析袋(MD44,1000分子量)来自北京益康科贸生物试剂耗材实验室；无机滤膜(0.22μm)购自上海新亚净化材料有限公司。
本发明实施例中制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系所用的水未特殊说明均为去离子水。
对比例1：
以水作为驱油体系。
对比例2
碳点驱油体系的制备：
碳点的制备：将2g对氨基苯磺酸钠溶解于98g去离子水中得到质量百分比为2wt％的电解液，以石油焦和沥青煅烧压制后的碳片为碳源，取两个碳片分别作电解电极的正极和负极并夹在金属电极夹上，插入电解液中，采用电化学剥离法进行电解，电解电压设置为20-40V，此时电解电流将逐渐增大，开始电解，碳片开始被剥离，等待电解电流减小至0mA,视为电解过程结束。之后将所得液体进行抽滤，抽滤采用孔径为0.22μm的无机滤膜，直到滤膜表面无杂质；接着用1000分子量的透析袋透析2-3天，得到碳点纳米流体。采用冷冻干燥的方式将碳点冻干为固体以备使用。
本发明制备的碳点由内核和外壳组成，具有较高的机械和热稳定性，在90℃条件下能稳定储存30天以上，且粒径小、价格低廉、对环境友好，适用于低孔低渗油藏。图1为本发明制备的碳点在90℃，矿化度为12*104mg/L下粒径随时间的变化图。从图中可以看出以天为单位测量碳点的粒径时，30天内，其平均粒径均维持在4nm左右，并没有发生沉淀，说明碳点在90℃，矿化度为12*104mg/L条件下能稳定存在30天以上。
碳点驱油体系：
将0.01g碳点加入99.99g去离子水中，搅拌均匀后得到质量百分比为0.01wt％的碳点驱油体系。
对比例3
表面活性剂驱油体系的制备：
将0.2gAOS表面活性剂分散到99.8g去离子水中，搅拌均匀后得到质量分数为0.2wt％的表面活性剂驱油体系。
对比例4
聚合物驱油体系的制备：
将0.2gPSS聚合物分散到99.8g去离子水中，搅拌均匀后得到质量分数为0.2wt％的聚合物驱油体系。
实施例1
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.79g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.2gAOS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例2
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.79g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.2gPSS加入碳点纳米流体中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例3
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点分散到99.59g去离子水中，搅拌均匀配制成碳点纳米流体；
(2)将0.2gAOS表面活性剂加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成表面活性剂-碳点纳米流体；
(3)将0.2gPSS加入碳点-表面活性剂驱油体系中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例4
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.89g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.1gAOS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例5
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.69g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.3gAOS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例6
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点用99.75g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.05g SDS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例7
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点用99.75g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.05g SDBS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例8
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点用99.5g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.3g AOS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例9
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.89g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.1g曲拉通加入碳点纳米流体中，搅拌至曲拉通充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例10
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.79g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.2g曲拉通加入碳点纳米流体中，搅拌至曲拉通充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例11
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.69g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.3g曲拉通加入碳点纳米流体中，搅拌至曲拉通充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例12
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.89g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.1g PSS加入碳点纳米流体中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例13
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.69g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.3g PSS加入碳点纳米流体中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例14
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点用99.7g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.1g PSS加入碳点纳米流体中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例15
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点用99.6g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.2g PSS加入碳点纳米流体中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例16
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点用99.5g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.3g PSS加入碳点纳米流体中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例17
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.89g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.1g M550加入碳点纳米流体中，搅拌至M550充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例18
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.79g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.2g M550加入碳点纳米流体中，搅拌至M550充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例19
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点用99.69g水稀释，搅拌均匀后配制成碳点纳米流体；
(2)将0.3g M550加入碳点纳米流体中，搅拌至M550充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例20
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.01g碳点分散到99.79g去离子水中，搅拌均匀配制成碳点纳米流体；
(2)将0.1g SDS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成表面活性剂-碳点纳米流体；
(3)将0.1g PSS聚合物加入碳点-表面活性剂驱油体系中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
实施例21
碳点的制备同对比例2。
基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备：
(1)将0.2g碳点分散到99.45g去离子水中，搅拌均匀配制成碳点纳米流体；
(2)将0.05g SDBS加入碳点纳米流体中，搅拌至AOS充分溶解，制成表面活性剂-碳点纳米流体；
(3)将0.3gPSS聚合物加入碳点-表面活性剂驱油体系中，搅拌至PSS充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
测试实验：
1、驱油实验：
取渗透率为50mD的低渗露头砂岩岩心，洗净干燥后利用抽真空加压饱和的方法将岩心饱和盐水(12*104mg/L NaCl)，然后将岩心转移至岩心夹持器中，采用驱替的方式饱和油(13mPa·s)，驱替流速为0.01ml/min，驱替饱和时间为10h。记录出口端的盐水的体积即为饱和油量。以0.2mL/min速度用超纯水或驱替剂驱替岩心至不再出油为止，记录产油量，产油量与饱和油量的比值为采收率，结果如表1所示。
表1为实施例1至3，对比例1至4驱油实验采收率数据表。
| 采收率/％ | |
| 对比例1 | 40.12 |
| 对比例2 | 50.45 |
| 对比例3 | 51.38 |
| 对比例4 | 49.89 |
| 实施例1 | 61.68 |
| 实施例2 | 54.39 |
| 实施例3 | 68.82 |
从表中可以看出，水驱的采收率为40.12％，碳点、AOS、PSS的采收率分别为50.45％、51.38％和49.89％。由此可见，使用了碳点、AOS、PSS后采收率均有提高。而碳点-AOS复配体系的采收率为61.68％，比单独使用碳点或表面活性剂的效果好；碳点-PSS复配体系的采收率为54.39％，同样比单独使用碳点或聚合物的效果好，但是相比碳点-AOS复配体系的效果差；可以发现碳点-AOS-PSS复配体系的采收率最高。这是因为与单独的碳点和表面活性剂、聚合物相较，碳点-表面活性剂-聚合物复配体系的界面调控性能发挥了关键作用，能更大幅度的降低界面张力，结合碳点超亲水的界面性能，将明显改善岩石表面润湿性，导致润湿反转，且一定程度上增加了体系粘度，提高耐温耐盐性能、提供结构分离压、扩大波及范围，三者间还会产生强氢键作用。
本发明中基于界面调控的碳点复配驱油体系在进行驱油实验前均在90℃条件下老化了7天，同时实验岩心饱和了12*104mg/L盐水，说明本发明提供的基于界面调控机制的碳点复配的驱油体系具有良好的耐温耐盐性，在恶劣的地层条件下依旧能发挥良好的界面调控作用。
由此，本发明基于界面调控的碳点复配驱油体系克服了单独使用表面活性剂成本高、聚合物不耐温不耐盐、常规纳米材料与表面活性剂复配后不稳定、界面调控效果差的缺陷，不仅碳点、表面活性剂和聚合物的用量少、体系分散稳定性好、界面调控性能优异，还适用于高温高盐低渗油藏，能显著提高采收率。
2、稳定性能测试
图2为本发明实施例1、2、3备的基于界面调控的碳点复配驱油体系及对比例2、3、4制备的碳点、表面活性剂、聚合物的Zeta电位图。其中，由于AOS和PSS加入NaCl后产生沉淀，测量Zeta电位时用的水是去离子水，除此以外均用12*104mg/L的NaCl水溶液进行测试。从图2可以看出在碳点纳米流体中加入AOS或PSS后Zeta电位的绝对值均比单独使用时高，其中碳点-AOS表面活性剂-PSS聚合物复配体系的Zeta电位绝对值最高。而Zeta电位绝对值越高，代表所测体系越稳定，说明本发明制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系具有良好的耐盐性能。
本发明制备的碳点，其表面带负电，添加的阴离子表面活性剂在水中溶解，由于氢键或静电作用，表面活性剂分子在碳点表面产生较强的吸附层，使得相邻的碳点颗粒受到空间位阻效应及静电斥力的影响，极大降低颗粒间的碰撞几率，从而减小了碳点颗粒间的团聚，增强界面调控机制的稳定性，亦提高了含有碳点的体系的分散性和稳定性。
3、界面张力测试
图3是本发明实施例1制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系及对比例2、3制备的碳点、表面活性剂的界面张力对比图，从图中可以看出，AOS的界面张力为7.81mN/m，碳点的界面张力为35.46mN/m，碳点-AOS表面活性剂的界面张力为3.45mN/m。这是由于，碳点与AOS表面活性剂混和后，表面活性剂分子溶于水后更易于向界面迁移和排布，有助于降低油水界面张力。由此，本申请克服了单独使用碳点不能将界面张力大幅降低的缺点，提高了驱油体系的界面活性，碳点-AOS复配组成的基于界面调控的碳点复配驱油体系能显著降低油水界面张力。
4、粘度测试
图4是本发明实施例2、3制备的基于界面调控的碳点复配驱油体系及对比例2、4制备的碳点、聚合物的粘度对比图，从图中可以看出，碳点的粘度为2.03mPa·s，PSS的粘度为12.89mPa·s，碳点-PSS的粘度为11.16mPa·s，而碳点-AOS-PSS的粘度为10.68mPa·s。聚合物是使得体系增粘的主要原因，在碳点纳米流体及碳点-AOS体系中加入PSS后粘度均会显著提高。此外，粘度测试均加入了12*104mg/L NaCl，发现碳点、碳点-聚合物及碳点-表面活性剂-聚合物体系中加入NaCl后并未产生沉淀，而聚合物产生了沉淀。由此，本申请极大改善了碳点-聚合物及碳点-表面活性剂-聚合物体系的界面调控性能，克服了聚合物不耐温不耐盐的缺点，且复配体系粘度在加入聚合物后明显提高。
由以上数据可以看到，本申请中基于界面调控的碳点复配驱油体系分散稳定性好、耐温耐盐性能好、能将界面张力显著降低，同时具有优异的调控界面性能，驱油性能大大提升。这些性能得益于：1.碳点表面含有磺酸基、羟基、羧基、羰基、氨基等亲水基团，AOS和PSS聚合物溶于水亦能产生磺酸基、羟基、羧基等亲水基团，体系亲水性超强，能与水结合形成氢键，产生强氢键作用，提高体系的耐温性能；2.AOS分子更易于向油水界面排布、吸附，能显著降低复配体系的界面张力；3.碳点和AOS分子吸附在岩石表面上，发生润湿反转；4.聚合物本身的增粘效果提高了复配体系的粘度，且聚合物溶于水后产生的阳离子与Na+间产生静电斥力及复配体系中磺酸基的存在，提高了体系的耐盐性能；5.将复配体系用于驱油时，除了降低界面张力、润湿反转、乳化能提高洗油效率，增粘能够扩大波及效率以外，碳点独特的性质能产生结构分离压力，推动着楔型区域内碳点和表面活性剂分子剥离原油。以上界面调控机制相互协调，给基于碳点的复配体系带来了优异的提高采收率性能。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，其特征在于，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.05-0.3wt％的表面活性剂，余量为水；
其中，所述表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种；
所述碳点的制备方法为：将带有取代基的苯胺作为电解液，电解后得到碳点；
其中，所述带有取代基的苯胺包括对氨基苯磺酸、对氨基苯甲酸、对氨基苯甲酰胺、对氨基苯磺酰胺、对氨基苯磺酸钠、对氨基苯甲酸钠和对氨基水杨酸钠中的至少一种；所述电解液的浓度为0.1wt％-5wt％；所述电解的电压为20V-40V；所述电解的时间为6h-24h；所述电解的电极材料包括石墨棒和/或石油焦；所述电解后得到碳点还包括在电解后透析过滤得到所述碳点。
2.如权利要求1所述的一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，其特征在于，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的AOS，余量为水。
3.一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，其特征在于，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.1-0.3wt％的聚合物；
其中，所述聚合物为聚季铵盐-7(M550)、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种；
所述碳点的制备方法为：将带有取代基的苯胺作为电解液，电解后得到碳点；
其中，所述带有取代基的苯胺包括对氨基苯磺酸、对氨基苯甲酸、对氨基苯甲酰胺、对氨基苯磺酰胺、对氨基苯磺酸钠、对氨基苯甲酸钠和对氨基水杨酸钠中的至少一种；所述电解液的浓度为0.1wt％-5wt％；所述电解的电压为20V-40V；所述电解的时间为6h-24h；所述电解的电极材料包括石墨棒和/或石油焦；所述电解后得到碳点还包括在电解后透析过滤得到所述碳点。
4.如权利要求3所述的一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，其特征在于，所驱油体系包括以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的PSS，余量为水。
5.一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，其特征在于，所述驱油体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％-0.2wt％的碳点、0.05-0.3wt％的表面活性剂、0.1-0.3wt％的聚合物；
其中，所述表面活性剂为曲拉通、α烯基磺酸钠(AOS)、十二烷基硫酸钠(SDS)、十二烷基苯磺酸钠(SDBS)中的一种，所述聚合物为聚季铵盐-7、聚苯乙烯磺酸钠(PSS)中的一种；
所述碳点的制备方法为：将带有取代基的苯胺作为电解液，电解后得到碳点；
其中，所述带有取代基的苯胺包括对氨基苯磺酸、对氨基苯甲酸、对氨基苯甲酰胺、对氨基苯磺酰胺、对氨基苯磺酸钠、对氨基苯甲酸钠和对氨基水杨酸钠中的至少一种；所述电解液的浓度为0.1wt％-5wt％；所述电解的电压为20V-40V；所述电解的时间为6h-24h；所述电解的电极材料包括石墨棒和/或石油焦；所述电解后得到碳点还包括在电解后透析过滤得到所述碳点。
6.如权利要求5所述的一种基于界面调控的碳点复配驱油体系，其特征在于，所述体系包含以下重量百分比的组分：0.01wt％的碳点、0.2wt％的AOS、0.2wt％的PSS，余量为水。
7.如权利要求1所述的一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤101，将所述碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤102，将所述表面活性剂加入所述碳点纳米流体中，搅拌至表面活性剂充分溶解，制成基于界面调控的碳点复配驱油体系。
8.如权利要求3所述的一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤201，将所述碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤202，将所述聚合物加入所述碳点纳米流体中，搅拌至聚合物充分溶解，制成所述基于界面调控的碳点复配驱油体系。
9.如权利要求5所述的一种基于界面调控的碳点复配驱油体系的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤301，将所述碳点用水稀释，搅拌均匀，配制成碳点纳米流体；
步骤302，将所述表面活性剂加入所述碳点纳米流体中，搅拌至表面活性剂充分溶解，制成表面活性剂-碳点纳米流体；
步骤303，将所述聚合物加入所述表面活性剂-碳点纳米流体中，搅拌至聚合物充分溶解，制成所述基于界面调控的碳点复配驱油体系。
10.如权利要求1-6所述的任一种基于界面调控的碳点复配驱油体系在提高采收率中的应用。
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