改性納米二氧化硅穩(wěn)泡劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及改性納米二氧化硅(納米SiO2)穩(wěn)泡劑及其制備方法。該納米穩(wěn)泡劑是由納米SiO2經(jīng)親水改性得到的。具體方法是納米SiO2經(jīng)煅燒活化后，均勻分散于二甲基甲酰胺（DMF）中，納米SiO2:DMF=1:10～1:30（質(zhì)量比），然后加入馬來(lái)酸酐，納米SiO2:馬來(lái)酸酐=1:1～1:3(質(zhì)量比)，60～80℃攪拌反應(yīng)3～5小時(shí)，加入亞硫酸鈉飽和水溶液，馬來(lái)酸酐:亞硫酸鈉=1:1(摩爾比)，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，離心脫水、洗滌、干燥后制得。本發(fā)明得到的用于提高泡沫驅(qū)油體系穩(wěn)泡性能的納米穩(wěn)泡劑具有制備工藝簡(jiǎn)單、發(fā)泡性能優(yōu)良、穩(wěn)泡性能良好的特點(diǎn)，特別是與有機(jī)高分子穩(wěn)泡劑聚丙烯酰胺復(fù)配應(yīng)用時(shí)，具有發(fā)泡性能及穩(wěn)泡性能均優(yōu)良的特點(diǎn)。
【專利說(shuō)明】改性納米二氧化硅穩(wěn)泡劑及其制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種納米二氧化硅穩(wěn)泡劑及其制備方法，特別是一種改性納米二氧化 硅穩(wěn)泡劑及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 原油的開采可分為三個(gè)階段：第一階段是指原油靠地層的壓力噴發(fā)出來(lái)，其采收 率約為15%;在自噴的后期，可以將水由水井注入地層來(lái)維持地層壓力，稱為二次采油，其 采收率大約為15%?20% ;水驅(qū)后在地層的殘余油仍然占60%?70%，它們是以不連續(xù)的油 塊被圈捕在油藏砂巖孔隙中，需要用物理和化學(xué)方法來(lái)驅(qū)出，這被稱為三次采油。
[0003] 三次采油方法主要有以下4種：（1)熱力驅(qū)，主要有蒸汽驅(qū)，火燒油、蒸汽吞吐等。 (2)混相驅(qū)，又叫氣驅(qū)，主要有二氧化碳驅(qū)、惰性氣體驅(qū)、輕烷烴混相驅(qū)、煙道氣混相驅(qū)和氮 氣混相驅(qū)。（3)微生物驅(qū)，根據(jù)注入方式可將微生物驅(qū)分為微生物驅(qū)和微生物單井吞吐，根 據(jù)微生物驅(qū)所使用的微生物菌種來(lái)源可將微生物驅(qū)分為內(nèi)源菌采油和外源菌采油；（4)化 學(xué)驅(qū)，主要有堿水驅(qū)，注濃硫酸驅(qū)，表面活性劑驅(qū)，聚合物驅(qū)，泡沫驅(qū)、表面活性劑、堿、聚合 物二元或者三元混合驅(qū)以及泡沫混合驅(qū)。
[0004] 泡沫驅(qū)作為一種新型的三次采油方法，由于具有高視粘度，阻力因子隨油藏滲透 率增大而增大，遇油破滅，遇水穩(wěn)定，對(duì)油水具有選擇性封堵能力等特性，在目前老油田高 含水、高非均質(zhì)條件，及聚合物驅(qū)后進(jìn)一步提高油藏采收率等諸多領(lǐng)域具有重要意義。雖然 目前的三次采油技術(shù)中，應(yīng)用較多的是聚合物驅(qū)和熱采方法，但隨著三次采油的迅速發(fā)展、 驅(qū)油理論研究及實(shí)驗(yàn)研究的不斷深入和表面活性劑工業(yè)的迅速發(fā)展進(jìn)步，可以預(yù)料泡沫驅(qū) 油提高采收率技術(shù)將會(huì)有廣闊的發(fā)展前景。
[0005] 泡沫是一種氣體在液體中的分散體系，氣體為分散相，液體為分散介質(zhì)。泡沫體系 具有較大的界面面積和較高的表面能，具有減少界面面積使其能量降到最低的自發(fā)趨勢(shì)， 因此泡沫是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系。根據(jù)熱力學(xué)原理可知，純液體是難以形成氣泡的，除非有穩(wěn) 定劑存在。常用的泡沫穩(wěn)定劑主要有三類：表面活性劑、高分子聚合物和固體顆粒。
[0006] 表面活性劑具有優(yōu)良的發(fā)泡和穩(wěn)泡效果，表面活性劑分子可以吸附在氣-液界面 上降低表面張力，減緩擴(kuò)散速率，起到穩(wěn)定泡沫的作用。聚合物是一種性能優(yōu)良的穩(wěn)泡劑， 聚合物的加入可以明顯提高液體粘度，隨著體系黏度增加，相同條件下液膜排液速度降低， 氣泡間的氣體交換速度也降低，泡沫穩(wěn)定性變好。但是聚合物的加入會(huì)使體系的發(fā)泡能力 下降，且聚合物的耐溫耐鹽和抗剪切性能較差，不能完全滿足泡沫驅(qū)穩(wěn)定性的要求。顆粒穩(wěn) 泡是近年發(fā)展起來(lái)的新型穩(wěn)泡方法，顆粒具有合適的親水親油性時(shí)能吸附在氣-液界面上 形成單層或多層吸附層，提高泡沫的聚并和歧化穩(wěn)定性；顆粒在氣泡間的薄液膜內(nèi)形成層 狀結(jié)構(gòu)，會(huì)提高泡沫的排液穩(wěn)定性；與此同時(shí)顆粒穩(wěn)定的泡沫與普通泡沫相比具有更好的 耐溫耐鹽和抗剪切性能。
[0007] 固體顆粒穩(wěn)定泡沫的研究可以追溯到1913年，Hoffmann提出固體顆粒可以穩(wěn)定 泡沫和液膜。近年來(lái)，顆粒穩(wěn)泡機(jī)理日趨成熟，很多學(xué)者開始關(guān)注顆粒穩(wěn)泡的研究。劉多容 等采用三相穩(wěn)泡體系(起泡劑、聚合物和固體顆粒）提高泡沫體系在驅(qū)油過(guò)程中的穩(wěn)定性。 王騰飛等通過(guò)原位表面活化納米氫氧化鋁使其成為一種表面活性顆粒，具有良好的起泡和 穩(wěn)泡作用。崔燕貞制備了一種納米CaC0 3顆粒，并對(duì)其進(jìn)行表面活化，從而能吸附在氣/液 界面并穩(wěn)定泡沫。
[0008] 納米二氧化硅（納米Si02)表面含有大量羥基，但是由于大分子間強(qiáng)大的作用力， 使其既不溶于水又不溶于有機(jī)溶劑，因此需要進(jìn)行改性，才能實(shí)現(xiàn)其在有機(jī)溶劑或水中的 相容性。納米Si0 2就其顆粒的維度，即粒徑上來(lái)說(shuō)，十分有利于其進(jìn)入氣泡的雙重薄層，從 而對(duì)泡沫的性質(zhì)造成影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種改性納米二氧化硅穩(wěn)泡劑。
[0010] 本發(fā)明的目的之二在于提供該穩(wěn)泡劑的制備方法。
[0011] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用反應(yīng)機(jī)理為：

【權(quán)利要求】
1. 一種改性納米二氧化硅穩(wěn)泡劑，其特征在于該穩(wěn)泡劑是由納米二氧化硅經(jīng)磺酸鈉基 團(tuán)及羧酸鈉基團(tuán)改性得到的，其結(jié)構(gòu)式為：
2. -種制備根據(jù)權(quán)利要求1所述的改性納米二氧化硅穩(wěn)泡劑的方法，其特征在于該方 法的具體步驟為：將煅燒活化后的納米Si0 2均勻分散于二甲基甲酰胺（DMF)中，所述的納 米Si02與DMF的質(zhì)量比為1:10?1:30,然后加入馬來(lái)酸酐，所述的納米Si0 2與馬來(lái)酸酐 的質(zhì)量比為1:1?1:3,60?80°C攪拌反應(yīng)3?5小時(shí)，加入亞硫酸鈉飽和水溶液，所述的 馬來(lái)酸酐與亞硫酸鈉的摩爾比為1:1，攪拌反應(yīng)1小時(shí)，離心脫水、洗滌、干燥后制得。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的煅燒活化后的納米Si02的活化方法 為：將納米Si0 2置于坩堝中，放入馬弗爐，500°C活化處理2小時(shí)，置于干燥器中冷卻待用。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的二甲基甲酰胺加入分子篩靜置過(guò) 夜，脫水待用。
【文檔編號(hào)】C09K8/594GK104152132SQ201410247833
【公開日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月6日
【發(fā)明者】張寶華, 談惠潔, 沈萍萍, 張所明, 王新俊, 鄒米華, 顧健星, 陳奇兵, 王英迪 申請(qǐng)人:上海大學(xué)