能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及水基鉆井液領(lǐng)域，特別涉及一種能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液及其制備方法和用途。
【背景技術(shù)】
[0002]水基鉆井液是一種多相不穩(wěn)定混合體體系，主要包括膨潤土、高聚物、纖維素或褐煤類的膠體顆粒等。納米乳液用作水基鉆井液的處理劑，具有以下特點:1、表面效應(yīng)，即具有非常大的比表面積和很高的表面活性；2、小尺寸效應(yīng)，即由于顆粒尺寸的變小，導(dǎo)致比表面積顯著增大，引起宏觀物理性質(zhì)變化，來改變鉆井液膠體的性質(zhì)。研究發(fā)現(xiàn)，納米乳液不僅可以改善水基鉆井液的抑制性、潤滑性等性能，而且還具有防塌性能，并能保護油氣層，提高油氣井產(chǎn)能。由于納米乳液用作水基鉆井液的處理劑具有許多優(yōu)點，因此關(guān)于納米乳液的研究也越來越受到關(guān)注，中國專利申請CN1302085C公開的《一種多功能鉆井液添加劑及其制備方法與應(yīng)用》中，將固體石蠟和白油混合為油相，制備了石蠟納米乳液，而且這種石蠟納米乳狀液在鉆井工業(yè)中能夠起到抑制頁巖膨脹、穩(wěn)定井壁、保護油層以及潤滑的作用。
[0003]根據(jù)實際油田應(yīng)用的需求，納米乳液應(yīng)當(dāng)具有抗失穩(wěn)分層的性能，即在儲存罐中或在化學(xué)供給線的傳輸過程中不會發(fā)生相分離。但是由于納米乳液并不是一種熱力學(xué)穩(wěn)定體系，其在高溫等苛刻情況下，容易出現(xiàn)失穩(wěn)分層的現(xiàn)象，導(dǎo)致其功能失效；納米乳液功能失效進一步造成有效成分的含量降低，導(dǎo)致運輸成本提高。
[0004]微乳液具有很多與納米乳液相似的性質(zhì)，而且微乳液是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，便于運輸和儲存。然而，由于水基鉆井液中含有大量的水，如果將微乳液應(yīng)用到水基鉆井液中后會改變微乳液的組分含量，有可能會導(dǎo)致微乳液體系的破壞，即使是微乳液體系被破壞后被水稀釋形成納米乳液，所形成的納米乳液中的內(nèi)相含量也很低，不超過5 %。
[0005]因此，需要開發(fā)一種兼具微乳液和納米乳液的優(yōu)勢的乳液。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本申請的目的是提供一種能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液。
[0007]本申請所提供的能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液，以100重量份計，包括18.5-45重量份的乳化劑、5-10重量份的水、0-3重量份的助劑及余量的生物柴油。
[0008]在一些實施方式中，所述助劑的用量可以為1-2.5重量份。
[0009]在一些實施方式中，以100重量份計，所述微乳液可以包括18.5重量份的乳化劑、5重量份的水、2.5重量份的助劑及74重量份的生物柴油。
[0010]在一些實施方式中，所述乳化劑可以選自多元醇酯類非離子型表面活性劑中的一種或多種。
[0011]在一些實施方式中，所述多元醇酯類非離子型表面活性劑可以選自TWeen20、Tween40、Tween60、Tween65 和 Tween80o
[0012]在一些實施方式中，所述助劑可以選自端胺聚醚類化合物中的一種或多種。
[0013]本申請中的端胺聚醚類化合物可通過市場購買獲得或利用已有方法制備。在一些實施方式中，所述端胺聚醚類化合物可以選自D230、D400、M600和M1000。D230和D400可以購自巴斯夫和亨斯曼等，M600和M1000可以購自亨斯曼。
[0014]本申請的另一目的是提供一種制備能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液的方法。
[0015]本申請所提供的制備微乳液的方法，包括以下步驟:以100重量份計，分別稱取18.5-45重量份的乳化劑、5-10重量份的水、0-3重量份的助劑及余量的生物柴油，在常溫下以100-500rpm的速度攪拌20min。
[0016]本申請的又一目的是提供能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液作為水基鉆井液的處理劑的用途。
[0017]本申請通過選用乳化劑、水、任選的助劑及生物柴油，并嚴(yán)格控制各組分的配比形成了一種W/0型微乳液。本申請的W/0型微乳液水相含量較低(低于10% )，在加水稀釋后形成了內(nèi)相(油相)含量高、穩(wěn)定性好的0/W型納米乳液，突破了 W/0型微乳液稀釋無法形成高內(nèi)相穩(wěn)定性好的納米乳液的瓶頸。本申請的微乳液是穩(wěn)定性非常高的Winsor IV型單相微乳液，因此均勻并長期穩(wěn)定，且具有很好的高溫穩(wěn)定性，解決了納米乳液處理劑在苛刻環(huán)境下容易失效的問題，便于油田運輸和儲存，大大降低了運輸成本。同時，本申請的微乳液在水中能夠原位分散形成大量的納米級液滴，使用時，只要將本申請的微乳液直接加入水基鉆井液中，并且保證由微乳液和水基鉆井液組成的體系中的水相含量多50wt%，就可在水基鉆井液中分散形成納米級液滴，具有納米乳液的優(yōu)良效果。另外，本申請中加入的生物柴油是一種來自油料作物和餐飲垃圾油等原料的環(huán)保型材料，具有可再生、易降解和使用安全等優(yōu)點，使得本申請的微乳液更加綠色環(huán)保。
[0018]本申請的能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液作為水基鉆井液的處理劑具有優(yōu)良的潤滑效果。
【附圖說明】
[0019]圖1是本申請實施例1制備的微乳液在水中原位分散前后的外觀對比圖。
[0020]圖2是本申請實施例1和3制備的微乳液在水中原位分散后形成的液滴的粒徑分布圖。
【具體實施方式】
[0021]下面通過實施例來描述本申請的實施方式，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，這些具體的實施例僅表明為了達到本申請的目的而選擇的實施技術(shù)方案，并不是對技術(shù)方案的限制。根據(jù)本申請的教導(dǎo)，結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)對本申請技術(shù)方案的改進是顯然的，均屬于本申請保護的范圍。
[0022]以下實施例中所使用的生物柴油購自濰坊金信達生物化工有限公司，其他試劑，如無特別說明，均為市售。
[0023]實施例1
[0024]分別稱取18.5g Tween80、5g水、2.5g D230及74g生物柴油，在常溫下以300rpm的速度攪拌20min至混合均勻，即得到本申請的微乳液。
[0025]實施例2
[0026]分別稱取23.75g Tween80、5g水及7L 25g生物柴油，在常溫下以500rpm的速度攪拌20min至混合均勻，即得到本申請的微乳液。
[0027]實施例3
[0028]分別稱取45g Tween80、7g水、3g M1000及45g生物柴油，在常溫下以10rpm的速度攪拌20min至混合均勻，即得到本申請的微乳液。
[0029]實施例4
[0030]分別稱取45g Tween80、10g水及45g生物柴油，在常溫下以200rpm的速度攪拌20min至混合均勻，即得到本申請的微乳液。
[0031]實施例5
[0032]分別稱取30g Tween60、10g水及60g生物柴油，在常溫下以400rpm的速度攪拌20min至混合均勻，即得到本申請的微乳液。
[0033]實施例1-5的微乳液的性能測試
[0034]分別按以下方法考察微乳液的高溫穩(wěn)定性、在水中原位分散后形成的納米級液滴的粒徑分布及潤滑效果。
[0035]1.尚溫穩(wěn)定性考察:
[0036]將樣品放置在70°C的恒溫箱中5h，觀察微乳液的外觀和是否分層或沉降；若未出現(xiàn)清晰的分層，則表明微乳液具有良好的高溫穩(wěn)定性。
[0037]2.粒徑及粒徑分布測量:
[0038]在70°C和不斷攪拌下，分別以微乳液:水=20:43和微乳液:水=20:18的質(zhì)量比稀釋微乳液，得到內(nèi)相含量分別為30%和50%的納米乳液樣品。取分散后形成的樣品在測量器件中稀釋至500倍左右，然后置于Brookhaven B1-200SM動態(tài)光散射儀中，測定分散形成的液滴的粒徑及粒徑分布。
[0039]3.粘附系數(shù)的測量:
[0040](I)基楽的配制:在400mL去離子水中加入16g I丐質(zhì)膨潤土和0.8g無水Na2CO3,在高速攪拌器上以11000rpm/min的速度攪拌20min，然后室溫密閉老化24h，即得土含量為4界七％的淡水基漿。
[0041](2)樣楽的配制:取一份基楽，按照一定的配比加入微乳液，以11000rpm/min的速度攪拌20min，然后室溫密閉老化24h，即為樣漿。
[0042](3)基漿粘附系數(shù)測定:采用GNF-1型高溫高壓粘附儀(青島膠南分析儀器廠)，將基楽以11000rpm/min的速度攪拌1min后倒入高溫高壓粘附儀的測量杯中，加熱至(80 ±1)°C,恒溫30min后，加3.5MPa的壓力30min，并加3.5MPa的壓力于壓筒，壓5min后，利用扭矩儀測量30min時的扭矩，然后進行計算，計算公式如下:
[0043]f = MX0.845X10 2
[0044]式中:f為粘附系數(shù)，M為扭矩(Nm)。
[0045](4)樣漿粘附系數(shù)測定:將老化好的樣漿倒入測量杯中，按照上述基漿粘附系數(shù)測量的方法測量樣漿的粘附系數(shù)。
[0046](5)按照下述的公式計算粘附系數(shù)降低率(δ ):
[0047]δ = Kff2Vf1 X 100%
[0048]式中:f\為基漿的粘附系數(shù)，f2為加入了本申請的微乳液的樣漿的粘附系數(shù)。
[0049](6)粘附系數(shù)降低率達到60%以上，即表明潤滑性良好。
【主權(quán)項】
1.一種能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液，其特征在于:所述微乳液以100重量份計，包括18.5-45重量份的乳化劑、5-10重量份的水、0-3重量份的助劑及余量的生物柴油。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微乳液，其中，所述助劑的用量為1-2.5重量份。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微乳液，以100重量份計，包括18.5重量份的乳化劑、5重量份的水、2.5重量份的助劑及74重量份的生物柴油。4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的微乳液，其中，所述乳化劑選自多元醇酯類非離子型表面活性劑中的一種或多種。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微乳液，其中，所述多元醇酯類非離子型表面活性劑選自Tween20、Tween40、Tween60、Tween65 和 Tween80o6.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任一項所述的微乳液，其中，所述助劑選自端胺聚醚類化合物中的一種或多種。7.一種制備根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的微乳液的方法，其特征在于，包括以下步驟:以100重量份計，分別稱取18.5-45重量份的乳化劑、5-10重量份的水、0_3重量份的助劑及余量的生物柴油，在常溫下以100-500rpm的速度攪拌20min。8.根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項所述的微乳液作為水基鉆井液的處理劑的用途。
【專利摘要】本申請公開了一種能夠原位分散為納米級液滴的環(huán)保型微乳液及其制備方法和用途。以100重量份計，所述微乳液包括18.5-45重量份的乳化劑、5-10重量份的水、0-3重量份的助劑及余量的生物柴油。本申請的微乳液具有很好的高溫穩(wěn)定性，解決了現(xiàn)有的納米乳液處理劑在苛刻環(huán)境下容易失效的問題，而且以綠色可降解的生物柴油為原料，無環(huán)境污染，且潤滑效果好。另外，本申請的微乳液在水中能夠原位分散為納米級液滴，用作水基鉆井液的處理劑時對鉆井中的微納米級裂縫也能起到很好的潤滑封堵效果。
【IPC分類】C09K8/12
【公開號】CN105038735
【申請?zhí)枴緾N201510300807
【發(fā)明人】趙春花, 夏小春, 孫德軍, 苗海龍, 耿鐵, 童坤
【申請人】中國海洋石油總公司, 中海油田服務(wù)股份有限公司, 山東大學(xué)
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月3日