[發明專利]改性納米二氧化硅穩泡劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201410247833.8
• 申請日: 2014-06-06
• 公開（公告）號: CN104152132B
• 公開（公告）日: 2017-10-24
• 發明（設計）人: 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（專利權）人: 上海大學
• 主分類號: C09K8/594
• 分類號: C09K8/594;C07F7/21
• 代理公司: 上海上大專利事務所(普通合伙)31205
• 代理人: 陸聰明

技術領域

本發明涉及一種納米二氧化硅穩泡劑及其制備方法，特別是一種改性納米二氧化硅穩泡劑及其制備方法。

背景技術

原油的開采可分為三個階段：第一階段是指原油靠地層的壓力噴發出來，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維持地層壓力，稱為二次采油，其采收率大約為15%～20%；水驅后在地層的殘余油仍然占60%～70%，它們是以不連續的油塊被圈捕在油藏砂巖孔隙中，需要用物理和化學方法來驅出，這被稱為三次采油。

三次采油方法主要有以下4種：（1）熱力驅，主要有蒸汽驅，火燒油、蒸汽吞吐等。（2）混相驅，又叫氣驅，主要有二氧化碳驅、惰性氣體驅、輕烷烴混相驅、煙道氣混相驅和氮氣混相驅。（3）微生物驅，根據注入方式可將微生物驅分為微生物驅和微生物單井吞吐，根據微生物驅所使用的微生物菌種來源可將微生物驅分為內源菌采油和外源菌采油；（4）化學驅，主要有堿水驅，注濃硫酸驅，表面活性劑驅，聚合物驅，泡沫驅、表面活性劑、堿、聚合物二元或者三元混合驅以及泡沫混合驅。

泡沫驅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，遇水穩定，對油水具有選擇性封堵能力等特性，在目前老油田高含水、高非均質條件，及聚合物驅后進一步提高油藏采收率等諸多領域具有重要意義。雖然目前的三次采油技術中，應用較多的是聚合物驅和熱采方法，但隨著三次采油的迅速發展、驅油理論研究及實驗研究的不斷深入和表面活性劑工業的迅速發展進步，可以預料泡沫驅油提高采收率技術將會有廣闊的發展前景。

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。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趨勢，因此泡沫是熱力學不穩定體系。根據熱力學原理可知，純液體是難以形成氣泡的，除非有穩定劑存在。常用的泡沫穩定劑主要有三類：表面活性劑、高分子聚合物和固體顆粒。

表面活性劑具有優良的發泡和穩泡效果，表面活性劑分子可以吸附在氣-液界面上降低表面張力，減緩擴散速率，起到穩定泡沫的作用。聚合物是一種性能優良的穩泡劑，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，泡沫穩定性變好。但是聚合物的加入會使體系的發泡能力下降，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穩定性的要求。顆粒穩泡是近年發展起來的新型穩泡方法，顆粒具有合適的親水親油性時能吸附在氣-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定性；顆粒在氣泡間的薄液膜內形成層狀結構，會提高泡沫的排液穩定性；與此同時顆粒穩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。

固體顆粒穩定泡沫的研究可以追溯到1913年，Hoffmann提出固體顆粒可以穩定泡沫和液膜。近年來，顆粒穩泡機理日趨成熟，很多學者開始關注顆粒穩泡的研究。劉多容等采用三相穩泡體系（起泡劑、聚合物和固體顆粒）提高泡沫體系在驅油過程中的穩定性。王騰飛等通過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泡作用。崔燕貞制備了一種納米CaCO₃顆粒，并對其進行表面活化，從而能吸附在氣/液界面并穩定泡沫。

納米二氧化硅(納米SiO₂)表面含有大量羥基，但是由于大分子間強大的作用力，使其既不溶于水又不溶于有機溶劑，因此需要進行改性，才能實現其在有機溶劑或水中的相容性。納米SiO₂就其顆粒的維度，即粒徑上來說，十分有利于其進入氣泡的雙重薄層，從而對泡沫的性質造成影響。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種改性納米二氧化硅穩泡劑。

本發明的目的之二在于提供該穩泡劑的制備方法。

為達到上述目的，本發明采用反應機理為：

根據上述反應機理，本發明采用如下技術方案：

一種改性納米二氧化硅穩泡劑，其特征在于該穩泡劑是由納米二氧化硅經磺酸鈉基團及羧酸鈉基團改性得到的，其結構式為：

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