[發明專利]一種納米活性材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202110897920.8
• 申請日: 2021-08-05
• 公開（公告）號: CN113652215B
• 公開（公告）日: 2023-04-14
• 發明（設計）人: 吳向陽;鄧青春;劉艷華;方葉青;俞波;王耀國
• 申請（專利權）人: 寧波鋒成先進能源材料研究院有限公司
• 主分類號: C09K8/58
• 分類號: C09K8/58;E21B43/22
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司 11540
• 代理人: 楊曉云

本申請公開了一種納米活性材料，所述納米活性材料通過采用馬來酸和小分子表面活性劑單體對有機化改性蒙脫土進行表面修飾得到。一方面依靠納米材料的“成核效應”為理論指導，將改性蒙脫土和傳統聚合物單體共聚形成網狀結構，高溫、高鹽油藏條件下能夠抑制分子結構的內向卷曲，使聚合物分子鏈保持分子內/分子間特定的分子結構，降低溫度、礦化度對聚合物分子鏈降解及卷曲所造成的起泡、攜液性能下降。另一方面通過抗鹽單體的引入，提高了泡排劑在高礦化度條件下的抗鹽性。本發明開發的泡排劑原材料來源方便、制備工藝相對簡單、成本低、能耗低，相比于常規泡排劑的泡排溫度高，起泡泡沫迅速，發泡量大并且穩泡時間長。

技術領域

本申請涉及一種納米活性材料及其制備方法和應用，屬于納米材料技術領域。

背景技術

天然氣井開發中后期,地層能量下降，地層水隨天然氣流進入近井地帶或井筒，并在此處聚集，導致發生水淹而造成氣井產量下降。目前，為了解決氣井因地層水影響生產的問題，采用的是泡沫排水采氣技術,即向井筒內注入泡排劑，泡排劑與井筒積液混合后,通過氣流的攪拌作用生成大量低密度含水泡沫，氣流將泡沫帶至地面，從而減少井筒內積液。在天然氣開采技術中,泡排技術以其施工方便、設備簡單成本低、適用井深范圍大、收效快、不影響氣井正常生產等優點日益受到普遍關注，是排出井內積液、提高天然氣產量、延長氣井開采周期最經濟有效的方法之一。我國大部分氣井是油、氣、水共生的，井中積液具有一定的礦化度，井底溫度一般在90℃以上。因此，研發出一款耐溫抗鹽同時又經濟有效的泡排劑市場前景廣闊。

目前，常規泡排劑一般適用于80℃以下的地層，隨著環境溫度的升高，泡排劑的起泡能力和穩定性會極大降低，尤其在100℃以上的高溫地層中，許多起泡劑產生的泡沫會在2min內消失，甚至不產生氣泡。而現有的抗高溫泡排劑，存在制備能耗大、工藝復雜、成本高的問題。

發明內容

為解決上述問題，本發明的一個方面在于提供一種納米活性材料，其一方面依靠納米材料的“成核效應”為理論指導，高溫、高鹽油藏條件下能夠抑制分子結構的內向卷曲，使聚合物分子鏈保持分子內/分子間特定的分子結構，降低溫度、礦化度對聚合物分子鏈降解及卷曲所造成的起泡、攜液性能下降，另一方面通過抗鹽單體的引入，提高了泡排劑在高礦化度條件下的抗鹽性能：

一種納米活性材料，所述納米活性材料通過采用馬來酸和小分子表面活性劑單體對有機化改性蒙脫土進行表面修飾得到；所述有機化改性蒙脫土納米材料通過蒙脫土納米材料與γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷反應得到；

所述小分子表面活性劑單體包括長鏈烷基烯丙基季銨鹽。

可選地，所述長鏈烷基烯丙基季銨鹽包括十六烷基二甲基烯丙基氯化銨和十八烷基二甲基烯丙基氯化銨中的至少一種。

可選地，所述小分子表面活性劑中還包含有作為抗鹽單體的2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸鈉。

本發明的另一個方面在于提供該納米活性材料的制備方法，該制備方法包括如下步驟：

(a)將蒙脫土納米材料與γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷反應得到有機化改性蒙脫土納米材料；將有機化改性蒙脫土納米材料分散在水中得到改性蒙脫土納米材料分散液；

(b)將改性蒙脫土納米材料分散液、馬來酸溶液、小分子表面活性劑單體和水混合，除氧，再加入引發劑后反應得到納米活性材料。

可選地，所述步驟(a)中將蒙脫土納米材料、水和γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液在50～70℃的溫度下反應5～6h得到改性蒙脫土納米材料；

可選地，所述γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷溶液的質量分數為25～35％。

可選地，所述步驟(a)中反應結束后進行過濾、洗滌，濾餅烘干后過300目篩，再分散在水中得到改性納米材料分散液；