[發(fā)明專利]碳基活性納米顆粒及其制備方法以及碳基活性納米流體及應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310118159.2
• 申請(qǐng)日: 2023-02-15
• 公開（公告）號(hào): CN116333708A
• 公開（公告）日: 2023-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李琳;孫玥;戴彩麗;吳一寧;趙明偉;楊向東;翟慎德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（華東）;海域泰和（山東）能源科技有限公司
• 主分類號(hào): C09K8/58
• 分類號(hào): C09K8/58;C09K8/584
• 代理公司: 北京潤平知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11283
• 代理人: 趙澤麗

本發(fā)明涉及納米顆粒與高效驅(qū)油劑技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種碳基活性納米顆粒及其制備方法以及碳基活性納米流體及應(yīng)用。所述碳基活性納米顆粒包括碳骨架以及連接在所述碳骨架上的功能基團(tuán)，所述功能基團(tuán)包括?CON(Csubgt;2/subgt;Hsubgt;4/subgt;NHsubgt;2/subgt;)H或?CON(Csubgt;4/subgt;Hsubgt;8/subgt;Nsubgt;2/subgt;Hsubgt;4/subgt;)subgt;2/subgt;、式(1)所示的基團(tuán)和式(2)所示的基團(tuán)中的一種或多種；Rsubgt;1/subgt;為Csubgt;7/subgt;?Csubgt;11/subgt;的亞烷基，Rsubgt;2/subgt;為Csubgt;10/subgt;?Csubgt;14/subgt;的次烷基；Rsubgt;3/subgt;為Csubgt;14/subgt;?Csubgt;20/subgt;的烷基；該碳基活性納米流體填補(bǔ)了在采油領(lǐng)域應(yīng)用的空白，且能夠提高低滲、特低滲高溫高鹽油藏采收率；

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及納米顆粒與高效驅(qū)油劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳基活性納米顆粒及其制備方法以及碳基活性納米流體及應(yīng)用。

背景技術(shù)

在新增油氣資源儲(chǔ)量占比中，低滲/特低滲油藏為重要的接替能源。然而，低滲/特低滲油藏存在低孔(10％)、低滲(10mD)、基質(zhì)孔喉細(xì)小(原油主要賦存空間直徑1μm)等問題，致使微納尺度孔喉內(nèi)原油動(dòng)用困難。納米顆粒可以降低油水界面張力、改善潤濕性、產(chǎn)生結(jié)構(gòu)分離壓等作用，使得納米流體驅(qū)油在低滲/特低滲油藏具有廣闊的應(yīng)用前景。

然而，常規(guī)納米顆粒粒徑普遍大于15nm，表面活性位點(diǎn)單一改性受限，改性后耐溫不超過120℃，耐鹽不超過8×10⁴ppm，且不耐硬水。碳基納米顆粒由碳碳共價(jià)鍵構(gòu)成，鍵可彎曲，使其具有超小尺寸(10nm)；且化學(xué)鍵能較高，在高溫下大分子鏈不易斷裂，可耐200℃高溫。表面親水基團(tuán)種類豐富，密度高，便于功能化的同時(shí)使其可耐20×10⁴mg/L礦化度水。所以，針對(duì)高溫高鹽特低滲等苛刻條件，碳基納米顆粒較常規(guī)納米顆粒更具優(yōu)勢(shì)。

報(bào)道中針對(duì)碳基納米顆粒的合成方法有很多，比如電弧放電法、激光消融法、電化學(xué)法、模板法、微波法等。其中，電弧放電法副反應(yīng)產(chǎn)物較多；激光消融法儀器昂貴，且后續(xù)純化困難；電化學(xué)法產(chǎn)物易團(tuán)聚；模板法所用模板與碳基納米顆粒后續(xù)分離困難；微波法產(chǎn)物尺寸不均。

水熱法可以一步反應(yīng)得到碳基納米顆粒，且由于其原料來源廣、操作簡單、產(chǎn)率高、流程短、合成產(chǎn)物粒徑均一、可公斤級(jí)量產(chǎn)，在油田開發(fā)領(lǐng)域具有非常廣闊的工業(yè)化應(yīng)用前景。

CN108690609A公開了一種水溶或油溶性碳點(diǎn)及熒光碳點(diǎn)的合成方法，以有機(jī)酸、有機(jī)胺、醇/酚、烯/炔、噻吩、吡咯等各種有機(jī)分子為碳源或雜原子前體，采用離子熱法，在郵件溶劑中，以無水氯化鋅為熱解促進(jìn)劑，以類似有機(jī)合成的方式制備水溶或油溶性碳點(diǎn)；通過調(diào)控反應(yīng)前體，直接得到近紫外、藍(lán)色、綠色、黃色、橙色、紅色等不同發(fā)光的碳點(diǎn)。但是，所合成碳點(diǎn)并未應(yīng)用于石油工程領(lǐng)域，且并未對(duì)碳點(diǎn)的耐溫抗鹽性做過多研究。

常規(guī)方法合成的碳基納米顆粒表面親水基團(tuán)種類豐富，密度高，使其具有本征分散性與耐鹽性，但耐高價(jià)鈣鎂能力有待進(jìn)一步提升；同時(shí)表面強(qiáng)親水性限制了其油水界面活性。因此，通過官能團(tuán)調(diào)控碳基納米顆粒表面物化性質(zhì)與親水/親油平衡，發(fā)明一種抗高溫高鹽、高界面活性、小尺寸自分散碳基納米流體，對(duì)低滲/特低滲高溫高鹽油田高效開發(fā)具有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的碳基納米流體耐溫性能差、耐鹽性能尤其是耐高價(jià)陽離子性能差，油水界面活性低的問題，提供一種碳基活性納米顆粒及其制備方法以及碳基活性納米流體及應(yīng)用，該碳基活性納米流體填補(bǔ)了在采油領(lǐng)域應(yīng)用的空白，且能夠提高低滲、特低滲高溫高鹽油藏采收率。