[发明专利]一种智能纳米驱油剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及油气田提高采收率用功能纳米材料领域，尤其是涉及一种智能纳米驱油剂的制备方法。

背景技术

纳米粒子是尺寸在1-100nm之间的微小颗粒。纳米粒子粒径小，比表面积大，表面活性高。近年来，纳米粒子在油气田领域中的应用开始得到关注，纳米驱油剂由于其独特的驱油性能受到高度重视。纳米驱油剂具有很大的比表面积和表面能，能显著降低油水界面张力，使得注入流体很容易将岩石孔隙中的原油剥落，被驱替液驱替出来。同时，纳米粒子对地层岩石的微小孔隙具有暂时堵塞作用，可以扩大波及体积，将大面积油藏得到驱替，所以能够极大地提高采收率。

纳米驱油剂在驱油过程中取得了较好的效果，提高了原油采收率，但目前仍然存在的主要问题有：（1）纳米粒子的亲水、亲油性能难以调控，如果纳米粒子亲水性太强，则对原油的驱替作用能力弱，如果纳米粒子亲油性强，则回收原油中含有较多纳米粒子，难以除去，影响原油质量；（2）纳米粒子粒径大小的调控，需要通过合成不同粒径的纳米粒子进行复配，制备过程繁琐。因此，具有根据环境条件的变化，自动调控纳米驱油剂亲水、亲油性能，自动调控纳米驱油剂粒径大小的驱油体系的研究与开发，对纳米驱油剂驱油效果的提高和进一步推广应用具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种智能纳米驱油剂的制备方法，制备出的驱油剂成品能够根据环境条件的变化，自动调节亲水、亲油性能和粒径尺寸大小，进而实现更高的驱油效率。

为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：

本发明所述的智能纳米驱油剂的制备方法包括以下步骤：

第一步，将10~45份纳米粒子和1~15份双键硅烷偶联剂溶于反应介质中，在室温条件下反应2~8小时，接着将1~35份亲水单体，0~30份疏水单体，3~35份功能单体，加入上述体系，再加0.1~2份引发剂，升温到60~90℃，反应2~10小时，制得智能复合纳米粒子；

第二步，将2~25份碱、1~32份表面活性剂依次加入上述复合纳米粒子分散液中，在室温条件下，搅拌3~10小时，即制得智能纳米驱油剂。

所述纳米粒子选自二氧化硅纳米粒子、硅纳米粒子、碳酸钙纳米粒子、氧化钙纳米粒子、石墨粉体、氧化铜纳米粒子、氧化锌纳米粒子中的一种或几种。

所述双键硅烷偶联剂选自γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷偶联剂、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷偶联剂、乙烯基三甲氧基硅烷偶联剂和乙烯基三乙氧基硅烷偶联剂中的一种或几种。

所述反应介质选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、N, N-二甲基甲酰胺、丙酮、丁酮、四氢呋喃和水的一种或几种混合溶剂。

所述亲水单体选自丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸羟基乙酯、丙烯酸羟基乙酯中的一种或几种。

所述疏水单体选自甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸戊酯、丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸戊酯、苯乙烯或其他疏水单体中的一种或几种。

所述功能单体选自N-异丙基丙烯酰胺、N, N-二甲基丙烯酰胺、N, N-二乙基丙烯酰胺中的一种或几种。

所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化氢-硫酸铁、过氧化氢-氯化铁中的一种。

所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸氢钾中的一种。

所述表面活性剂选自十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、十二烷基苯基二甲基溴化铵中的一种。

针对当前纳米驱油剂在使用过程中存在的问题，本发明将具有环境刺激敏感特性的智能聚合物和亲水聚合物、疏水聚合物同时接枝到纳米粒子表面，制备出智能纳米粒子，然后与碱、表面活性剂复配，获得具有智能响应特性的纳米驱油体系。

本发明制备的智能纳米驱油剂的优点在于：

（1）纳米驱油剂的亲水、亲油性能可调控：通过温度的变化，可以调控亲水、亲油性能。在地层运行时，环境温度高，纳米驱油剂表现为亲油性，倾向于与油结合，在油水界面推动油层向前移动，实现驱油；当驱替液返回地面时，环境温度降低，纳米驱油剂转变为亲水性，从油水界面进入水层中，实现油和水快速分离，无须使用大量破乳剂即可快速实现原油回收。