[发明专利]一种用多孔二氧化硅气凝胶微球负载重铬酸盐冻胶剂的制备方法

说明书

本发明提供了一种多孔二氧化硅气凝胶微球负载重铬酸盐冻胶剂的制备方法，通过在水解完成后加入重铬酸盐（以重铬酸钾为例）的方法，成功将重铬酸盐负载到二氧化硅微球的孔隙中，以达到延缓交联的性能，在提高重铬酸盐在地层稳定性的同时，避免了重铬酸盐与施工人员的直接接触，保证了施工人员在施工过程中的安全，同时也避免了重铬酸盐直接污染环境，提高了铬冻胶的延时时间。

技术领域

本发明涉及油田开采过程中延时冻胶剂应用的技术领域，特别涉及一种延时冻胶剂的制备方法。

背景技术

在油田开采过程中，冻胶剂可以用于调剖堵水、调驱、压裂、胶结防砂等施工领域，同时冻胶剂的冻胶时间也是油田作业中一项重要的技术指标，尤其近几年来随着油田开采程度的增加，油田含水逐年上升，层间、层内、平面矛盾越来越大，如何很好的解决这一问题一直是人们关注的焦点，而现在最常用的冻胶剂为铬冻胶，其铬冻胶的反应原理就是由Cr³⁺的多核羟桥络离子在一定条件下将线型高分子通过交联而产生的冻胶，常用的线性高分子为聚丙烯酰胺(HPAM)，但是，由于实际施工过程是在深部调剖中进行，所以需要延缓交联体系，即交联反应发生需要一定的作用时间，形成延时效果，而现在较常用的缓交联体系主要有两种，一是利用Cr⁶⁺作为原材料，通过氧化还原反应将Cr⁶⁺还原为Cr³⁺，然后通过Cr³⁺的交联反应形成冻胶，利用氧化还原过程形成缓交联体系，使冻胶时间延长，第二种是直接采用络合的Cr³⁺，络合铬体系(醋酸铬、乳酸铬复配体系)中Cr³⁺来源于Cr³⁺配位螯合体，可通过调整螯合剂(醋酸、乳酸等)解离Cr³⁺的平衡速度, 有效延缓成冻时间, 以适应深部地层作业的要求，由于低层环境复杂，络合铬冻胶的解离速率往往无法控制，所以目前施工过程中常用氧化还原缓交联体系，但是，常用的六价铬盐（重铬酸钾，重铬酸钠）有毒，经流行病学调查表明，对人有潜在致癌危险性，是一级致癌物，直接使用会对施工人员身体健康造成严重的危险，同时也会对环境造成严重的破坏，所以设想用多孔二氧化硅气凝胶作为一种载体，将六价铬盐负载到多孔二氧化硅气凝胶的孔隙中去，这样既能保证六价铬盐不会直接与施工人员接触，同时六价铬盐扩散出孔隙的时间也可以增大铬冻胶的延时时间，优化了延缓交联连体系，而多空二氧化硅气凝胶作为一种无机物，其性质稳定，使用温度范围广，完全可以满足地层复杂的环境，同时，二氧化硅气凝胶也是一种性能极其优越的隔热保温材料，因此，如果用二氧化硅气凝胶作为六价铬盐的载体，就可以使六价铬盐在井下复杂环境中的稳定性和安全性得到大大提高，有利于施工过程的顺利进行。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一种多孔二氧化硅气凝胶微球负载重铬酸盐冻胶剂的制备方法，包括以下步骤。

步骤一:取5-8ml正硅酸乙酯(TEOS)，5-9 ml丙酮，3.2-4.5ml去离子水于烧杯中，在搅拌状态加入适量硝酸，室温下继续搅拌水解24 h。

步骤二:准确称量1.5g重铬酸盐（以重铬酸钾为例），加入已经水解24h的水解液中，搅拌直至重铬酸钾完全溶解待用。

步骤三：配制油相，将70 ml 食用油与表面活性剂混合至均匀（油相与表面活性剂的体积比为14:1），在搅拌状态将溶解有重铬酸钾的水解液缓慢倒入油相中，通过机械搅拌作用，水解液在油相中分散成为的小液滴，形成O/W/O结构。

步骤四：待上述混合液混合均匀时在搅拌状态下加入氨水调节其pH值，维持搅拌一段时间，待搅拌均匀后用保鲜膜遮住烧杯口静置24h。

步骤五： 进行抽滤操作，通过抽滤过程得到湿凝胶，将抽滤产物置于40℃烘箱中干燥48-72h，即得到最终产物。

本发明进一步的优选方案是：配置水解液时用丙酮作为溶剂可以避免乙醇对重铬酸钾的影响。

本发明进一步的优选方案是：所述正硅酸乙酯的量在5.57 ml左右。