[发明专利]磁性智能可控泡沫体系及其制备方法

说明书

本发明公开一种磁性智能可控泡沫体系及其制备方法，以磁性智能可控泡沫体系的总重量计，该泡沫体系包括：起泡剂主剂0.05‑2wt％，稳泡助剂0.1‑2.0wt％，余量为水；其中，所述起泡剂主剂为磁响应性离子表面活性剂，所述稳泡助剂为磁响应性纳米粒子。在磁场作用下本发明中的磁性泡沫体系比普通泡沫体系更稳定，具有更长的泡沫半衰期，可以更加充分的发挥泡沫流体的功能，且可实现对泡沫流体的磁性智能可控，应用于石油工业的开发环节中，实现可控回收，进而降低环保压力。

技术领域

本发明属于油田开发技术领域，更具体地，涉及一种磁性智能可控泡沫体系及其制备方法。

背景技术

泡沫流体具有密度可调、压缩性好、粘度高、摩擦阻力小、液体用量小、对储层伤害小、固体颗粒携带能力强等优势，广泛应用于石油工业的各个工艺环节，例如酸化、压裂、解堵、冲砂、洗井、压水锥、调驱、储层改造等。在油田实际生产中，泡沫体系采用的起泡剂一般为AES或LAS基的表面活性剂，其耐盐性较差，且生物降解性不好，油田作业中的泡沫返排液环保压力较大。由于泡沫本质而言是热力学不稳定体系，因此采用多种手段用于增加泡沫稳定性。例如使用聚丙烯酰胺等聚合物稳泡助剂通过增加液相粘度来延长液膜排液时间进而增强泡沫稳定性，但加入的聚合物稳泡剂在高温条件下会热解，所产生的有机物残渣在一定程度上会造成地层的伤害；部分疏水二氧化硅纳米颗粒也可以用作稳泡助剂，其吸附在液膜表面可以大大提高液膜的强度，进而提高泡沫稳定性；这种类型的泡沫体系能适应地下复杂的油藏条件，同时由于纳米颗粒的粒径与地层微米级别的孔喉大小相差一个数量级，因此即使消泡后，颗粒从气泡壁脱落下来，经过后续驱替，可以直接从地层中排出；同时所采用的二氧化硅纳米颗粒本身与地层具有很好的相容性，该类泡沫与其他类型的泡沫相比对地层环境的污染程度有极大的降低；但因其疏水性较强，故存在体系分散性差、纳米颗粒利用效率低的缺点。

综上，泡沫体系作为一种在石油工业应用广泛的体系，目前的泡沫体系受限于起泡剂分子以及稳泡助剂分子的结构，在增产促效的同时给环保带来很大的压力。

发明内容

本发明的目的是针对目前油气开发中用到的普通泡沫体系带来的环保问题，提供一种磁性智能可控泡沫体系及其制备方法，利用外加磁场的“有”或“无”来实现对磁性泡沫体系的可逆控制，进而降低环保压力。

为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种磁性智能可控泡沫体系，以磁性智能可控泡沫体系的总重量计，该泡沫体系包括：起泡剂主剂0.05-2wt％，稳泡助剂0.1-2.0wt％，余量为水；其中，所述起泡剂主剂为磁响应性离子表面活性剂，所述稳泡助剂为磁响应性纳米粒子。

优选地，所述磁响应性离子表面活性剂为f区磁性过渡金属配合物与糖基阳离子表面活性剂通过络合反应制得。

优选地，f区磁性过渡金属为Fe、Gd、Ho和Ce中的至少一种。

优选地，所述f区磁性过渡金属配合物为FeCl₃、GdCl₃、HoCl₃和CeCl₃中的至少一种。

优选地，所述磁响应性离子表面活性剂的制备方法包括如下步骤：

(1)在第一有机溶剂和亲核取代反应调节剂的存在下，将N-甲基-D-葡萄糖甲胺和卤代烷烃进行接触反应，得到单烷基-甲基-D-葡萄糖胺；

(2)将单烷基-甲基-D-葡萄糖胺和盐酸进行接触反应，然后减压蒸馏除溶剂、干燥后得到单烷基-甲基-D-氯化葡萄糖胺；

(3)在第二有机溶剂存在下，将单烷基-甲基-D-氯化葡萄糖胺和f区磁性过渡金属配合物进行接触反应，然后去除第二有机溶剂、干燥后得到所述磁响应性离子表面活性剂。