[发明专利]一种高温高盐油气田用纳米驱油剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高温高盐油田用纳米驱油剂及其制备方法，该纳米驱油剂是以纳米Fe₃O₄为内核，Fe₃O₄经氨基硅烷偶联剂改性后，聚合接枝耐温耐盐磺酸盐高分子化合物，形成的核‑壳结构型纳米复合材料；所述耐温耐盐磺酸盐高分子化合物为聚苯乙烯磺酸钠或聚(2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸钠)。本发明解决了传统纳米驱油剂在高温高盐条件下分散稳定性差的问题，在API盐水中耐温可达120℃；本发明的合成过程均为水溶液体系，不使用有机溶剂，具有绿色环保优点；本发明中氨基化纳米Fe₃O₄既为反应原料，又可作为还原剂形成氧化还原聚合引发剂体系，合成工艺简单，高分子单体加量少，生产成本低。

技术领域

本发明属于油田化学技术领域，具体涉及一种钻井液、压裂液、驱油剂等工作液所用的纳米添加剂。

背景技术

近年来，纳米技术在油气工业的钻井液完井液、压裂液、调剖堵水、提高采收率、油田废水处理等领域获得了广泛应用。但是在油气田地下高温(90～150℃)、高盐(﹥10％)条件下，纳米流体的稳定性和运移性急剧变差，实际应用遇到极大的挑战。特别是高盐条件会削弱纳米粒子间的静电排斥作用，导致颗粒聚集、在岩石表面的吸附现象严重。

为解决以上问题，人们尝试了两类方法提高纳米材料的稳定分散性：一是加入表面活性剂、聚合物等稳定剂，通过物理吸附作用改善纳米材料在盐水中的稳定分散；二是通过对纳米材料进行表面改性来提高纳米材料的稳定分散性。目前单独一价离子的低浓度盐水(＜4％)中的稳定分散已得到基本解决，含有一定量二价离子(Ca²⁺、Mg²⁺)的高浓度盐水(﹥10％)尚未得到解决。

从已有的文献来看，通过聚合物接枝改性纳米颗粒，有可能获得高浓度盐水条件下的分散稳定性，同时避免高温等情况下吸附作用失效的问题。然而，无论利用“graftfrom”还是“graft to”聚合接枝方法，合成工艺中的反应溶剂或提纯药剂大多使用有机试剂，生产中给环保安全带来潜在的威胁。其次，反应工艺较为复杂、成本较高仍是纳米流体推广应用的主要问题。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种耐温耐盐稳定性能优良、合成工艺简单、生产成本低的纳米驱油剂，并为该纳米驱油剂提供一种制备方法。

针对上述目的，本发明的纳米驱油剂是以纳米Fe₃O₄为内核，纳米Fe₃O₄经氨基硅烷偶联剂表面改性后，接枝耐温耐盐磺酸盐高分子化合物，形成的核-壳结构型纳米复合材料。

本发明纳米驱油剂的结构式如下所示：

式中R代表中任意一种，n代表聚合度，n取值为7～13。

上述的纳米Fe₃O₄是工业级，粒径为10～20nm。

上述的氨基硅烷偶联剂为KH550，氨基化的纳米Fe₃O₄具有良好的水溶性。

上述的耐温耐盐磺酸盐高分子化合物为聚苯乙烯磺酸钠或聚(2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠)。

本发明纳米驱油剂的制备方法由下述步骤组成：

1、纳米Fe₃O₄表面氨基化