[发明专利]一种水溶性纳米材料及其制备方法和应用

说明书

本申请公开了一种水溶性纳米材料，所述水溶性纳米材料通过在双键改性纳米材料上接枝降粘单体、亲水单体和活性单体得到。水溶性纳米材料的制备方法包括如下步骤：将含有双键改性纳米材料、降粘单体、亲水单体和活性单体的溶液除氧后加入氧化剂混合均匀；再滴加还原剂，反应得到水溶性纳米材料。本申请还提出了水溶性纳米材料作为稠油降粘驱油剂的应用。本申请中的水溶性纳米材料，其既保留了纳米材料良好的耐温性能，又具有良好的降粘效果和优异的降低界面张力的能力。通过纳米材料的刚性提高其耐温性、依靠纳米材料的小尺寸效应接枝大量活性基团，提高其界面活性和乳化能力，从而达到稠油降粘的目的。

技术领域

本申请涉及一种水溶性纳米材料，属于纳米材料技术领域。

背景技术

降低稠油粘度，改善稠油流动性，提高稠油开采效率，是解决稠油开采问题的关键。在国内外应用或正在研究的稠油降粘法中，加热降粘技术用电量大，成本高；掺稀油降粘法造成了稀油资源的浪费，同样成本巨大。化学降粘也是解决稠油开采和输送行之有效的手段之一，其中水溶性乳化降粘技术为降粘幅度最大、工艺简单和使用最经济的化学降粘技术，在世界各稠油油田中研究活跃且得到了广泛应用。

传统的水溶性小分子表面活性剂类稠油降粘剂抗温、耐盐性差，在高温条件下失去乳化降粘性能，对于高矿化度尤其是高钙镁条件下易形成沉淀，使用浓度高，对于高沥青质胶质的中高粘度稠油(沥青质胶质含量30％)降粘率极低。

纳米材料降粘剂是一种新型降粘剂，它利用纳米颗粒尺寸小、耐温性强、比表面积大和吸附性强等特点，对稠油特别是高蜡稠油发挥降粘作用。现有技术方案中纳米降粘剂主要是将纳米颗粒与有机相通过物理(复配)或化学作用(自由基聚合、接枝)复合在一起，此方法既保留了纳米颗粒的特殊效应，又具有了有机相特定的功能。

现有纳米稠油降粘剂多数采用物理复配或接枝聚合物的方式制备，其中物理复配涉及多种表活，环境不友好，且易发生色谱分离而失去降粘作用。而接枝聚合物得到的纳米降粘剂存在活性低，降粘效果差等缺陷，难以在实际工业中应用。

发明内容

为解决上述问题，本发明的一个方面在于提供一种水溶性纳米材料，其既保留了纳米材料良好的耐温性能，又具有良好的降粘效果和优异的降低界面张力的能力：

一种水溶性纳米材料，其特征在于，所述水溶性纳米材料通过在双键改性纳米材料上接枝降粘单体、亲水单体和活性单体得到。

所述双键改性纳米材料包括双键改性纳米SiO₂、双键改性纳米蒙脱土、双键改性纳米氧化石墨烯中的至少一种。

所述降粘单体为a-烯烃磺酸钠。

所述亲水单体包括丙烯酰胺类单体、丙烯酸类单体、酸酐类单体中的至少一种。

所述活性单体为含有C12-C18的长链烃基的水溶性单体。

可选地，所述水溶性纳米材料粒径为150-200nm。

可选地，所述水溶性纳米材料的玻璃化转变温度为400～410℃。

可选地，所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸或2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸钠。

丙烯酸类单体包括丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸或2-乙基丙烯酸中的至少一种。

酸酐类单体包括马来酸酐、醋酸酐、甲基丙烯酸酐或衣康酸酐中的至少一种。

可选地，所述活性单体包括油酸钠、十八烷基丙烯酰胺、十六烷基二甲基烯丙基氯化铵、十八烷基二甲基烯丙基氯化铵、十二烷基二甲基烯丙基氯化铵中的至少一种。

作为本申请的另一个方面，本申请还提出了水溶性纳米材料的制备方法，包括如下步骤：