一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体制造技术

技术编号:18728745 阅读:16 留言:0更新日期:2018-08-22 01:59
本发明专利技术公开了一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,将酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅分散于水中得到分散液,所述酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅在分散液中所占的质量百分数为0.01‑1%,所述分散液以氢氧化钠的水溶液在40‑100℃调节pH值至9‑11,即得。发明专利技术提供的酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅及提高采收率用纳米流体,其制备方法简单,可不添加任何分散剂便可自分散与水中,分散性与稳定性良好,原材料成本低廉,易在现场配制并大规模推广,能够有效提高低渗透油藏的原油采收率。

Surface modified nano SiO2 nanofluids for enhanced oil recovery

The present invention discloses a surface-modified nano-silica nano-fluid for enhancing oil recovery. The surface-modified nano-silica modified by anhydride is dispersed in water to obtain a dispersing solution. The mass percentage of the surface-modified nano-silica in the dispersing solution is 0.01_1%, and the dispersing solution is characterized in that the surface-modified nano-silica nano-fluid modified by anhydride is dispersed in water to obtain a dispersing solution The solution of sodium hydroxide can be adjusted at pH value of 40 to 100 and 9 to 11. The acid anhydride modified surface modified nano-silica and nano-fluids for enhancing oil recovery are provided. The preparation method is simple, the nano-fluids can be self-dispersed in water without adding any dispersant, the dispersibility and stability are good, the raw material cost is low, and the nano-fluids are easy to be prepared on the spot and popularized on a large scale, and the low permeability oil can be effectively improved. Crude oil recovery.

【技术实现步骤摘要】
一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体
本专利技术涉及功能纳米材料和油气田开发中的采油化学
,尤其是一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体。
技术介绍
石油作为一种高效广泛的能源在国民经济中有着不可替代的作用,随着国民经济的高速发展,石油能源的需求也在不断提高。油气勘探与开发的不断进展,易开采油藏储量也随之不断减少,因此对低渗透油气资源勘探开发的比重日益增加,对低渗透油气储层的开采技术也提出了更高的要求。近些年来,新探明的超低渗油藏含有极为丰富的储量,但针对超渗透油气藏的开采技术国内仍处于探究状态,发展先进的石油开采技术从而大幅度提高复杂地质油藏(低渗及超低渗油藏)的产量是成为目前我国石油工业的主要技术研究领域之一。目前国内开发的油气储层气测渗透率超过50毫达西,属于中高渗,常采用注水方式进行二次采油。当储层的渗透率为低渗时,尤其是超低渗储层,由于孔喉极为细微,常规注水开采也难以保持注采平衡,因此,如何提高此类油藏的原油采收率是当前亟需解决的问题之一。近几年来,随着纳米材料在油气田开发领域的拓展与试用,正日益受到重视。利用纳米材料配置成纳米流体作为驱油剂也成为一种新兴的采油技术。纳米流体以水溶液为传递介质,在水中形成几百个到几十个甚至几个纳米的小颗粒,这种纳米颗粒具有很大的比表面积和表面能,从而降低油水界面张力,流体进入储层孔隙之后,能够使原油易于剥离,形成小油滴,并随着驱替液驱替出来。纳米流体驱油具备使用浓度较低、见效快、驱油效果明显等优点,也是目前“新材料驱替”提高采收率和降压增注的研究热点之一。传统的纳米流体水溶液由常规亲水型纳米二氧化硅配制而成,这种纳米二氧化硅表面包覆大量羟基,颗粒间由于羟基的氢键作用易聚集成团,降低甚至破坏纳米流体的稳定性。因此,将纳米二氧化硅表面进行改性从而去羟基,提高纳米流体的分散性和稳定性是目前改性纳米二氧化硅分散体系的主要研究方式之一。目前现有的一些表面改性纳米二氧化硅能够有效的改善纳米流体分散性与稳定性等问题,但是仍存在合成过程复杂,合成环境要求苛刻,原材料昂贵等问题,对推广纳米流体在低渗储层中的现场应用仍然存在一定障碍。有文献报道一种表面修饰的纳米二氧化硅及纳米流体,是将纳米二氧化硅与巯基硅烷反应,得到巯基化纳米二氧化硅,之后与单不饱和脂肪酸进行点击反应,获得单不饱和脂肪酸表面修饰的纳米二氧化硅。但该方法提供的改性纳米二氧化硅步骤繁琐,合成工艺较为复杂,需二次反应才可制得产物,且提高原油采收率较低,其工业化产品推广与应用较为不便。
技术实现思路
本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足,提供一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体。本专利技术的纳米流体,制备方法简单,原材料成本低廉,易在现场配制并大规模推广,提高低渗透油藏的原油采收率。为实现上述目的,本专利技术采用下述技术方案:一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,将酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅分散于水中得到分散液,调节分散液pH值至9-11,即得。优选的,所述酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅为羧基化纳米二氧化硅,通过纳米二氧化硅与酸酐类有机物进行酯化反应后、经真空干燥得到。优选的,所述酸酐类有机物为丁二酸酐、戊二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐或偏苯三甲酸酐中的一种。优选的,所述纳米二氧化硅为亲水型表面羟基化纳米二氧化硅。优选的,所述亲水型表面羟基化纳米二氧化硅的粒径为7-40nm,比表面积为170-380m2/g。优选地,所述酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅在分散液中所占的质量百分数为0.01-1%。优选的,在40-100℃下调节分散液pH值至9-11。优选的,所述分散液以碱的水溶液调节pH。优选的,所述碱的水溶液为氢氧化钠水溶液。本专利技术还公开了一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体中酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅的制备方法,包括以下步骤:1)将亲水型表面羟基纳米二氧化硅加入有机溶剂中,机械搅拌30分钟,转速为700-800转/分钟,之后利用超声波清洗器在50℃下超声分散1-2小时,保证纳米二氧化硅在有机溶剂中的分散效果,得到纳米二氧化硅原液;2)将酸酐类有机物加入所述纳米二氧化硅原液中,在室温25℃下磁力搅拌12小时,转速为700-800转/分钟,得到酸酐修饰表面改性纳米二氧化硅反应液;3)将所述酸酐修饰表面改性纳米二氧化硅反应液放入离心机中,转速为8500转/分钟,高速离心15分钟,取出上层液体并收集离心产物,将上层液体再次进行高速离心15分钟,转速为8500转/分钟,倒去上层液体,进一步收集离心产物。将两次收集的离心产物用乙醇洗涤3次以除去未反应的酸酐有机物,得到酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅粗产品;4)将步骤3)中所述酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅粗产品进行真空干燥,除去有机溶剂及乙醇,并对干燥后的酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅粗产品进行研磨处理,最终得到粉状酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅。优选的,所述步骤1)中的亲水型表面羟基纳米二氧化硅的质量百分数为1-1.5%。优选的,所述步骤1)中的有机溶剂为甲苯、环己烷、四氢呋喃或N,N-二甲基甲酰胺中的一种。优选的,所述步骤2)中酸酐类有机物与纳米二氧化硅原液中的亲水型表面羟基纳米二氧化硅的质量比为1.5-2:1。本专利技术还公开了所述的用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体在提高原油采收率中的应用。本专利技术利用酸酐类有机物修饰表面改性纳米二氧化硅使表面羟基数大大减少,相比常规羧基改性纳米二氧化硅而言,制备方法简单,表面羟基数减少百分比提高明显,本专利技术提供的酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅表面官能团接枝率较高,去羟基程度较高,产品良率较高,能够更好的提高原油采收率。本专利技术提供的通过酸酐修饰的二氧化硅纳米流体用于驱油的原理并不是普通的羧基表面活性剂与纳米材料驱油功能的简单叠加,而是有协同增效的作用,其采收率也是比普通羧基表面活性剂与纳米流体的驱油效果有显著的提高。常规的羧基表面活性剂在注入油层后能够起到降低油水界面张力,提高原油的采出程度;普通纳米材料在驱替原油的过程中产生分离压作用,能够在残余油与固体表面之间形成楔形角,推动原油在固体表面的剥离,从而提高原油采收率。而本专利技术中,一方面,酸酐类有机物由于官能团具备很高的活性,断开后形成两端羧基链,其中一端羧基能在室温下与亲水型纳米二氧化硅表面羟基发生酯化反应,起到接枝和去羟基化作用;另一端自由伸出,在碱性分散液中形成阴离子羧酸盐,具有降低油水界面张力和乳化原油的驱油特性。另一方面,改性后的纳米二氧化硅与活性羧基官能团产生了新的协同作用:①改性后的纳米二氧化硅羧基官能团间受到所带电荷的影响,能够产生静电排斥效应,使分子链构象比较舒展,有效的阻碍了纳米二氧化硅的聚集,提高了纳米二氧化硅在纳米流体中的分散性和稳定性,同时能够在岩石孔隙表面产生更强的扩散力,有效的推动油珠的运移;②改性后的纳米二氧化硅包含直链烷基或苯环,含有直链的改性纳米二氧化硅,空间位阻小,对原油乳化效率高,能够降低纳米流体含量,降低成本;含有苯环的改性纳米二氧化硅,由于原油中含有大量芳环物质,使得纳米流体与原油更易互溶,提高界面反应效率。③改性纳米二氧化硅表面的羧基官能团在静电作用和疏水缔合相互作本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,将酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅分散于水中得到分散液,调节分散液pH值至9‑11,即得。

【技术特征摘要】
1.一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,将酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅分散于水中得到分散液,调节分散液pH值至9-11,即得。2.如权利要求1所述的一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,所述酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅为羧基化纳米二氧化硅,通过纳米二氧化硅与酸酐类有机物进行酯化反应后、经真空干燥得到。3.如权利要求2所述的一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,所述酸酐类有机物为丁二酸酐、戊二酸酐、顺丁烯二酸酐、邻苯二甲酸酐或偏苯三甲酸酐中的一种。4.如权利要求3所述的一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,所述纳米二氧化硅为亲水型表面羟基化纳米二氧化硅,其粒径为7-40nm,比表面积为170-380m2/g。5.如权利要求1所述的一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,所述酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅在分散液中所占的质量百分数为0.01-1%。6.如权利要求5所述的一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,所述分散液以碱的水溶液调节pH,在40-100℃下调节分散液pH值至9-11,所述碱的水溶液为氢氧化钠水溶液。7.如权利要求4所述的一种用于提高采收率的表面改性纳米二氧化硅纳米流体,其特征是,所述的酸酐修饰的表面改性纳米二氧化硅的制备方法,包括如下步骤:1)将亲水型表面羟基纳米二氧化硅加入有机溶剂中,机械搅拌30分钟,转速为70...

【专利技术属性】
技术研发人员:戴彩丽张跃赵明伟吴一宁高明伟高志宾何皓楠王若玙
申请(专利权)人:中国石油大学华东
类型:发明
国别省市:山东,37

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