“YYTC示踪剂”的合成方法及其应用技术

本发明专利技术涉及“YYTC示踪剂”的合成方法及其应用。稀土元素示踪法成为在油田中探测油藏的有效手段之一。本发明专利技术合成了一种具有良好水溶性、核壳结构的荧光纳米材料，它可以作为油田示踪剂，被命名“YYTC示踪剂”。该种示踪剂具有众多优点：用量少、水样需采量少、分析方法简便、分析灵敏度高；无放射性、毒性小，对环境的影响极小；不影响矿化度，与聚合物配伍性好，不影响聚合物驱油进行。本发明专利技术创造性地实现了YYTC示踪剂这一荧光纳米材料在油田探测领域的应用，并提出可行性操作方案。

【技术实现步骤摘要】
“YYTC示踪剂”的合成方法及其应用
本专利技术涉及一种新型示踪剂——“YYTC示踪剂”的合成方法和应用方法。合成过程创新地利用“多相间离子交替转移法”，并成功合成“YYTC示踪剂”，这是一种具有核壳结构的荧光纳米材料，特别是作为油田井间示踪剂有良好的效果，在探测油藏与测试油层流体的分布和运动的过程中起到重要作用。
技术介绍
在复杂断块油田注水开发中，因油层本身的非均质性，油水井间会逐渐形成高渗透带或大孔道，水驱油效率降低，油井含水急剧上升，开发效果明显变差。示踪剂能定性判断高渗透带或大孔道的存在，井间示踪剂是探测油层流体的分布和运动，油层非均质性的重要手段。目前应用的示踪剂存在有以下方面的问题:其一，目前能广泛适用于油田的示踪剂种类较少，这是由于示踪剂本身的性质和地层矿物质种类和物理化学性质的诸多限制。其二，常用示踪剂为一些易检验出的阴离子、染料、低分子醇等，这类示踪剂使用量大(达数吨)、毒性大、水样需采量大、分析灵敏度低、测量周期长等方面的缺点，不利于环境友好。其三，硫氰酸铵、溴化钠、碘化钾的使用还会使矿化度增高，影响了聚合物溶液的粘度，由于聚合物的影响，溴化钠、碘化钾检测的误差较大，且碘化钾的成本较高，使得此两者使用受到限制。其四，人工放射性物质——60Co、3H、82Br等，由于检测难度高，不易实现现场检测，其使用受到限制；随着对环境保护要求的提高，这种物质也将被逐渐淘汰。其五，滴定法是目前测定稀土元素的含量最常用的方法之一，然而此法步骤繁多，经多次萃取，分离操作的误差较大，测定周期长；同时由于人为差异性因素导致的误差也较大，在分析条件不变的情况下，加大稀土元素浓度是提高精度的有效方案之一，但是稀土元素浓度的增加导致了其使用成本的提高，故在油田探测油藏的实际应用中，为了控制成本不太常用稀土类示踪剂。其六，以往的荧光示踪剂使用量较大，成本较高，在地层中化学和物理性质不稳定，无机荧光材料极易吸附于地下的油层中的泥沙及其他小分子或小粒径颗粒上；有机荧光材料在复杂的地下环境中化学稳定性较差，易与其他物质反应，造成示踪剂失效。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术提供一种不受聚合物干扰、价格低、用量少、易于操作、方便检测的新型示踪剂，这是一种具有良好水溶性、核壳结构的稀土离子双掺杂四氟化铋锂@酒石酸钠纳米材料，被命名为“YYTC示踪剂”，其结构示意图和荧光光谱示意图Tb示于图1和图2中。本专利技术涉及一个适合于合成YYTC示踪剂的创新方法——被命名为“多相间离子转移法”或MIAT(multi-phaseionalternatingtransfermethod)法。1.“YYTC示踪剂”的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备LiYF4无水乙二醇置于烧杯中，YCl3和LiF固体溶解于无水乙二醇中，混合均匀后置于反应釜中，于150℃条件下反应24h；冷却后，向其中加入去离子水，待白色沉淀完全析出，真空抽滤，即得到LiYF4粉末；2)制备LiYF4:Yb3+,Tb3+:[a]配制稀土溶液：去离子水置于烧杯中，TbCl3和YbCl3固体溶于去离子水中；[b]掺杂：将步骤1)中的LiYF4粉末均匀分散于步骤2)中[a]的稀土溶液中，混合均匀后置于反应釜中，于220℃条件下反应12h；冷却后，经去离子水洗涤，真空抽滤，即得到LiYF4:Yb3+,Tb3+粉末；3)制备YYTC:[a]配制酒石酸钠水溶液：取去离子水置于锥形瓶，称取一定量酒石酸钠固体溶解于上述锥形瓶的去离子水中，搅拌至完全溶解；[b]包覆：将步骤2)中的LiYF4:Yb3+,Tb3+粉末均匀分散于步骤3)的[a]溶液中，在80℃条件下持续搅拌10h；停止加热，自然冷却至室温。4)提纯：向步骤3)[b]的锥形瓶中加入丙酮，待白色沉淀完全析出后，真空抽滤，得到白色粉末；将白色粉末进行真空干燥，得到最终产物，即为具有核壳结构的YYTC示踪剂。以上原料满足以下配比，原料总和以100％为计算准则；原料YCl3TbCl3YbCl3LiF酒石酸钠质量百分比3.00％-50.00％0.03％-15.00％2.00％-40.00％10.00％-15.00％37.00％-45.00％2.“YYTC示踪剂”的应用，其特征在于：先将示踪剂加入待测液体中，配成浓度小于10.0ppm不同浓度的多个溶液，然后用激发光分光光度计在激发波长EX/发射波长EM＝367nm/545nm下，检测多个浓度下的荧光强度，绘制荧光强度—浓度的标准曲线；将未知量的荧光示踪剂均匀分散于待测溶液中，测量其荧光强度，并根据荧光强度对应的标准曲线，得到荧光示踪剂在待测溶液中的浓度。本专利技术具有以下特点1.低吸附性。酒石酸钠的包覆使得YYTC纳米晶体的表面能降低，所以该示踪剂在油井的复杂环境中不容易吸附地下的无机矿物质，而是充分溶解在水中，以至于能够更好地分散于井间及孔道中，这有利于提高示踪剂的检测精度。2.高效率。在油井现场，能够快速配置出该示踪剂的水溶液，注入方式与常规示踪剂相同，由于其吸附性低，在井间与孔道中扩散快，能够较为快速得到水样，由荧光光谱即可定性定量地测定示踪剂的含量，进而计算油田井间的油量分布，提高了效率。3.检测方便、检测极限低、精度高。由荧光光谱仪检测示踪剂的含量，激发波长为367nm，发射波长为545nm。配合标准曲线计算示踪剂的含量，误差范围在1％～20％。该示踪剂的最低检测浓度为0.1ppm。4.用量少、成本低。该示踪剂易溶于水中，在地层中的分散性好，同时由于其荧光性能优异，检测限很低，故相对于传统的示踪剂，该示踪剂不需要很大的用量，降低了使用成本。5.与聚合物配伍性好、不污染环境。该示踪剂具有核壳结构，且壳层的酒石酸钠具有良好的水溶性，使得示踪剂具有有机物的本质特征，从而获得了与聚合物之间的良好配伍性；该示踪剂无毒，无放射性，且用量极少，故不污染环境。附图说明图1YYTC示踪剂的结构示意图图2YYTC示踪剂的荧光光谱图图3为实施例1-B中5)示踪剂在自来水中的荧光强度—浓度标准曲线。图4为实施例1-B中6)示踪剂在油田注入水的荧光强度—浓度标准曲线。图5为实施例1-B中7)示踪剂在含岩样的自来水中的荧光强度—浓度标准曲线。图6为实施例1-B中8)示踪剂在含岩样的油田注入水中的荧光强度—浓度标准曲线。具体实施方式(分为制备和应用两部分，以制备2g示踪剂为例，本专利技术不受下述实施例的限制，可根据办专利技术的技术方案与实际情况来确定具体实施方案。)实施例1:A.示踪剂的制备1)制备LiYF4用量筒准确量取60mL无水乙二醇置于烧杯中，用分析天平准确称量2.875g的YCl3和1.038g的LiF固体溶解于无水乙二醇中，混合均匀后置于反应釜中，于150℃条件下反应24h。冷却后，向其中加入100mL去离子水，待白色沉淀完全析出后，真空抽滤，即得到LiYF4粉末。2)制备LiYF4:Yb3+,Tb3+[a]配制稀土溶液：用量筒准确量取60mL去离子水置于烧杯中，用分析天平准确称取0.192gYbCl3和0.004gTbCl3固体溶于去离子水中；[b]掺杂：将步骤1)中的LiYF4粉末均匀分散于步骤2)中[a]的稀土溶液中，混合均匀后置于反应釜中，于220℃条件下反应12h。冷却后，经去离子水本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.“YYTC示踪剂”的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备LiYF4取无水乙二醇置于烧杯中，称取YCl3和LiF固体溶解于无水乙二醇中，混合均匀后置于反应釜中，在150℃条件下反应24h；冷却后，向其中加入去离子水，待白色沉淀完全析出后，真空抽滤，即得到LiYF4粉末；2)制备LiYF4:Yb

【技术特征摘要】
1.“YYTC示踪剂”的合成方法，其特征在于，包括以下步骤：1)制备LiYF4取无水乙二醇置于烧杯中，称取YCl3和LiF固体溶解于无水乙二醇中，混合均匀后置于反应釜中，在150℃条件下反应24h；冷却后，向其中加入去离子水，待白色沉淀完全析出后，真空抽滤，即得到LiYF4粉末；2)制备LiYF4:Yb3+,Tb3+[a]配制稀土溶液：取去离子水置于烧杯中，称取一定量TbCl3和YbCl3固体并溶于去离子水中；[b]掺杂：将步骤1)中的LiYF4粉末均匀分散于步骤2)中[a]的稀土溶液中，混合均匀后置于反应釜中，于220℃条件下反应12h；冷却后，经去离子水洗涤，真空抽滤，即得到LiYF4:Yb3+,Tb3+粉末；3)制备YYTC[a]配制酒石酸钠水溶液：取去离子水置于锥形瓶，称取酒石酸钠固体并溶解于上述锥形瓶的去离子水中，搅拌至...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊金平，蔡冠宇，翟保林，张军，
申请(专利权)人：北京化工大学，天津东方华泽能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11