一种用于深部调驱的纳米流体及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种用于深部调驱的纳米流体及其制备方法，通过化学合成一步法在油相基液中加入单体水溶液通过引发聚合使其成为均匀分散的纳米粒子，进而使整个体系成为具有长时间稳定性的纳米流体。利用该方法制备的纳米流体中的纳米粒子粒径可控制在10～1000nm，放置半年以上保持稳定。该方法得到的一系列不同粒径分布的纳米流体可用于不同地质条件下的深部调驱，提高低渗油藏二次或三次采油的采收效率，且通过一步法形成的纳米流体制备过程简单，无需使用分散剂即可具有长时间稳定性。

A nanofluid for deep profile control and flooding and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种用于深部调驱的纳米流体及其制备方法
本专利技术涉及纳米流体
，更加具体地说，涉及一种可用于深部调驱的纳米流体及其制备方法，涉及二次采油添加剂等

技术介绍
随着油田被不断开发，现阶段世界上大多数油藏都已经不能用常规方法开采。在我国大部分的油田经过长期开采已经进入到高含水阶段，目前调剖的效果不好，因此油田开采迫切需要采用更先进的技术解决二次采油提高采收率下降的问题(徐洁，罗钰琳，张金芝，等.低渗透油藏渗流规律及其开发对策研究现状[J].石油化工应用，2011，30(7)：7-10.)。目前提高采收率方法中相对经济的是水驱，但其主要是被应用于开采初期一种主要的方法。水驱产一段时间后，可以选择添加一些化学剂，如表面活性剂、矿物质和聚合物来提高水驱过程的效率。将这些化学助剂按一定比例加入到注入水中，可以使岩石表面变为更亲水的润湿状态。而聚合物的添加会大幅提高注入水的粘度，有效地改善了粘性和非均质油藏中水的波及系数。表面活性剂主要是降低油水的界面张力，从而提高因毛细管力束缚作用在基质孔隙中油的流动性能。根据目前研究，纳米技术被认为是一种可以用于提高石油采收率更高效、更环保、更经济的方法。常见的油藏孔隙的直径一般都在微米级，因此，纳米颗粒能进入其中做布朗运动。此外，纳米颗粒由于其比表面积随着粒径的减小迅速增大，从而大大提高了纳米粒子的表面能。在粒子表面上的活性物质的吸附作用可以改变表面能和体系的润湿性。从而大大降低了油水两相的界面张力，使得注入流体在孔隙驱替中能将大的原油液滴剥落成小油滴，从而提高驱替液的驱替效率。此外，纳米流体中的颗粒对储层深部特小孔道有暂时堵塞作用，从而扩大了驱替液的波及体积，使孔隙中未被波及到的原油被驱替出来，实现了提高采收率、降压增注的功能。因此，开展纳米流体提高原油采收率研究工作对油田开采具有积极的生产意义，特别是对一些低渗透油田及其二次采油更具有实际意义。《Langmuir》2012年第28卷“DynamicSpreadingofNanofluidsonSolidsPart2：Modeling”一文中报道通过模拟实验对纳米颗粒分散体系提高采收率的微观机理进行研究，发现由于纳米颗粒存在粒子之间存在静电排斥力和布朗运动，当粒子尺寸足够小，数量足够多时，就会形成一个较强的扩散驱动力，而固体表面的静电斥力不平衡会导致纳米流体在三相接触区域自发形成一个楔形膜，这种具有扩散压力的楔形结构通过结合降低毛细管力、润湿性反转和相渗改变等辅助作用，将油从岩石表面剥离下来，大大的提高了原油采收效率(LiuKL,KondipartyK,NikolovAD,etal.DynamicspreadingofnanofluidsonsolidspartII:modeling[J].Langmuir,2012,28(47):16274-16284.)。Ju等人通过对亲水性和疏脂性的多晶硅纳米粒子的吸附试验来验证砂岩表面的润湿性变化。观察到亲水性的硅纳米颗粒在尺寸范围内与纯水相比可以提高原油采收率，多晶硅纳米颗粒对水驱提高采收率技术是有效的。目前中国对深部调驱的纳米流体有了一定研究：中国专利CN101805423A报道了一种通过两次微乳聚合制备低成本聚丙烯酰胺纳米微球的方法，并利用该纳米微球提高采油效率(张贵才；王磊；葛际江；赵楠；蒋平；孙铭勤.聚丙烯酰胺纳米微球体系的制备方法:中国，CN101805423A[P].2009.)；中国专利CN104531118A报道了“一种智能纳米驱油剂的制备方法”，他们通过将亲水性聚合物、疏水性聚合物和温度敏感型聚合物通过共价键接枝到纳米粒子的表面，制备出在不同温度下有不同亲疏水响应的复合纳米粒子，然后与碱、表面活性剂复配，得到具有温度响应特性的智能纳米驱油剂(刘松荫；刘正；刘方.一种智能纳米驱油剂的制备方法:中国，CN104531118A[P].2014)。但目前大多数研究还都是通过两步法或者机械共混的方法将一些无机的纳米粒子分散到水相里，若想进一步提高纳米流体的稳定性，还要通过添加分散剂或者进行表面修饰等化学改性的方法。本专利技术是通过一步法直接在基液中引发化学反应，由于之前通过乳化剂的乳化作用已经将单体水溶液均匀分散在油相基液中，所以聚合产生的聚合物纳米粒子可以均匀分散在基液中，而且具有长时间稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于深部调驱的纳米流体及其制备方法，改善纳米流体的制备过程实现一步法化学合成具有相同作用的纳米流体。本专利技术的技术目的通过下述技术方案予以实现。一种用于深部调驱的纳米流体及其制备方法，按照下述步骤进行：步骤1，将第一类单体和第二类单体配成质量百分数30—70wt％的单体水溶液(即两单体质量之和/两单体+水的质量之和)并调节pH到中性，向单体水溶液中加入交联剂，均匀分散配置成水相，同时将复配乳化剂和油溶性溶剂混合在一起配成油相；在步骤1中，所述第一类单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯腈或者水溶性淀粉，第二单体为丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠或者甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，第一单体与第二单体的摩尔比为(3-6)：1，优选(4—5)：1。在步骤1中，使用氢氧化钠水溶液调节单体溶液至pH值为7。在步骤1中，交联剂为二异氰酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙烯基苯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇双丙烯酸酯(数均分子量400DA)或者季戊四醇双丙烯酸酯，用量为水相和油相总质量的0.25％-1.5％，优选0.5％—1.2％。在步骤1中，进行配置水相时，采用机械或者超声搅拌方式，以使各个组分均匀分散，搅拌速度为每分钟100—200转。在步骤1中，复配乳化剂由乳化剂A和乳化剂B组成，用量为水相和油相总质量的3—15％，HLB值控制在6—7之间，乳化剂A为失水山梨醇脂肪酸酯60、失水山梨醇脂肪酸酯65、失水山梨醇脂肪酸酯80或者失水山梨醇脂肪酸酯85，乳化剂B为聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯(分子量1283)、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯(分子量1310)、辛基酚聚氧乙烯醚(分子量646)、壬基酚聚氧乙烯醚(分子量602)，乳化剂A和乳化剂B的质量比为(1—3)：1，优选(1.5—2.5)：1。在步骤1中，油溶性溶剂为辛烷、癸烷、甲苯、白油5#、白油7#或者白油10#，选用馏程范围窄、粘度低的溶剂油，获得具有良好承载能力的分散相，对于白油而言，馏程在200—250℃之间，运动粘度1.5—2.5㎡/s之间。在步骤1中，进行配置油相时，采用机械或者超声搅拌方式，以使各个组分均匀分散，搅拌速度为每分钟200—500转。步骤2，在搅拌条件下，将水相加入到油相中进行乳化并通入惰性保护气体，以排除氧，升温至引发温度之上并加入引发剂引发聚合，即可得到用于深部调驱的纳米流体；在步骤2中，采用机械或者超声搅拌方式进行乳化，搅拌速度为每分钟600—1000转，优选800—900转。在步骤2中，惰性保护气体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于深部调驱的纳米流体，其特征在于，纳米流体的固含量为18—25％，按照下述步骤进行：/n步骤1，将第一类单体和第二类单体配成质量百分数30—70wt％的单体水溶液(即两单体质量之和/两单体+水的质量之和)并调节pH到中性，向单体水溶液中加入交联剂，均匀分散配置成水相，同时将复配乳化剂和油溶性溶剂混合在一起配成油相；/n步骤2，在搅拌条件下，将水相加入到油相中进行乳化并通入惰性保护气体，以排除氧，升温至引发温度之上并加入引发剂引发聚合，即可得到用于深部调驱的纳米流体；/n在步骤1中，所述第一类单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯腈或者水溶性淀粉，第二单体为丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠或者甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，第一单体与第二单体的摩尔比为(3-6)：1，交联剂为二异氰酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙烯基苯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇双丙烯酸酯或者季戊四醇双丙烯酸酯，用量为水相和油相总质量的0.25％-1.5％；复配乳化剂由乳化剂A和乳化剂B组成，用量为水相和油相总质量的3—15％，HLB值控制在6—7之间，乳化剂A为失水山梨醇脂肪酸酯60、失水山梨醇脂肪酸酯65、失水山梨醇脂肪酸酯80或者失水山梨醇脂肪酸酯85，乳化剂B为聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚，乳化剂A和乳化剂B的质量比为(1—3)：1；油溶性溶剂为辛烷、癸烷、甲苯、白油5#、白油7#或者白油10#；在步骤2中，引发剂为氧化还原引发剂、偶氮类引发剂或者过氧化物类引发剂，引发剂用量为单体总质量的0.01—0.05％，聚合温度为20—60摄氏度，聚合时间为1—5小时。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于深部调驱的纳米流体，其特征在于，纳米流体的固含量为18—25％，按照下述步骤进行：
步骤1，将第一类单体和第二类单体配成质量百分数30—70wt％的单体水溶液(即两单体质量之和/两单体+水的质量之和)并调节pH到中性，向单体水溶液中加入交联剂，均匀分散配置成水相，同时将复配乳化剂和油溶性溶剂混合在一起配成油相；
步骤2，在搅拌条件下，将水相加入到油相中进行乳化并通入惰性保护气体，以排除氧，升温至引发温度之上并加入引发剂引发聚合，即可得到用于深部调驱的纳米流体；
在步骤1中，所述第一类单体为丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、丙烯腈或者水溶性淀粉，第二单体为丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸、甲基丙烯酸钠、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸、苯乙烯磺酸钠或者甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，第一单体与第二单体的摩尔比为(3-6)：1，交联剂为二异氰酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、二乙烯基苯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、聚乙二醇双丙烯酸酯或者季戊四醇双丙烯酸酯，用量为水相和油相总质量的0.25％-1.5％；复配乳化剂由乳化剂A和乳化剂B组成，用量为水相和油相总质量的3—15％，HLB值控制在6—7之间，乳化剂A为失水山梨醇脂肪酸酯60、失水山梨醇脂肪酸酯65、失水山梨醇脂肪酸酯80或者失水山梨醇脂肪酸酯85，乳化剂B为聚氧乙烯山梨糖醇酐单棕榈酸酯、聚氧乙烯山梨醇酐单油酸酯、辛基酚聚氧乙烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚，乳化剂A和乳化剂B的质量比为(1—3)：1；油溶性溶剂为辛烷、癸烷、甲苯、白油5#、白油7#或者白油10#；在步骤2中，引发剂为氧化还原引发剂、偶氮类引发剂或者过氧化物类引发剂，引发剂用量为单体总质量的0.01—0.05％，聚合温度为20—60摄氏度，聚合时间为1—5小时。


2.根据权利要求1所述的一种用于深部调驱的纳米流体，其特征在于，在步骤1中，第一单体与第二单体的摩尔比为(4—5)：1，交联剂用量为水相和油相总质量的0.5％—1.2％，乳化剂A和乳化剂B的质量比为(1.5—2.5)：1，对于白油而言，馏程在200—250℃之间，运动粘度1.5—2.5㎡/s之间。


3.根据权利要求1所述的一种用于深部调驱的纳米流体，其特征在于，在步骤1中，使用氢氧化钠水溶液调节单体溶液至pH值为7；进行配置水相时，采用机械或者超声搅拌方式，以使各个组分均匀分散，搅拌速度为每分钟100—200转；进行配置油相时，采用机械或者超声搅拌方式，以使各个组分均匀分散，搅拌速度为每分钟200—500转。


4.根据权利要求1所述的一种用于深部调驱的纳米流体，其特征在于，在步骤2中，采用机械或者超声搅拌方式进行乳化，搅拌速度为每分钟600—1000转，优选800—900转；惰性保护气体为氮气、氦气或者氩气，向体系中通入10—30min，以排除氧；偶氮类引发剂为偶氮二异庚腈或者偶氮二异丁腈，过氧化物类引发剂为过氧化苯甲酰或者过氧化月桂酰，氧化还原引发剂为过硫酸铵/亚硫酸氢钠，亚硫酸氢钠和过硫酸铵的质量为2:1，优选聚合温度为25—45摄氏度，聚合时间为2—4小时，纳米流体的固含量为20—24％；水相和油相的体积比为(1—1.5)：(1—4)。


5.一种用于深部调驱的纳米流体的制备方法，其特征在于，按照下述步骤进行：
步骤1，将第一类单体和第二类单体配成质量百分数30—70...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘晓非，郑淇方，邹雅露，王园园，赵励彦，柳小宝，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12