一种改性纳米蒙脱土、纳米增粘剂及其制备方法与应用技术

本申请公开了一种改性纳米蒙脱土、纳米增粘剂及其制备方法与应用，属于石油钻井化工材料技术领域。通过溶液插层法在纳米蒙脱土片层间引入长链基团进行改性。纳米增粘稳粘剂组分包括改性纳米蒙脱土、分散剂和水。本申请选用已工业化生产的纳米蒙脱土为基材，通过溶液插层反应，在纳米蒙脱土片层间引入长链活性基团，改变纳米蒙脱土的亲疏水性。制备所得的纳米增粘稳粘剂可应用于油田普通聚合物驱、二元复合驱和三元复合驱体系中，在高温高矿化度条件下仍然保持良好的增粘效果，解决了目前市场上聚合物增粘剂应用场景单一、增粘效果不佳、耐温耐盐性差、不经济环保等问题。不经济环保等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种改性纳米蒙脱土、纳米增粘剂及其制备方法与应用


[0001]本申请涉及一种改性纳米蒙脱土、纳米增粘剂及其制备方法与应用，属于石油钻井化工材料


技术介绍

[0002]聚合物驱是以聚合物溶液作为驱替液的采油方法，是目前非常有效的提高油田采收率的方法，在三次采油中已被广泛应有。聚合物溶液的粘性可以增加水相粘度，降低地层中流动相水的相对渗透率，改善油水相对流度比，增大驱替体系的波及系数，提高原油采收率。油田现场常用的聚合物为部分水解型聚丙烯酰胺(HPAM)，HPAM分子链上有大量羧基，羧基基团之间的静电斥力可增大高分子的流体力学半径，从而增加水溶液粘度。但在地层水高矿化度条件下，由于离子屏蔽作用，带电基团之间的静电斥力大大减弱，导致聚合物溶液粘度大大降低，而大部分油田现场都是用采出污水直接配制聚合物溶液。同时，高温油藏中，温度会加速HPAM水解，进一步减低驱替液粘度，从而对采收率造成极大的影响。
[0003]针对聚合物驱替液粘度降低问题，目前采用的技术方案主要有以下几种：1.提高聚合物干粉用量，保证聚合物驱替液粘度，但会导致石油开采成本大大增加。2.油田采出水处理达标后用于配制聚合物溶液，主要方法包括添加络合剂降低采出水中钙离离子、镁离子，通过反渗透或膜过滤等降低采出水中无机盐浓度，曝气氧化法去除水中硫化物及细菌等，水处理的方法不仅操作过程繁杂，使用成本和范围也受限制，难以大范围推广使用。3.在聚合物溶液中添加交联剂，目前使用大部分交联剂为有机锆、有机铬等高价金属离子，容易造成地下水和环境污染。4.研发新型聚合物，目前使用较多的为疏水缔合型聚合物，耐温和抗盐性良好。
[0004]专利技术专利201310652936.8公开了一种聚合物粘度稳定剂，主要由硫脲、亚硫酸盐、EDTA5和水组成，该聚合物粘度稳定剂可以改善污水聚合物溶液粘度稳定性，粘度稳定时间长。但该专利技术中聚合物粘度稳定剂主要是针对低矿化度污水进行处理，对高矿化度及高温油藏环境不适用，同时该稳定剂对聚合物体系无明显增粘效果。专利技术专利201610407917.2公开了一种适用于聚表二元体系的增粘剂，主要由非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂和水复配得到，该增粘剂在低用量下，就可以保护聚合物粘度，粘度保留率100％以上。但该增粘剂主要对疏水缔合型聚合物有稳粘效果，应用范围比较小，对聚合物体系也无明显增粘效果。

技术实现思路

[0005]针对目前市场上聚合物增粘剂应用场景单一、增粘效果不佳、耐温耐盐性差、不经济环保等问题，本专利技术提供了一种改性纳米蒙脱土及含有改性纳米蒙脱土的纳米增粘剂及其制备方法，可应用于油田普通聚合物驱、二元复合驱和三元复合驱体系中，在高温高矿化度条件下仍然保持良好的增粘效果。
[0006]根据本申请的一个方面，一种改性纳米蒙脱土，包括纳米蒙脱土和长链基团，采用
溶液插层法在纳米蒙脱土片层间引入长链基团改性而成；
[0007]所述长链基团来自酰胺类化合物和C
12
‑
C
18
脂肪链季铵盐。
[0008]可选的，纳米蒙脱土与长链基团的质量比为1:5～1:10，其中长链基团的质量以酰胺类化合物和C
12
‑
C
18
脂肪链季铵盐总质量计算。
[0009]可选的，改性纳米蒙脱土的粒径为100～200nm。
[0010]可选的，纳米蒙脱土选自钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土中的至少一种。
[0011]可选的，所述酰胺类化合物选自十八烷基丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺中的至少一种；
[0012]所述C
12
‑
C
18
脂肪链季铵盐选自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。
[0013]根据本申请的又一个方面，一种改性纳米蒙脱土的制备方法，包括如下步骤：
[0014](1)将含有纳米蒙脱土和长链单体的溶液A除氧后，加入氧化剂混合得到溶液B；通过通入惰性气体或氮气等非活性气体进行除氧，除氧时间＞30min；
[0015]溶液A的具体配制方法为：将纳米蒙脱土分散在水中，得到含纳米蒙脱土溶液；将长链单体分散在水中，得到含长链单体溶液，将含长链单体溶液加入含纳米蒙脱土溶液中得到溶液A；
[0016](2)在溶液B中加入还原剂，反应，得到改性纳米蒙脱土；
[0017]长链单体包括长链单体A和长链单体B，长链单体A选自十八烷基丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺中的至少一种，长链单体B选自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。
[0018]可选的，溶液A中纳米蒙脱土的浓度为1～5mg/ml，纳米蒙脱土的浓度上限独立地选自4mg/ml、3mg/ml、2mg/ml，下限独立地选自2mg/ml、3mg/ml、4mg/ml；
[0019]长链基团的浓度为2～25mg/ml，长链基团的浓度上限独立地选自22mg/ml、20mg/ml、18mg/ml，下限独立地选自5mg/ml、10mg/ml、15mg/ml。
[0020]可选的，长链单体A和长链单体B的质量比为1:1～1:5，其上限独立地选自1:4、1:3，下限独立地选自1:2、1:3。
[0021]可选的，纳米蒙脱土粒径为50～150nm，其上限独立地选自140nm、120nm、100nm、80nm，下限独立地选自60nm、70nm、80nm。
[0022]可选的，步骤(1)中，加入氧化剂后在40～60℃的温度下搅拌10～20min；搅拌温度上限独立地选自55℃、50℃、45℃，下限独立地选自45℃、50℃；搅拌时间上限独立地选自18min、16min、14min，下限独立地选自12min、14min、16min；
[0023]步骤(2)中，还原剂加入速率为0.0006～0.008g/min；在溶液B中按照每分钟20滴速度持续滴加还原剂10～20min后，在40～60℃的温度下继续反应2～4h；
[0024]还原剂滴加速度上限独立地选自0.007g/min、0.006g/min、0.005g/min、0.004g/min，下限独立地选自0.001g/min、0.002g/min、0.003g/min、0.004g/min；反应温度上限独立地选自55℃、50℃、45℃，下限独立地选自45℃、50℃；反应时间上限独立地选自3.5h、3h、2.5h，下限独立地选自2.5h、3h。
[0025]可选的，氧化剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过氧单磺酸钾中的至少一种；还原剂选自亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、硫酸亚铁中的至少一种；
[0026]氧化剂和还原剂的质量比为2:1～5:1，氧化剂和还原剂的总质量为长链单体总质量的0.1％～0.5％；
[0027]氧化剂和还原剂的质本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米蒙脱土，其特征在于，所述改性纳米蒙脱土包括纳米蒙脱土和长链基团；所述长链基团插层在所述纳米蒙脱土的片层间；所述长链基团来自酰胺类化合物或C
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‑
C
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脂肪链季铵盐。2.根据权利要求1所述的改性纳米蒙脱土，其特征在于，所述纳米蒙脱土与长链基团的质量比为1:2～1:5；其中长链基团的质量以酰胺类化合物和C
12
‑
C
18
脂肪链季铵盐总质量计算；优选的，所述改性纳米蒙脱土粒径为100～200nm。3.根据权利要求1所述的改性纳米蒙脱土，其特征在于，所述纳米蒙脱土选自钠基蒙脱土、钙基蒙脱土、镁基蒙脱土中的至少一种；优选地，所述酰胺类化合物选自十八烷基丙烯酰胺、N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺中的至少一种；所述C
12
‑
C
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脂肪链季铵盐选自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。4.一种权利要求1
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3任一项所述的改性纳米蒙脱土的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：(1)将含纳米蒙脱土和长链单体的溶液A除氧；再加入氧化剂混合得到溶液B；(2)在溶液B中加入还原剂，反应，得到所述的改性纳米蒙脱土；所述长链单体包括长链单体A和长链单体B；所述长链单体A选自十八烷基丙烯酰胺、N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、丙烯酰胺中的至少一种；所述长链单体B选自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。优选的，所述溶液A中纳米蒙脱土的浓度为1～5mg/ml，长链单体的浓度为2～10mg/ml；更优选地，长链单体A和长链单体B的质量比为1:1～1:...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵莎莎，陈士勇，马玉，田玉芹，王耀国，
申请(专利权)人：宁波锋成先进能源材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：