一种双疏型含氟纳米流体及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及一种双疏型含氟纳米流体及其制备方法与应用。所述双疏型含氟纳米流体由纳米核心材料和聚合物壳层材料构成；所述纳米核心材料表面接枝带有双键的偶联剂，所述聚合物壳层材料含氟聚合物，本发明专利技术还提供双疏型含氟纳米流体的制备方法与应用。本发明专利技术的双疏型含氟纳米流体拥有极强的润湿反转能力，可用于油藏储层改造，可将亲水亲油储层润湿性转变为显著的双疏性，有效解决由储层润湿性带来的液锁效应和贾敏效应。效应和贾敏效应。效应和贾敏效应。

【技术实现步骤摘要】
一种双疏型含氟纳米流体及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种双疏型含氟纳米流体及其制备方法与应用，属于油田化学和胶体与界面化学


技术介绍

[0002]在钻井、完井、修井等油气开采过程中，液体在多孔介质中的滞留会出现许多问题。在多孔介质中，当另一非混溶相渗入储层或原始非混溶相饱和度增加时，储层相对渗透率会受到损害，储层渗透率和油气相对渗透率会降低，这种现象称为液锁效应。当液－液或气－液两相渗流中的液滴或气泡通过孔喉或狭窄通道时，会产生附加阻力效应，这种现象被称为贾敏效应。这些效应会增加油气资源和地层工作液的运移阻力，使得油气开采和工作液的回流变得极其困难。
[0003]针对亲水亲油地层的开采过程中存在的严重液锁问题，储层的润湿性改造对油气的开采和工作液的反排起着至关重要的作用。通常会使用表面活性剂来实现储层的润湿性反转，例如CN113308236A公开了一种耐温、高效致密气藏压裂用防水锁剂，按质量百分含量计，包括如下组分：氟碳类非离子表面活性剂0.3～2.0％；全氟壬基烯氧基苯磺酸盐0.1～1.0％；支链十二烷基苯磺酸盐0.3～1.0％；短链醇10～25％；有机羧酸盐6～13％；矿化水60～83％。其具有耐温能力强、溶液粒径小、表/界面性能优、润湿性能好、使用浓度低和防水锁能力强的优点，在致密气压裂增效开采中具有巨大的应用前景。该专利公开的压裂用防水锁剂，其本质为复合型表面活性剂，依赖于表活剂降低界面张力来实现解除水锁效应。但大量表面活性剂的引入会使采出和返排液体中产生强烈的乳化作用，导致使用成本和后期处理难度的加大。
[0004]为了解决所述的水锁问题，有研究将含氟聚合物作为润湿反转剂，并合成了FP
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2润湿反转剂，参见王彦玲,金家锋,董红岩,姜令.用于解水锁的气润湿反转剂的合成与性能评价[J].西安石油大学学报(自然科学版),2015,30(05):85
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90+11)。该文章还讨论了固
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液
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气多相作用条件下试剂对于解水锁的相关研究，其适用于将岩心由强液湿转为气润湿。但该润湿反转剂仅仅针对亲水油藏的润湿性转变，但对于亲油性地层，无法实现润湿性的反转。
[0005]而针对复杂的亲水亲油地层的开采过程中存在的严重液锁问题，需要使储层润湿性由亲水亲油性转变为双疏性才能实现解水锁。为此提出本专利技术。

技术实现思路

[0006]针对复杂的亲水亲油地层的储层润湿性问题，本专利技术提供了一种能显著改变储层润湿性的含氟纳米流体及其制备方法。
[0007]本专利技术解决的技术问题是，克服了现有技术储层润湿性仅能转变为疏水性，提供一种可将亲水亲油储层润湿性转变为双疏性的含氟聚合物纳米流体。
[0008]本专利技术还提供所述含氟纳米流体的应用。
[0009]本专利技术的技术方案如下：
[0010]一种可将亲水亲油储层润湿性转变为双疏性的双疏型含氟纳米流体，具有由纳米核心材料和聚合物壳层材料构成的壳核结构；其中，
[0011]所述纳米核心材料表面接枝带有双键的偶联剂，是由亲水性纳米二氧化硅与硅烷偶联剂反应制得；
[0012]所述聚合物壳层材料含氟聚合物，是含氟单体通过聚合反应包覆在所述纳米核心材料上。
[0013]一种双疏型含氟纳米流体的制备方法，包括步骤：
[0014](1)在酸性环境下，将纳米二氧化硅分散在乙醇中，加入硅烷偶联剂，升温至反应温度60
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80℃，通过偶联反应制得纳米核心材料；所述的纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅；
[0015](2)将含氟单体、乳化剂和引发剂分散到N，N
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二甲基甲酰胺中，加入到步骤(1)制备的纳米核心材料中进行聚合反应，聚合反应温度为60
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80℃，得到双疏型含氟纳米流体。
[0016]本专利技术所制备的双疏型含氟纳米流体不用提纯可直接投入使用。能够显著改变储层的润湿性，可将储层润湿性转变为双疏性。
[0017]本专利技术所制备的双疏型含氟纳米流体具有核壳结构；所述双疏型含氟纳米流体中纳米颗粒的粒径分布在200
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300nm。性质稳定，制备过程简单易操作，
[0018]根据本专利技术优选的，所述的亲水性纳米二氧化硅粒径为20
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50nm。市场有售。亲水性二氧化硅表面富有羟基，易于偶联反应，并易于与含氟单体进行后续聚合。
[0019]根据本专利技术优选的，所述的酸性环境pH值为1
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4；优选用盐酸溶液调节pH值。进一步优选盐酸溶液浓度1
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2mol/L。
[0020]所述的硅烷偶联剂为带有双键的硅烷偶联剂，优选自3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷之一。进一步优选的，所述的硅烷偶联剂为乙烯基三甲氧基硅烷，烯丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，烯丙基三乙氧基硅烷中的一种。硅烷偶联剂中硅氧烷和纳米二氧化硅中硅羟基在酸性条件下水解，将带有双键的偶联剂接枝到纳米颗粒表面。
[0021]根据本专利技术优选的，所述的含氟单体为1,1,1,3,3,3
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六氟异丙基丙烯酸酯，2
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(全氟丁基)乙基丙烯酸酯，甲基丙烯酸十二氟庚酯中的一种。
[0022]所述乳化剂为十二烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基三甲基溴化铵、全氟辛酸、全氟壬烯氧基苯磺酸钠中的一种。进一步优选的，所述乳化剂为全氟壬烯氧基苯磺酸钠。
[0023]所述的引发剂为过硫酸铵、过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈中的一种。进一步优选的，所述的引发剂为偶氮二异丁腈。
[0024]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，分散在乙醇中的纳米二氧化硅含量为1.5～2.5g/L；进一步优选纳米二氧化硅含量为2g/L。此处的“L”是指乙醇的体积。
[0025]根据本专利技术优选的，步骤(1)中，纳米二氧化硅与硅烷偶联剂质量比为1:15～20；或者亲水性纳米二氧化硅中的羟基与硅烷偶联剂的摩尔比为0.9～1.1:1。
[0026]根据本专利技术优选的，步骤(2)中，含氟单体与硅烷偶联剂摩尔比为1～2:1～2。进一
步优选，含氟单体与硅烷偶联剂摩尔比为1:1～2。含氟单体含量不宜过大，过多的话含氟单体与纳米核心聚合反应完成后，游离的含氟单体自聚，会增加核壳结构的粒径，从而使得纳米流体不稳定，增加材料之间的碰撞，严重的还会聚沉。
[0027]根据本专利技术优选的，步骤(2)中N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)用量与步骤(1)中乙醇用量体积比为1～2:1～2。更优选的，乙醇和N，N
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二甲基甲酰胺(DMF)体积比为1:1。反应体系中乙醇和N，N
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二甲基甲酰胺溶剂用量对于产物形貌具有重要意义，反应单体与溶本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可将亲水亲油储层润湿性转变为双疏性的双疏型含氟纳米流体，具有由纳米核心材料和聚合物壳层材料构成的壳核结构；其中，所述纳米核心材料表面接枝带有双键的偶联剂，是由亲水性纳米二氧化硅与硅烷偶联剂反应制得；所述聚合物壳层材料含氟聚合物，是含氟单体通过聚合反应包覆在所述纳米核心材料上。2.权利要求1所述的双疏型含氟纳米流体的制备方法，包括步骤：(1)在酸性环境下，将纳米二氧化硅分散在乙醇中，加入硅烷偶联剂，升温至反应温度60
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80℃，通过偶联反应制得纳米核心材料；所述的纳米二氧化硅为亲水性纳米二氧化硅；(2)将含氟单体、乳化剂和引发剂分散到N，N
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二甲基甲酰胺中，加入到步骤(1)制备的纳米核心材料中进行聚合反应，聚合反应温度为60
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80℃，得到双疏型含氟纳米流体。3.如权利要求2所述的双疏型含氟纳米流体的制备方法，其特征在于所述双疏型含氟纳米流体中纳米颗粒的粒径为200
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300nm；优选的，所述的亲水性纳米二氧化硅粒径为20
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50nm。4.如权利要求2所述的双疏型含氟纳米流体的制备方法，其特征在于所述的硅烷偶联剂选自3
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(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、烯丙基三甲氧基硅烷、丙烯酰氧甲基三甲氧基硅烷、烯丙基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷之一。5.如权利要求2所述的双疏型含氟纳米流体的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的反应包括以下条件之一种或多种：a.所述的酸性环境pH值为1
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4；b.用盐酸溶液调节pH值；c.分散在乙醇中的纳米二氧化硅含量为1.5～2.5g/L；d.纳米二氧化硅与硅烷偶联剂质量比为1:15～20。6.如权利要求2所述的双疏型含氟纳米流体的制备方法，其特征在于步骤(2)所述的反应包括...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彦玲，梁雷，刘斌，史文静，梁诗楠，张传保，李迪，陈孟鑫，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：