一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂及其制备方法和应用。本发明专利技术稳定剂包括如下质量百分比的原料制备得到：硅酸镁锂纳米颗粒1.0％～2.0％，表面改性剂0.01％～0.05％，界面增效剂0.01％～0.1％，余量为水；各原料质量百分比之和为百分之百。本发明专利技术制备的表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，能在保证较大起泡体积的条件下，大幅提升高温泡沫稳定性，强化高温泡沫的封堵性能，提高泡沫调驱增产效果；并且具有良好的耐温性能和注入性能。并且具有良好的耐温性能和注入性能。

【技术实现步骤摘要】
一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油田化学
，具体涉及一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]注蒸汽是开采稠油的主要方式，但由于蒸汽的低密度、低黏度特性和地层普遍存在的非均质性，注蒸汽过程中极易出现蒸汽超覆现象和汽窜现象，降低了蒸汽的波及体积，影响注蒸汽的开发效果。泡沫调驱剂具有“堵大不堵小，堵水不堵油”的选择性封堵能力，在封堵汽窜通道的同时还能控制蒸汽流度，可大幅提高注入蒸汽的波及体积，进而提高注蒸汽开发效果。但是泡沫属于典型热力学不稳定系统，高温条件下极易进行排液、歧化和聚并进程而导致泡沫破灭，进而大大降低了泡沫的调驱封堵能力。向起泡剂中添加稳泡剂是提高泡沫稳定性的主要手段，其中低分子醇类、高分子聚合物类常用作泡沫稳定剂，可以起到一定程度提高泡沫稳定性的作用，但是当温度高于150℃后，这些低分子醇类和高分子聚合物类物质容易受热分解，其稳泡作用也不复存在。
[0003]无机纳米颗粒由于耐温性能极好，通过改性后具有良好的稳定泡沫性能，越来越多的研究将纳米颗粒作为高温稳泡剂来提升高温泡沫稳定性。中国专利文献CN111253922A提供了一种原位自生纳米颗粒稳定泡沫体系及其制备与应用；其是由硅酸盐、生物表面活性剂烷基糖苷、及盐水构成的纳米颗粒稳泡体系。该体系起泡体积可达1000mL左右；但析液半衰期仅几分钟，高温泡沫不够稳定，且封堵能力有待提高。中国专利文献CN104774603A提供了一种基于纳米颗粒与Gemini表面活性剂的稳定泡沫体系及其制备方法；其是由纳米二氧化硅、Gemini表面活性剂和水构成的泡沫体系。该体系起泡体积不足300mL，起泡体积较小；高温泡沫稳定性欠佳。中国专利文献CN112175600A公开了一种新型泡沫稳定剂及其制备方法。该泡沫稳定剂以硅烷偶联剂KH550和溴代烷为原料，通过调整溴代烷，先反应生成具有疏水基团的偶联剂，并将氯乙酸钠亲水基团与上一步发生季铵化反应，再进一步与二氧化硅偶联生成一种具有亲疏水基团的改性颗粒。该专利技术制备的改性颗粒具有优异的分散性及润湿性；但析液半衰期较短，高温泡沫不够稳定。
[0004]综上，现有纳米颗粒很难在维持起泡体积的前提下大幅提升高温泡沫稳定性，且不能有效提高泡沫高温封堵能力。因此，研发一种既不影响起泡体积，又能大幅提升高温泡沫稳定性的稳泡剂，对改善高温泡沫调驱效果具有重大意义。

技术实现思路

[0005]针对现有技术的不足，本专利技术提供一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂及其制备方法和应用。本专利技术制备的表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，能在保证较大起泡体积的条件下，大幅提升高温泡沫稳定性，强化高温泡沫的封堵性能，提高泡沫调驱增产效果；并且具有良好的耐温性能和注入性能。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，所述稳定剂包括如下质量百分比的原料制备得到：硅酸镁锂纳米颗粒1.0％～2.0％，表面改性剂0.01％～0.05％，界面增效剂0.01％～0.1％，余量为水；各原料质量百分比之和为百分之百。
[0008]根据本专利技术优选的，所述稳定剂包括如下质量百分比的原料制备得到：硅酸镁锂纳米颗粒1.0％～1.5％，表面改性剂0.03％～0.05％，界面增效剂0.05％～0.1％，余量为水；各原料质量百分比之和为百分之百。
[0009]根据本专利技术优选的，所述硅酸镁锂纳米颗粒为三八面体层状结构，平均粒径为30～50nm。所述纳米颗粒具有极佳的水分散性、增黏性和耐温性。
[0010]根据本专利技术优选的，所述表面改性剂为正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺或正辛胺中的一种或两种以上的组合。
[0011]根据本专利技术优选的，所述界面增效剂为氢氧化钠、硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠或偏硼酸钠中的一种或两种以上的组合。
[0012]上述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂的制备方法，包括步骤：
[0013]将硅酸镁锂纳米颗粒分散于水中得到硅酸镁锂水分散体系，加入表面改性剂，分散均匀；然后加入界面增效剂调节pH至10.0～11.0，经充分反应、后处理得到表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂。
[0014]根据本专利技术优选的，硅酸镁锂水分散体系制备方法包括步骤：将硅酸镁锂纳米颗粒加入水中，在1000～2000r/min、室温条件下搅拌4～6h，然后室温静置12～24h后，得到分散均匀的硅酸镁锂水分散体系。
[0015]根据本专利技术优选的，加入表面改性剂后的分散条件为：室温搅拌4～6h，搅拌速率为400～800r/min。
[0016]根据本专利技术优选的，加入表面改性剂分散均匀后，在400～800r/min的搅拌条件下加入界面增效剂。
[0017]根据本专利技术优选的，反应条件为：室温静置反应12～24h。
[0018]根据本专利技术优选的，后处理方法包括步骤：反应后所得反应液于50～80℃条件下真空干燥12～24h，然后用无水乙醇和蒸馏水依次清洗；重复上述过程2
‑
4次，最后经50～80℃条件下真空干燥12～24h，研磨成粉末，即得到表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂。
[0019]上述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂的应用，作为泡沫稳定剂应用于高温泡沫体系。
[0020]根据本专利技术优选的，所述泡沫体系包括如下质量百分比的原料组成：表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂1.0％～1.5％，起泡剂0.5％～1.0％，余量为水；各原料质量百分比之和为百分之百。
[0021]优选的，所述起泡剂为α
‑
烯烃磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠或十二烷基磺酸钠中的一种或两种以上的组合。
[0022]优选的，所述泡沫体系的制备方法包括步骤：将表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂分散于水中，加入起泡剂，分散均匀后得到泡沫体系。
[0023]进一步优选的，所述泡沫体系的制备方法包括步骤：将表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂加入水中，在1000～2000r/min的条件下室温搅拌4～8h，然后室温静置12～24h；然后在200～400r/min的搅拌条件下，加入起泡剂，室温搅拌分散30～60min后室温静置12
～24h，得泡沫体系。
[0024]本专利技术的技术特点及有益效果如下：
[0025]1)本专利技术提供的表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂是以具有优异的水分散性、增黏性和耐温性的硅酸镁锂无机纳米颗粒为材料，在界面增效剂作用下，采用短链烷基胺通过静电作用和硅酸镁锂颗粒表面的负电荷发生中和作用，而通过这种静电中和作用可使短链烷基胺的分子链发生定向排列，疏水端朝向外面，从而使硅酸镁锂颗粒的亲水性降低，达到对其疏水改性的目的。通过微量短链烷基胺静电吸附作用引入少量疏水链，将纳米颗粒表面润湿性由强亲水表面变成弱亲水(接触角为60～70
°
)；而弱亲水纳米颗粒能在气液界面上形成不可逆吸附，可以显著提高气液界面液膜黏度和界面黏弹性，增强界面液膜机械强度，进而可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，其特征在于，所述稳定剂包括如下质量百分比的原料制备得到：硅酸镁锂纳米颗粒1.0％～2.0％，表面改性剂0.01％～0.05％，界面增效剂0.01％～0.1％，余量为水；各原料质量百分比之和为百分之百。2.根据权利要求1所述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，其特征在于，所述稳定剂包括如下质量百分比的原料制备得到：硅酸镁锂纳米颗粒1.0％～1.5％，表面改性剂0.03％～0.05％，界面增效剂0.05％～0.1％，余量为水；各原料质量百分比之和为百分之百。3.根据权利要求1所述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，其特征在于，所述硅酸镁锂纳米颗粒为三八面体层状结构，平均粒径为30～50nm。4.根据权利要求1所述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，其特征在于，所述表面改性剂为正丁胺、正戊胺、正己胺、正庚胺或正辛胺中的一种或两种以上的组合。5.根据权利要求1所述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂，其特征在于，所述界面增效剂为氢氧化钠、硅酸钠、磷酸钠、碳酸钠或偏硼酸钠中的一种或两种以上的组合。6.如权利要求1
‑
5任意一项所述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂的制备方法，包括步骤：将硅酸镁锂纳米颗粒分散于水中得到硅酸镁锂水分散体系，加入表面改性剂，分散均匀；然后加入界面增效剂调节pH至10.0～11.0，经充分反应、后处理得到表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂。7.根据权利要求6所述表面改性纳米颗粒高温泡沫稳定剂的制备方法，其特征在于，包括以下条件中的一项或多项：i、硅酸镁锂水分散体系制备方法包括步骤：将硅酸镁锂纳米颗粒加入水中，在1000～2000r/min、室温条件下搅拌4～6h，然后室温静置12～24h后，得到分散均匀的硅酸镁锂水分散体系...

【专利技术属性】
技术研发人员：裴海华，郑家桢，张贵才，张菅，赵建伟，单景玲，蒋平，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：