一种氧化石墨烯-碳纳米管复合驱油剂及其应用制造技术

本申请提供了一种氧化石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯
‑
碳纳米管复合驱油剂及其应用


[0001]本文涉及但不限于新能源与高效节能领域，尤其涉及但不限于纳米材料驱油剂及应用其提高采收率的方法。

技术介绍

[0002]随着社会经济的发展，我国原油对外依存度高的问题日益凸显，而油气资源开发是国家能源安全的重要保障。因此，发展提高采收率的新技术和新方法具有重要意义。其中，化学驱能够通过在驱替液中加入化学试剂改变流体性质，进而大幅提高采收率。然而，传统的化学驱方法往往存在成本高、用量大、地层损伤等问题。
[0003]近年来，纳米技术的发展使得纳米颗粒悬浮液作为一种新的驱替剂日益引起关注。纳米材料的小尺寸和高比表面积使得其具有特殊的表界面性质，例如调控表面润湿性、降低界面张力等。然而，现有的纳米驱油剂的应用往往只适用于特定条件，且作用机制相对单一，作用效果有限，难以在实际应用中充分发挥作用。

技术实现思路

[0004]以下是对本文详细描述的主题的概述。本概述并非是为了限制权利要求的保护范围。
[0005]本申请提供了一种氧化石墨烯
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碳纳米管复合驱油剂及其应用方法，通过预处理制备能够良好分散且适合注入的石墨烯
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碳纳米管复合体系，并调配得到适用于不同储层环境的驱替液；驱替过程中能够充分发挥纳米材料的多种效应以提高采收率，而无需对纳米材料本身进行改性或修饰；采用阶梯式逐渐升高的注入浓度能够在降低成本和减小地层损伤的同时最大化复合驱油剂的作用。
[0006]本申请提供了一种驱油剂，所述驱油剂包括氧化石墨烯
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碳纳米管复合物；
[0007]所述氧化石墨烯
‑
碳纳米管复合物为片状
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纤维状复合结构；
[0008]所述片状
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纤维状复合结构，一方面，碳纳米管能够随机附着在氧化石墨烯片上；另一方面，氧化石墨烯片的存在能够阻碍碳纳米管之间的接触与聚集；
[0009]所述片状
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纤维状复合结构中的所述氧化石墨烯的片径选自100nm至1000nm；所述片状
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纤维状复合结构中的所述碳纳米管的管径选自5nm至10000nm，所述片状
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纤维状复合结构中的所述碳纳米管的管长选自50nm至50000nm。
[0010]在本申请提供的一种实施方式中，所述驱油剂的盐度范围为100ppm至2500ppm。
[0011]在本申请提供的一种实施方式中，调整所述盐度范围所使用的盐选自NaCl、KCl、CaCl2、NaHCO3和MgSO4中的任意一种或多种。
[0012]在本申请提供的一种实施方式中，所述驱油剂的pH值至3至11；
[0013]在本申请提供的一种实施方式中，调整所述pH值所使用的pH调节剂选自HCl、NaOH、KOH、NH3·
H2O、Na2CO3和CaO中的任意一种或多种。
[0014]在本申请提供的一种实施方式中，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管、双壁碳纳米
管和多壁碳纳米管中的任意一种或多种。
[0015]在本申请提供的一种实施方式中，所述碳纳米管选自多壁碳纳米管，优选地，所述多壁碳纳米管的管径选自30nm至50nm，所述多壁碳纳米管的管长选自100nm至1000nm。
[0016]又一方面，本申请提供了上述的驱油剂的制备方法，所述制备方法包括：
[0017]将氧化石墨烯粉末与碳纳米管粉末混合，在粉末状态下充分搅拌研磨，获得混合粉末；
[0018]将所述混合粉末与水混合均匀，即得所述驱油剂。
[0019]在本申请提供的一种实施方式中，所述氧化石墨烯粉末与所述碳纳米管的质量比为20:1至1:1。在本申请提供的一种实施方式中，所述氧化石墨烯粉末与所述碳纳米管的质量比为5:1至2:1。
[0020]在本申请提供的一种实施方式中，将氧化石墨烯粉末与碳纳米管粉末混合，在粉末状态下充分搅拌研磨，获得混合粉末；所述充分搅拌研磨需同时保证宏观上和微观上的均匀；
[0021]宏观上，保证所取样本中两种纳米材料的质量比与设置质量比的相对差异小于20％；具体操作流程为任取质量0.1g以上的混合粉末，加水分散，此时氧化石墨烯能良好分散在水中，而碳纳米管则难以分散；过滤，取滤饼干燥后可获取碳纳米管的质量，从而确定取样的质量比；
[0022]微观上，通过高倍数显微镜观察粉末的分散情况，可通过形貌和颜色的差异区分两种材料的粉末，需保证粉末呈现均匀弥散状态，呈现聚集状态的区域占观察区域的比例小于10％。
[0023]在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉末与水的重量比为(0.005至5):100；在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉末与水的重量比为(0.1至1):100。
[0024]在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉末与所述水的混合物在400rpm至2000rpm下搅拌1h至2h。
[0025]在本申请提供的一种实施方式中，所述混合粉末与所述水的混合物在300W至1500W下超声处理1至2h；在本申请提供的一种实施方式中，超声功率为600W至800W，在冰水浴条件下进行超声；在本申请提供的一种实施方式中，每超声25min后间隔10min。
[0026]在本申请提供的一种实施方式中，氧化石墨烯粉末的制备方法包括以下步骤：采用改进Hummers法由天然石墨片制备氧化石墨烯原浆；
[0027]将所述氧化石墨烯原浆重新用去离子水分散，在5000rpm至20000rpm下离心以去除未反应和未剥离的石墨残渣，得到上层清液；在本申请提供的一种实施方式中，离心转速为8000
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10000rpm，以保证无石墨残渣且最大程度保留产物；
[0028]取所述上层清液，在50W至200W下水浴超声0.5h至2.5h，得到氧化石墨烯分散液，置于真空干燥箱中干燥得到氧化石墨烯粉末。
[0029]又一方面，本申请提供了上述的驱油剂的应用，所述应用包括：
[0030](1)选取目标井，所述目标井为采油井采出液中见水的采油井，可选地，所述水的比例占采油井采出液的比例超过10％；
[0031](2)通过注入井注入所述驱油剂，初始注入浓度为设计浓度的1/20至1/2；待无新油采出后，将注入浓度提高为原来的1.5倍至5倍；依此类推，直至注入浓度达到设计浓度；
可选地，所述设计浓度为0.0001wt.％至0.5wt.％，优选地，所述设计浓度为0.05wt.％至0.2wt.％；
[0032]在本申请提供的一种实施方式中，当进行步骤(2)操作时，注入压力升高达到0.5MPa至2MPa后，重新开始注水，即重复步骤(1)和(2)。
[0033]在本申请提供的一种实施方式中，当储层平均孔径小于1μm，或地层水盐度高于80000ppm，且所述驱油剂的浓度高于0.1wt.％时，加入表面活性剂辅助分散，所述表面活性剂的质量分本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种驱油剂，其特征在于，所述驱油剂包括氧化石墨烯
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碳纳米管复合物；所述氧化石墨烯
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碳纳米管复合物为片状
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纤维状复合结构；所述片状
‑
纤维状复合结构中的所述氧化石墨烯的片径选自100nm至1000nm；所述片状
‑
纤维状复合结构中的所述碳纳米管的管径选自5nm至10000nm，所述片状
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纤维状复合结构中的所述碳纳米管的管长选自50nm至50000nm。2.根据权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，所述驱油剂的盐度范围为100ppm至2500ppm；可选地，调整所述盐度范围所使用的盐选自NaCl、KCl、CaCl2、NaHCO3和MgSO4中的任意一种或多种。3.根据权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，所述驱油剂的pH值至3至11；可选地，调整所述pH值所使用的pH调节剂选自HCl、NaOH、KOH、NH3·
H2O、Na2CO3和CaO中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的驱油剂，其特征在于，所述碳纳米管选自单壁碳纳米管、双壁碳纳米管和多壁碳纳米管中的任意一种或多种；可选地，所述碳纳米管选自多壁碳纳米管，优选地，所述多壁碳纳米管的管径选自30nm至50nm，所述多壁碳纳米管的管长选自100nm至1000nm。5.根据权利要求1至4中任一项所述的驱油剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将氧化石墨烯粉末与碳纳米管粉末混合，在粉末状态下搅拌研磨，获得混合粉末；将所述混合粉末与水混合均匀，即得所述驱油剂。6.根据权利要求5所述的驱油剂的制备方法，其特征在于，所述氧化石墨烯粉末与所述碳纳米管的质量比为20:1至1...

【专利技术属性】
技术研发人员：王沫然，鲁旭康，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：