两亲性纳米石墨高温稳泡剂及其制备方法和耐温三相泡沫体系技术

本发明专利技术涉及油田化学技术领域，公开了一种两亲性纳米石墨高温稳泡剂及其制备方法和耐温三相泡沫体系。所述两亲性纳米石墨高温稳泡剂为改性剂和纳米石墨发生单侧水解缩聚反应得到的产物，其中，所述改性剂水解后含有硅羟基，所述纳米石墨的双侧表面上含有羟基。采用本发明专利技术制备方法合成的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，能够在保证泡沫良好起泡性的基础上，不可逆吸附至气液界面，形成致密且牢固的强化界面膜，降低泡沫液膜排液速率，延缓气泡歧化过程，大幅度提升泡沫高温稳定性。大幅度提升泡沫高温稳定性。大幅度提升泡沫高温稳定性。

【技术实现步骤摘要】
两亲性纳米石墨高温稳泡剂及其制备方法和耐温三相泡沫体系


[0001]本专利技术涉及油田化学
，具体涉及一种两亲性纳米石墨高温稳泡剂及其制备方法和耐温三相泡沫体系。

技术介绍

[0002]随着全球经济的快速发展，世界范围内的油气资源需求仍处于高速增长阶段。目前全球稠油储量在油气资源开发中占据着重要地位。蒸汽驱、蒸汽吞吐等热采技术可显著降低稠油黏度，有效提高稠油油藏采收率。然而，现有注蒸汽开发方式普遍存在蒸汽窜流现象，导致热利用率降低，严重影响注蒸汽开发效果。大量室内实验及矿场试验结果表明，注入具有选择性封堵能力的低密度泡沫可有效改善蒸汽超覆及蒸汽窜流问题。泡沫属于热力学不稳定体系，其稳定性是影响稠油热采效果的关键。特别在高温苛刻油藏环境下，液膜排液、泡沫歧化过程加快，使得泡沫稳定性变差，影响泡沫的汽窜调控效果。研究人员通常添加聚合物类稳泡剂提升泡沫稳定性。但现阶段蒸汽温度普遍超过250℃，常见的聚合物类稳泡剂在该温度下结构易破坏。同时在施工过程中体系流经管线、井筒、孔眼及多孔介质内会受到强剪切作用，聚合物类稳泡剂的黏度损失过大，导致泡沫稳定性明显下降。
[0003]无机纳米颗粒具有良好的耐温性和耐剪切性，且所具有的高吸附自由能保证了纳米颗粒不可逆吸附在气液界面上，进而形成致密的气液界面膜，延缓泡沫的破裂和聚并过程，显著提升泡沫稳定性。因此，将纳米颗粒作为高温稳泡剂，用于提升泡沫在高温油藏环境下稳定性的研究受到越来越多研究人员的关注。
[0004]CN114456792A公开了一种CO2响应型颗粒强化泡沫体系，具有灵敏、稳定、易制备的特性。叔胺类表面活性剂与CO2反应后生成阳离子表面活性剂，通过静电作用吸附在负电性亲水纳米颗粒表面，使得颗粒表面变为部分疏水。表面物理改性的纳米二氧化硅颗粒吸附在气液界面上，使得该泡沫体系在20
‑
70℃下具有强稳定性。但过高温度会改变物理改性纳米颗粒的表面性质，进而导致高温环境下的泡沫稳定效果不理想。
[0005]CN108410441B公开了一种基于氧化石墨颗粒协同稳定的强化泡沫体系。其中，起泡剂为阳离子表面活性剂，稳泡剂为氧化石墨颗粒。该体系稳定性能良好，制备工艺简单。但高温会改变表面活性剂分子在氧化石墨表面的分布状态，影响纳米颗粒在气液界面的吸附。同时，阳离子表面活性剂在负电性岩石表面吸附损失过大，影响起泡效果。
[0006]综上所述，未改性纳米颗粒的表面活性较低，向气液界面运移的驱动力不足。多数纳米颗粒需要与特定表面活性剂复配，通过表面物理改性实现其在气液界面大量吸附，进而形成致密的界面膜，延缓气泡歧化过程。但物理改性效果受环境因素影响较大，其高温稳定性难以保证。同时，由于表面活性剂分子在纳米颗粒表面的吸附，气液界面处表面活性剂分子数量相应减少，导致泡沫的起泡体积明显减小，影响泡沫的封窜能力。
[0007]因此，专利技术一种兼具强界面吸附且高表面活性的两亲性纳米石墨高温稳泡剂及其制备方法和应用具有重要意义。

技术实现思路

[0008]本专利技术的目的是为了克服现有技术存在的纳米颗粒稳泡剂难以同时满足提升泡沫高温稳定性和保证泡沫起泡性的不足，本专利技术提供一种两亲性纳米石墨高温稳泡剂及其制备方法和耐温三相泡沫体系。采用本专利技术制备方法合成的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，能够在保证泡沫良好起泡性的基础上，不可逆吸附至气液界面，形成致密且牢固的强化界面膜，降低泡沫液膜排液速率，延缓气泡歧化过程，大幅度提升泡沫高温稳定性。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术第一方面提供了一种两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其中，所述两亲性纳米石墨高温稳泡剂为改性剂和纳米石墨发生单侧水解缩聚反应得到的产物，其中，所述改性剂水解后含有硅羟基，所述纳米石墨的双侧表面上含有羟基。
[0010]本专利技术第二方面提供了一种制备前述所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂的方法，其中，所述的方法包括：
[0011](1)将纳米石墨分散于水中进行超声处理，得到纳米石墨分散液；
[0012](2)将所述纳米石墨分散液、石蜡和乳化剂接触依次进行均质乳化和固化处理，得到纳米石墨包覆的石蜡微球；
[0013](3)将所述纳米石墨包覆的石蜡微球分散于含有改性剂的乙醇溶液中进行水解缩聚反应，再经离心、洗涤处理，得到两亲性纳米石墨包覆的石蜡微球；
[0014]其中，所述改性剂水解后含有硅羟基；
[0015](4)将所述两亲性纳米石墨包覆的石蜡微球与三氯甲烷接触溶解石蜡微球，再经离心、洗涤和冷冻干燥处理，得到两亲性纳米石墨高温稳泡剂。
[0016]本专利技术第三方面提供了一种由前述所述的方法制备得到的两亲性纳米石墨高温稳泡剂。
[0017]本专利技术第四方面提供了一种耐温三相泡沫体系，其中，所述耐温三相泡沫体系包括耐温起泡剂、两亲性纳米石墨高温稳泡剂和水，其中，所述两亲性纳米石墨高温稳泡剂为前述所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂。
[0018]通过上述技术方案，本专利技术具有的有益效果如下：
[0019](1)本专利技术提供的两亲性纳米石墨高温稳泡剂具有优异的水相分散稳定性、良好的高温稳定性、高界面吸附能、高表面活性的特点。单侧亲水、单侧疏水的两亲性结构增加了其向气液界面运移的驱动力，利于两亲性纳米石墨在气液界面形成不可逆吸附层，显著提升界面膜的黏弹模量，增加界面膜的机械强度，进而大幅度提升泡沫的高温稳定性。
[0020](2)本专利技术提供的两亲性纳米石墨高温稳泡剂与耐温起泡剂存在协同增效作用。两亲性纳米石墨高温稳泡剂的加入使得气液界面处起泡剂分子间排列更加紧密，增加了界面膜的机械强度。同时，在气液界面紧密吸附的两亲性纳米石墨形成了外覆壳式结构，减缓相邻气泡间的气体扩散速率。在液相中的两亲性纳米石墨高温稳泡剂则形成了三维网络结构，不仅阻碍了相邻气泡的聚并，而且提高了液相黏度，进一步提升泡沫的高温稳定性。
[0021](3)本专利技术提供的两亲性纳米石墨高温稳泡剂可大幅度提升泡沫在250℃高温条件下的稳定性，显著改善高温油气藏内流体窜流调控效果。特别是对于注高温蒸汽开发的稠油油藏，耐温三相泡沫体系可对高渗条带实现有效封堵，扩大后续流体的波及体积，进一步提高油气采收率。
[0022](4)本专利技术提供的耐温三相泡沫体系制备工艺简便，操作成本低，便于现场大规模
应用。其中，高温稳泡剂两亲性纳米石墨粒径小，对储层伤害低；耐温起泡剂来源广泛，价格低廉，具有较高的应用前景。
附图说明
[0023]图1为实施例1制备的两亲性纳米石墨高温稳泡剂的TEM图像；
[0024]图2为对比例4制备的纳米石墨稳泡剂的TEM图像；
[0025]图3为实施例1制备的两亲性纳米石墨高温稳泡剂的AFM扫描三维形貌图；
[0026]图4为对比例4制备的纳米石墨稳泡剂的AFM扫描三维形貌图；
[0027]图5为实施例1制备的两亲性纳米石墨高温稳泡剂的AFM扫描片层厚度示意图；
[0028]图6为对比例4制备的纳米石墨稳本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其特征在于，所述两亲性纳米石墨高温稳泡剂为改性剂和纳米石墨发生单侧水解缩聚反应得到的产物，其中，所述改性剂水解后含有硅羟基，所述纳米石墨的双侧表面上含有羟基。2.根据权利要求1所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其中，所述改性剂具有式(1)所示的结构通式；R
‑
Si
‑
X
n
，式(1)；在式(1)中，R为有机官能团，优选为正辛基、3
‑
缩水甘油基氧基丙基、二甲基、丙基和三乙基中的一种或多种；X为可水解生成硅羟基的官能团，优选为乙氧基、甲氧基和氯原子中的一种或多种，其中，n为1
‑
3的整数。3.根据权利要求1或2所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其中，所述改性剂选自正辛基三乙氧基硅烷、3
‑
缩水甘油基氧基丙基三甲氧基硅烷、二甲基二氯硅烷、丙基三氯硅烷和三乙基氯硅烷中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其中，所述纳米石墨具有式(2)所示的结构式；和/或，所述纳米石墨的平均粒径140
‑
200nm，平均厚度0.8
‑
1.2nm。5.根据权利要求1
‑
4中任意一项所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其中，所述两亲性纳米石墨为片状结构；和/或，所述两亲性纳米石墨的平均粒径为160
‑
300nm，平均厚度为4
‑
13nm；优选地，所述两亲性纳米石墨的平均粒径为170
‑
195nm，平均厚度为6
‑
10nm。6.根据权利要求1
‑
5中任意一项所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂，其中，所述两亲性纳米石墨高温稳泡剂的结构式包括式(3)
‑
式(9)中的一种或多种；
7.一种制备权利要求1
‑
6中任意一项所述的两亲性纳米石墨高温稳泡剂的方法，其特征在于，所述的方法包括：(1)将纳米石墨分散于水中进行超声处理，得到纳米石墨分散液；(2)将所述纳米石墨分散液、石蜡和乳化剂接触依次进行均质乳化和固化处理，得到纳米石墨包覆的石蜡微球；(3)将所述纳米石墨包覆的石蜡微球分散于含有改性剂的乙醇溶液中进行水解缩聚反应，再经离心、洗涤处理，得到两亲性纳米石墨包覆的石蜡微球；其中，所述改性剂水解后含有硅羟基；(4)将所述两亲性纳米石墨包覆的石蜡微球与三氯甲烷接触溶解石蜡微球，再经离心、洗涤和冷冻干燥处...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴彩丽，孙宁，赵光，黄雪莉，李嘉鸣，杨宁，
申请(专利权)人：新疆大学，
类型：发明
国别省市：