一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及油气田开发工程技术领域，具体是一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系及其制备方法和应用，泡沫体系包括气体、酰胺型碳量子点、阴离子表面活性剂和水，酰胺型碳量子点的Zeta电位为10至25mV，酰胺型碳量子点强化泡沫体系的析液半衰期为4136s

【技术实现步骤摘要】
一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及油气田开发工程
，具体是一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]泡沫流体应用于油田在国内外已有近60年的历史。泡沫在驱油、含水气井的排水采气、冲砂洗井、钻井、调剖、堵水、酸化、水泥固井及压裂等油气田开发中的诸多方面取得了一定的效果。大量实践表明，泡沫流体是保护油气层、防止油气层污染、提高油气产量的重要手段。我国的许多水驱开发的油田已处于油田开发的中后期，由于高含水率及储层的非均质性，使得各油田均存在水驱后的剩余油。由于泡沫在地层中具有“堵大不堵小，堵水不堵油”等特征，同时表面活性剂作为起泡剂还具有降低油水界面张力、改变岩石润湿性等作用。因此，泡沫流体对水驱后进一步提高采收率具有重要意义。
[0003]泡沫流体是一种热力学不稳定体系，其稳定性由泡沫半衰期进行表征。已有的天然或者合成、复配的表面活性剂具有较好的起泡体积，但一般半衰期较短。在地层中应用时，产生的泡沫需要有较长的寿命来达到期望的功能，现有技术常通过加入适当的泡沫稳定剂可以增强其稳定性。如中国专利文献CN 102977872 A（申请号201210497895.5）公开了一种用于三次采油提高原油采收率的强化泡沫驱油剂，该专利技术中水溶性高分子聚合物为稳泡剂，具体为聚丙烯酰胺、部分水解的聚丙烯酰胺或黄原胶，聚合物的加入提高了溶液的黏度，降低液膜的排液速度使泡膜内液体不易流失，同时降低了液膜渗透率使泡沫内气体不易扩散，进而使泡沫稳定性增强，但加入聚合物后，随着聚合物浓度的增加，溶液表面张力基本不变，而溶液的黏度大幅增加。随着溶液黏度的增大，气体分散于其中形成气液界面需要消耗更多的功，所以在做功相同的情况下，溶液黏度越大，产生的气液界面越少，起泡体积越小，即泡沫的起泡能力被减弱。并且其中的增稠剂没有起泡能力，使得泡沫粘度过高，难以注入地层，且该体系中驱油剂虽然有较好驱替效果，但在泡沫驱替过后的残存的稳泡剂高分子聚合物会污染地层。
[0004]近年来，通过纳米颗粒强化泡沫体系也表现出较好的性能。《当代化工》2022年第6期中，由彭毅等人发表的《延长油田低渗储层改性表面活性剂驱提高采收率》一篇文章提到通过添加二氧化硅(SiO2)和氮化硼(BN)颗粒来增强泡沫的稳定性，实验结果证明纳米颗粒在流体中具有较低的表面张力和较高的弹性模量。注入泡沫中表面活性剂
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纳米颗粒组合物的协同效应显示，针对多孔介质中的原油，表面活性剂
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纳米颗粒组合物增强了石油中泡沫的稳定性，并保持了泡沫的流动性。但该体系中纳米二氧化硅成本较高，难以实现油田的大规模应用。
[0005]为了解决纳米二氧化硅高成本问题，材料领域寻找并发现了名为碳量子点的新型碳纳米材料，它不仅具备纳米材料的尺寸小、比表面积大、光致发光性等特点，还具备碳材料的无毒性、生物兼容性好等特点，但现有技术在使用碳量子点制备驱油剂时，仅将其与液相混合制备固液两相驱油剂，如中国专利文献CN 113372895 A（申请号202110702494.8）和
CN 113528107 A（申请号202110787537.7），两者均是将碳量子点与液相混合以制备驱油剂，而且上述两件现有技术使用的碳量子点表面均呈负电位，碳量子点表面含有丰富的羧基、羟基和环氧基等官能团，除良好的荧光特性，也具有较好水溶性和一定的表界面活性，且尺寸结构属于纳米粒子。但相较于当下使用的两亲性表面活性剂，其表界面活性方面略显不足，上述两项专利直接将其作为驱油剂注入油藏未能充分发挥其作用，且注入水的携带能力不强，碳量子点在缝洞地层运移过程中易发生沉淀，难以调驱波及到大范围地层油藏。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系及其制备方法和应用，利用酰胺型碳量子点制备泡沫体系，酰胺型碳量子点具有Zeta正电位，与阴离子表面活性剂协同吸附在泡沫的气液界面上，进而在气泡膜上形成稳固的片层，从而大幅提升了泡沫的稳定性和耐盐性。
[0007]为实现上述技术效果，本专利技术采用下述技术方案：一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系，包括气体、酰胺型碳量子点、阴离子表面活性剂和水，所述酰胺型碳量子点的Zeta电位为10至25mV，所述酰胺型碳量子点强化泡沫体系的析液半衰期为4136s
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8160s。
[0008]碳量子点由于其表面所带有的羧基基团，使得碳量子点溶于水时呈现负电位，为改进其表面活性，本专利技术针对性地利用碳量子点外延羧基与不同种类胺反应生成酰胺基团，携带有酰胺基团的酰胺型碳量子点其表面活性更强，使泡沫体系具有良好的稳定性。
[0009]优选的，所述气体为氮气、二氧化碳、天然气或空气中的一种；所述阴离子表面活性剂为琥珀酸二(2
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乙基己酯)磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、α
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烯基磺酸钠、月桂酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐或甲基纤维素钠中的至少一种。
[0010]优选的，所述酰胺型碳量子点强化泡沫体系中，酰胺型碳量子点和阴离子表面活性剂与水组成泡沫体系溶液，在泡沫体系溶液中，酰胺型碳量子点的质量分数为0.1%
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1.2%，阴离子表面活性剂的质量分数为0.1%
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1.0%，余量为水；进一步优选的，酰胺型碳量子点的质量分数为0.4%
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0.6%，阴离子表面活性剂的质量分数为0.15%
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0.25%，余量为水。
[0011]本专利技术还提供了上述酰胺型碳量子点强化泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：S1.向分散助剂中加入酰胺型碳量子点，待酰胺型碳量子点完全溶解且呈糊状时，加入水并搅拌，形成均匀的混合溶液；S2.将步骤S1制得的混合溶液搅拌至分散助剂挥发，超声得到均匀稳定的碳量子点分散液；S3.将阴离子表面活性剂加入到碳量子点分散液中，搅拌混匀形成复配溶液；S4.将复配溶液在气体中搅拌起泡，即得酰胺型碳量子点强化泡沫体系。
[0012]优选的，步骤S1中，分散助剂为碳原子数为1
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4的醇类，酰胺型碳量子点与分散助剂的质量比为0.5
‑
1:1。
[0013]所述分散助剂的主要作用是促进酰胺型碳量子点在溶液中的分散，从而加强酰胺
型碳量子点在泡沫气液界面上的吸附作用，在上述质量比范围下，分散助剂能够有效促进酰胺型碳量子点的分散。
[0014]优选的，所述步骤S1中，水为去离子水或矿化水；进一步优选的，所述矿化水的矿化度范围为1000mg/L
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10000mg/L。
[0015]由于酰胺基团酰胺型碳量子点带正电，可利用静电排斥作用保护阴离子型表活剂免受地层水的矿化度影响，使整个体系具有一定的耐盐性能。
[0016]优选的，所述步骤S1和S2中，搅拌转速均为1000rpm，搅拌时长为0.5h
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种酰胺型碳量子点强化泡沫体系，其特征在于，包括气体、酰胺型碳量子点、阴离子表面活性剂和水，所述酰胺型碳量子点的Zeta电位为10至25mV，所述酰胺型碳量子点强化泡沫体系的析液半衰期为4136s
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8160s；所述气体为氮气、二氧化碳、天然气或空气中的一种；所述阴离子表面活性剂为琥珀酸二(2
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乙基己酯)磺酸钠、十二烷基硫酸钠、十二烷基磺酸钠、十二烷基苯磺酸钠、α
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烯基磺酸钠、月桂酸二乙醇酰胺、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐或甲基纤维素钠中的至少一种。2.如权利要求1所述的酰胺型碳量子点强化泡沫体系，其特征在于，所述酰胺型碳量子点强化泡沫体系中，酰胺型碳量子点和阴离子表面活性剂与水组成泡沫体系溶液，在泡沫体系溶液中，酰胺型碳量子点的质量分数为0.1%
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1.2%，阴离子表面活性剂的质量分数为0.1%
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1.0%，余量为水。3.如权利要求2所述的酰胺型碳量子点强化泡沫体系，其特征在于，在泡沫体系溶液中，酰胺型碳量子点的质量分数为0.4%
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0.6%，阴离子表面活性剂的质量分数为0.15%
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0.25%，余量为水。4.一种如权利要求1
‑
3任一项所述的酰胺型碳量子点强化泡沫体系的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.向分散助剂中加入酰胺型碳量子点，待酰胺型碳量子点完全溶解且呈糊状时，加入水并搅拌，形成均匀的混合溶液；S2.将步骤S1制得的混合溶液搅拌至分散助剂挥发，超声得到均匀稳定的碳量子点分散液；S3.将阴离子表面活性剂加入到碳量子点分散液中，搅拌混匀形成复配溶液；S4.将复配溶液在气体中搅拌起泡，即得酰胺型碳量子点强化泡沫体系。5.如权利要求4所述的制备方法，其特征在于，步骤S1中，分散助剂为碳原子数为1
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4的醇类，酰胺型碳量子点与分散助剂的质量比为0.5
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1:1；所述步骤S1中，水为去离子水或矿化水；所述矿化水的矿化度范围为1000mg/L
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10000mg/L；所述步骤S1和S2中，搅拌转速均为1000rpm，搅拌时长为0.5h
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1h；所述步骤S3中，搅拌转速为600rpm，搅拌时长为0.5h
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1h；所述步骤S4中，搅拌转速为8000rpm，搅拌时长为2min
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【专利技术属性】
技术研发人员：张超，张德心，李兆敏，罗辉，李鹏飞，温权，龚正，张正，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：