一种洗油用纳米表面活性剂、制备及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种洗油用纳米表面活性剂、制备及其应用。所述制备方法包括如下步骤：将水溶性组分、油溶性组分以及表面活性剂混合均匀，得预混料；在大气环境下将预混料加热至140

【技术实现步骤摘要】
一种洗油用纳米表面活性剂、制备及其应用


[0001]本专利技术属于三次采油
，具体包含一种洗油用纳米表面活性剂、制备及其应用。

技术介绍

[0002][0003]表面活性剂已在多个油田使用，其有很好的注入性，且可以将低渗层中的残余油膜从岩壁上剥离下来，通过改变润湿性、降低界面张力、乳化等作用，达到洗油的效果，表面活性剂提高采收率的关键就是在于其洗油效率。但是表面活性剂对于不同的油田通用性差，在不同的油和地层水中达到超低界面张力的表面活性剂种类和比例会有不同，且目前驱油用表面活性剂属于小分子，易被地层吸附，被地层水稀释，到达油层时浓度不足以使油水达到超低界面张力，会降低洗油效率，因此只能加大注入浓度来解决，从而提高了成本，且大量的表面活性剂注入地层会产生一定的污染。
[0004]纳米材料是新一代具有巨大潜能的驱油剂，其粘度低，且纳米级的分散尺寸可以穿过低渗层的狭小孔喉进入油藏深部，主要通过改变岩壁的润湿性使油从岩壁表面剥离达到驱油的作用。纳米颗粒较大的比表面积具有更高的活性和改性空间，目前已应用的有改性纳米SiO2颗粒、改性石墨烯、以及多种金属氧化物，但均存在一定的问题，限制了其大规模应用。例如，SiO2的密度大且易团聚，容易造成沉积；金属氧化物等无机颗粒易造成地层伤害；改性Janus氧化石墨烯的制备工艺较为复杂且难度高，产量低，成本高。并且，目前的改性纳米粒子都是先制备纳米粒子再对其进行两亲修饰，成本高，产量低，工艺难度大。为了达到在水中稳定分散的需求，只能在稀分散液中适量的引入疏水基，而较多的疏水基团引入会导致颗粒团聚絮凝，因此造成表面的疏水基团的数量较少。
[0005]因此，急需开发一种一步法合成纳米表面活性剂的制备方法，以使得到材料具有表面活性剂和纳米材料的双重优点，同时使材料含有更为丰富的亲水、疏水基团，具有更低的动态吸附量，以减少三次采油过程中易被地层吸附的问题。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术的第一个目的在于提供一种洗油用纳米表面活性剂的制备方法。该制备方法采用固相法或半固相法，在高温条件下使各原料变成熔融态，进而使熔融态的物料间发生缩聚反应，形成具有较强的表面(界面)活性，并可在一定光波长激发下发出较强荧光的纳米粒子，即纳米表面活性剂。整个制备工艺操作简单，原料成本低廉，无毒害，易实现规模化生产。
[0007]本专利技术的第二个目的在于提供一种采用如上所述的制备方法制备得到的纳米表面活性剂。该纳米表面活性剂可以在较低浓度(0.005
‑
0.1wt％)下使油水界面张力达到10
‑1‑
10
‑2mN/m，具有较高的洗油效率(50％以上)，并且不易被地层吸附，具有较低的动态吸附量(≤5％)，受光激发后能发出较强的荧光，可以作为荧光示踪剂，监测地下的纳米表面活
性剂浓度和采出情况。
[0008]本专利技术的第三个目的在于提供一种利用如上所述的纳米表面活性剂在低渗层油藏或高温高盐油藏的三次采油中的应用。
[0009]为实现以上第一个目的，本专利技术所采用的技术方案包括：
[0010]本专利技术公开一种洗油用纳米表面活性剂的制备方法，包括如下步骤：
[0011]将水溶性组分、油溶性组分以及表面活性剂混合均匀，得预混料；
[0012]在大气环境下将预混料加热至140
‑
300℃，以使物料呈熔融态并在物料间发生缩聚反应，反应10
‑
180min后，得到具有亲水基团和疏水基团的纳米粒子。
[0013]现有技术中制备纳米颗粒型表面活性剂时，通常情况下都是先制备纳米颗粒，再进行表面的疏水改性，这种方式可引入的疏水基数量少，因为较多的疏水基连接，一方面使表面的亲水基数量减少，另一方面较多的疏水基会使纳米颗粒发生团聚，在水中不能稳定分散。基于此，专利技术人开发出一步法直接合成洗油用纳米表面活性剂的制备方法，将制备纳米表面活性剂所需的各物料加热至熔融态，使熔融态的物料间发生缩聚反应，从而使得到的纳米粒子具有更为丰富的亲水、疏水基团。在投料时同时添加表面活性剂，可以使得水溶性组分和油溶性组分混合的更为均匀，可以在无搅拌下静置反应，表面活性剂并参与缩聚反应，同时为反应产生的纳米粒子提供亲水基团和疏水基团，可显著增加表面引入的疏水基团数量，使纳米颗粒有较强的界面活性，同时有良好的水分散性。整个工艺操作简便，反应时间短，只需将各原料充分混合后加热至熔融态反应即可，无需外加溶剂和催化剂，原料成本低廉，无毒害，易实现规模化生产。得到的纳米表面活性剂兼具表面活性剂和纳米材料的优点，低粘度小尺寸的纳米表面活性剂更易进入低渗层通过较小孔喉，同时纳米颗粒不易被地层吸附，且吸附后更易剥离，动态吸附量少，可在无碱无牺牲剂的情况下单独使用，极大地降低了使用成本，也可以使原油与地层水达到超低界面张力，纳米颗粒所形成的油水界面膜比小分子表面活性剂的界面膜更加稳定，在低浓度下即可有较高的洗油效率，并且具有很好的耐温抗盐能力，进而改善目前低渗地层采油困难的难题，大幅度提高采收率，再加上其生成的复杂结构，可以受光激发后能发出较强的荧光，作为荧光示踪剂，监测地下的纳米表面活性剂浓度和采出情况。
[0014]进一步，预混料中，所述水溶性组分占20
‑
60wt％，所述油溶性组分占0
‑
10wt％，所述表面活性剂占40
‑
80wt％。
[0015]进一步，所述水溶性组分包括但不限于水溶性多元有机酸、水溶性多元有机胺和水溶性多元醇中的一种或多种。
[0016]进一步，所述水溶性多元有机酸包括但不限于柠檬酸、酒石酸、草酸、缩苹果酸、苹果酸和琥珀酸中的一种或多种。
[0017]进一步，所述水溶性多元有机胺包括但不限于乙二胺、尿素、硫脲和三聚氰胺中的一种或多种。
[0018]进一步，所述水溶性多元醇包括但不限于乙二醇、丙二醇、甘油、聚乙二醇、聚甘油、山梨醇和葡萄糖中的一种或多种。
[0019]进一步，当所述水溶性组分选自柠檬酸、酒石酸、苹果酸、尿素、硫脲、甘油、聚甘油和葡萄糖中的一种或多种时，得到的纳米表面活性剂的性能更优。
[0020]进一步，所述油溶性组分包括但不限于脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪胺、脂肪醇、芳基
酸、芳基胺、酚类中的一种或多种。
[0021]进一步，所述脂肪酸为C8‑
C
18
的饱和或不饱和的脂肪酸，所述脂肪酸酯为C8‑
C
18
的饱和或不饱和脂肪酸甲酯，所述脂肪胺为C8‑
C
18
的饱和或不饱和的脂肪胺，所述脂肪醇为C8‑
C
18
的饱和或不饱和的脂肪醇。
[0022]进一步，所述芳基酸包括但不限于苯甲酸、肉桂酸、邻苯二甲酸、间苯二甲酸和对苯二甲酸中的一种或多种。
[0023]进一步，所述芳基胺包括但不限于苯胺、邻苯二胺、间苯二胺和对苯二胺中的一种或多种。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种洗油用纳米表面活性剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将水溶性组分、油溶性组分以及表面活性剂混合均匀，得预混料；在大气环境下将预混料加热至140
‑
300℃，以使物料呈熔融态并在物料间发生缩聚反应，反应10
‑
180min后，得到具有亲水基团和疏水基团的纳米粒子。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，预混料中，所述水溶性组分占20
‑
60wt％，所述油溶性组分占0
‑
10wt％，所述表面活性剂占40
‑
80wt％。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述水溶性组分包括水溶性多元有机酸、水溶性多元有机胺和水溶性多元醇中的一种或多种；优选地，所述水溶性组分包括柠檬酸、酒石酸、苹果酸、尿素、硫脲、甘油、聚甘油和葡萄糖中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述油溶性组分包括脂肪酸、脂肪酸酯、脂肪胺、脂肪醇、芳基酸、芳基胺、酚类中的一种或...

【专利技术属性】
技术研发人员：施盟泉，曹璐，张玉玺，张云龙，黄星，赵榆霞，
申请(专利权)人：中国科学院理化技术研究所，
类型：发明
国别省市：