一种分子修饰疏油亲水型纳米驱油剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种分子修饰疏油亲水型纳米驱油剂及其制备方法 (Molecularly modified oleophobic hydrophilic nano oil displacement agent and preparation method thereof ) 是由 陈世军 先思蓉 于 2021-09-18 设计创作，主要内容包括：一种分子修饰疏油亲水型纳米驱油剂及其制备方法,属于油田化学三次采油用驱油剂领域。该疏油亲水型纳米驱油剂由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅40-60份、十二烷基二甲基氧化胺20-35份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷25-40份、甲基丙烯酸甲酯15-24份和丙烯酸丁酯10-20份,本发明还公开了上述疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法。本次发明的纳米驱油剂比表面积大,能有效降低驱油体系的表界面张力；改变储层岩石表面的润湿性,将亲油性转变为亲水性,提高原油采收率。(A molecule-modified oleophobic hydrophilic nano oil displacement agent and a preparation method thereof belong to the field of oil displacement agents for tertiary oil recovery in oilfield chemistry. The oleophobic hydrophilic nano oil displacement agent is prepared from the following raw materials in parts by weight: 40-60 parts of nano silicon dioxide, 20-35 parts of dodecyl dimethyl amine oxide, 25-40 parts of gamma-methacryloxypropyl trimethoxy silane, 15-24 parts of methyl methacrylate and 10-20 parts of butyl acrylate. The nano oil displacement agent has large specific surface area, and can effectively reduce the surface interfacial tension of an oil displacement system; the wettability of the surface of the reservoir rock is changed, lipophilicity is changed into hydrophilicity, and the crude oil recovery rate is improved.)
技术领域
本发明涉及油田化学技术领域，具体涉及一种分子修饰疏油亲水型纳米驱油剂及其制备方法。
背景技术
随着全球经济的快速发展，各国对石油的需求量日益增长。在挖掘新的油藏的同时，从现有的油藏中，开发适用于强化采油的流体来有效地取代锁定在微孔和纳米孔中的原油，目前成为一项紧迫的任务。纳米技术为提高旧油田和边缘油田的石油采收率（EOR）技术提供了新的方法和思路。储层工程和EOR领域在多项领域中已经应用了已经开发的纳米颗粒。
纳米驱油技术作为一种新型的三次采油技术，具有无可比拟的特点和优势：（1）纳米颗粒与孔喉尺寸相比，纳米颗粒的尺寸较小，可以很容易地进入多孔岩石，而不会对渗透率产生严重影响。（2）颗粒表面的聚合物涂层可以使颗粒停留在水相/非水相界面上，并具有理想的接触角；使得乳状液滴能够形成理想的界面曲率，有助于减少它们在储集岩中的滞留。（3）由于球形纳米颗粒的尺寸均匀，它们可以在水相/非水相界面形成致密、结构良好的单层，即使在高温、高矿化度的油藏条件下，也能保持乳液的稳定性。目前，纳米驱油剂技术作为新型油田化学材料，成熟应用的产品较少，均处于开发和发展阶段。
发明内容
本发明旨在开发合成出一种新型纳米去油剂，目的是一种分子修饰疏油亲水型纳米驱油剂及其制备方法，所得纳米分子驱油剂具备更好的驱油特性，改变岩石表面的润湿性，降低表面张力，提高原油采收率，为纳米材料技术在油田的应用提供一种新方法。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
一种疏油亲水型纳米驱油剂，其特征在于，按质量份数包括以下组成：
纳米二氧化硅40-60份；
十二烷基二甲基氧化胺20-35份；
γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷25-40份；
甲基丙烯酸甲酯15-24份；
丙烯酸丁酯10-20份。
进一步，按质量份数比包括以下组成：
纳米二氧化硅50份；
十二烷基二甲基氧化胺35份；
γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷30份；
甲基丙烯酸甲酯16份；
丙烯酸丁酯18份。
一种疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法，包括以下步骤：
S1、将γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，缓慢滴加γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷2倍质量的无水乙醇，控制反应pH值在3～4之间，将所得的混合液A超声10 min；
S2、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S3、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入2-4倍其重量份的去离子水，在60-80℃下搅拌30min，得到混合液C；
S4、向混合液C加入十二烷基二甲基氧化胺，滴加完毕后反应3-5小时；然后缓慢滴加一定量的混合液A，滴加完毕后反应1-3小时；
S5、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
所述的步骤S1中搅拌速度为600-700 r/min。
本发明的有益效果是：本发明的驱油剂分散性能好，在体液水压力的驱动下，可以迅速沿固体表面扩散，实现储层岩石表面的润湿反转，使驱替液和地层原油的流度比降低，在常规水驱的基础上进一步提高驱替液的波及体积，提高原油洗油效率，从而提高采收率。其次本发明驱油剂的制备方法工艺简单，操作方便，降低了生产成本。
附图说明
图1为本发明的反应原理图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明进一步叙述。
实施例1
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂，由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅55份、十二烷基二甲基氧化胺27份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷35份、甲基丙烯酸甲酯18份和丙烯酸丁酯14份。
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法:包括以下步骤：
S1、将γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，缓慢滴加一定量的无水乙醇，控制反应pH值在3~4之间，将所得的混合液A超声10 min；
S2、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S3、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入2倍其重量份的去离子水，在60℃下搅拌30min，得到混合液C；
S4、向混合液C加入十二烷基二甲基氧化胺，滴加完毕后反应3小时；然后缓慢滴加一定量的混合液A，滴加完毕后反应1.5小时；
S5、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
实施例2
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂，由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅45份、十二烷基二甲基氧化胺29份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷34份、甲基丙烯酸甲酯17份和丙烯酸丁酯15份。
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法：包括以下步骤：
S1、将γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，缓慢滴加一定量的无水乙醇，控制反应pH值在3~4之间，将所得的混合液A超声10 min；
S2、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S3、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入2.5倍其重量份的去离子水，在70℃下搅拌30min，得到混合液C；
S4、向混合液C加入十二烷基二甲基氧化胺，滴加完毕后反应3.5小时；然后缓慢滴加一定量的混合液A，滴加完毕后反应2小时；
S5、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
实施例3
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂，由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅56份、十二烷基二甲基氧化胺20份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷31份、甲基丙烯酸甲酯16份和丙烯酸丁酯20份。
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法:包括以下步骤：
S1、将γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，缓慢滴加一定量的无水乙醇，控制反应pH值在3~4之间，将所得的混合液A超声10 min；
S2、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S3、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入3倍其重量份的去离子水，在75 ℃下搅拌30min，得到混合液C；
S4、向混合液C加入十二烷基二甲基氧化胺，滴加完毕后反应4小时；然后缓慢滴加一定量的混合液A，滴加完毕后反应2.5小时；
S5、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
实施例4
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂，由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅50份、十二烷基二甲基氧化胺35份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷30份、甲基丙烯酸甲酯16份和丙烯酸丁酯18份。
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法:包括以下步骤：
S1、将γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，缓慢滴加一定量的无水乙醇，控制反应pH值在3~4之间，将所得的混合液A超声10 min；
S2、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S3、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入3.5倍其重量份的去离子水，在80℃下搅拌30min，得到混合液C；
S4、向混合液C加入十二烷基二甲基氧化胺，滴加完毕后反应4.5小时；然后缓慢滴加一定量的混合液A，滴加完毕后反应3小时；
S5、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
对比例1
对比例1和实施例1的区别在于原料组分中不含十二烷基二甲基氧化胺。具体如下：
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂，由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅55份、γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷35份、甲基丙烯酸甲酯18份和丙烯酸丁酯14份。
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法:包括以下步骤：
S1、将γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷加入烧杯中，缓慢滴加一定量的无水乙醇，控制反应pH值在3~4之间，将所得的混合液A超声10 min；
S2、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S3、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入2倍其重量份的去离子水，在60℃下搅拌30min，得到混合液C；
S4、向混合液C缓慢滴加一定量的混合液A，滴加完毕后反应1.5小时；
S5、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
对比例2
对比例2和实施例1的区别在于原料组分中不含γ―甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。具体如下：
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂，由以下重量分数的原料制成：纳米二氧化硅45份、十二烷基二甲基氧化胺29份、甲基丙烯酸甲酯17份和丙烯酸丁酯15份。
本实施例的疏油亲水型纳米驱油剂的制备方法:包括以下步骤：
S1、将甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯混合后得到混合液B；
S2、将纳米二氧化硅和混合液B加入三口烧瓶中，加入2.5倍其重量份的去离子水，在70℃下搅拌30min，得到混合液C；
S3、向混合液C加入十二烷基二甲基氧化胺，滴加完毕后反应3.5小时；S4、待反应结束后，得到乳白色乳浊液即为纳米驱油剂。
对比例3
对比例3为油田长期使用的市售驱油剂邦德007MD。
下面对本发明实施例1-4制备得到的驱油剂的破乳活性进行评价：
实验方法1：将本发明实施例1-4制备得到的驱油剂、对比例1-2制备得到的驱油剂以及市售驱油剂邦德007MD用水配制成0.5%-5%浓度的水溶液备用。
在室温下，准备若干个岩心片，抛光并垂直放置在上述的各组驱油剂的水溶液中。用显微镜观察岩心片上的油滴的大小，然后用显微镜照相机拍摄油滴在砂岩板上的侧面图像，并测量接触角。结果见表1。
从表1可以看出，本发明实施例1-4的驱油剂的亲油疏水性更强，能够实现岩石表面的润湿反转，本发明的实施例1-4和对比例1和对比例2相比，亲油疏水性明显优于对比例1和对比例2；
本发明的实施例1-4与对比例3相比，对比例3基本能够将岩心表面从亲油性转变为强亲水性，实施例1-4驱油剂亲油疏水性明显优于对比例3。可见本发明实施例1-4的驱油剂亲油疏水性更强，且改性效果好，其中实施例4的驱油效果最佳。
实验方法2：将本发明实施例1-4制备得到的驱油剂、对比例1-2制备得到的驱油剂以及市售驱油剂邦德007MD用水配制成0.5%-4%浓度的水溶液备用。通过悬垂法测定表面张力，在温度为29°C时进行表面张力测量实验。报告的表面张力数据是每个样品中三个不同测量值的平均值。结果见表2。
从表2可以看出，本发明实施例1-4的驱油剂的表面张力更大，有利于驱油剂改变岩石表面的润湿性，提高了原油采收效率。本发明的实施例1-4和对比例1和对比例2相比，亲油疏水性明显优于对比例1和对比例2；
本发明的实施例1-4与对比例3相比，对比例3基本能够将岩心表面从亲油性转变为强亲水性，实施例1-4驱油剂表面张力明显优于对比例3。可见本发明实施例1-4的驱油剂具有更稳定的亲水基-表面活性剂链结构，且改性效果好，其中实施例4的驱油效果最佳。
实验方法3：将本发明实施例1-4制备得到的驱油剂、对比例1-2制备得到的驱油剂以及市售驱油剂邦德007MD用水配制成1%-30%浓度的水溶液备用；准备4块岩心，记录岩心长度、直径、孔隙度和渗透率等基本参数。将准备好的岩心放入烧杯中，用浓度为20000 mg/l的模拟盐水浸泡3d。准备岩心的基本参数如表3所示。
岩心驱油实验过程如下：
岩心饱和油。用原油驱替岩心，建立束缚饱和油，驱替至不出水为止，记录水的体积V1；
测定饱和后岩心油相渗透率（K1）。利用岩心驱替实验，测定油相有效渗透率（K1）。
水驱油，用模拟地层水驱替岩心，模拟水驱油，至不出油为止，记录水驱油的油的体积V2，并计算水驱采收率；
测量管线的长度和直径，计算并记录管线的体积，记为V3，计算水驱采收率；
驱油剂驱油，反相注入一定PV数的驱油剂溶液，记录油的体积V4，模拟关井4h；
正向水驱油，水驱油，用模拟地层水驱替岩心，模拟水驱油，至不出油为止，记录水驱油的油的体积V5，驱油剂驱油效率计算公式如下：
从表4可以看出，本发明实施例1-4的驱油剂的驱油能力更强，有利于增强驱油剂的驱油效率，从而提高了原油采收效率。本发明的实施例1-4和对比例1和对比例2相比，驱油效果明显优于对比例1和对比例2；
本发明的实施例1-4与对比例3相比，对比例3基本能够增强驱油效率，实施例1-4驱油剂驱油采收率明显优于对比例3。可见本发明实施例1-4的驱油剂具有更强的驱油能力，且改性效果好，其中实施例4的驱油效果最佳。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
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