[发明专利]一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种油气田用添加纳米颗粒的复合泡沫体系及其制备方法，属于油气田开发采油工程技术领域。

背景技术

目前，泡沫流体在石油工业的钻井、油气井增产、修井、提高采收率等各个方面都显示出很大的应用潜力。泡沫流体一般是指由不溶性或微溶性的气体分散与液体中所形成的分散体系，由于气体是被液体薄膜包围着，因此决定了泡沫具有摩阻低、密度低、滤失低、对地层伤害小等优点，而且泡沫对高渗层有封堵作用，对低渗层有增大波及体积的效果。因此泡沫的起泡能力和半衰期对泡沫在油田开发中的应用至关重要。

在国外泡沫应用于油气田已有50多年的历史，在我国也已经有四十多年的历史了，但是在应用中也出现了一系列的问题，例如：地层温度过高将影响起泡剂的发泡体积和半衰期，地层中无机盐含量过高也可以降低泡沫的半衰期，尤其是阴离子起泡剂，遇到无机盐会产生沉淀等。因此通过复配得到一种既耐盐耐高温同时又具有很好的起泡性和稳定性的泡沫体系具有十分重要的意义。

目前对起泡剂的研发主要集中在表面活性剂的合成或复配，但由于受到表面活性剂本身性质的影响，虽然可以产生足够的起泡体积，但是其稳定性较差。为了增加气泡的稳定性，在起泡剂中加入聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、蛋白、多肽等聚合物，该类物质主要通过提高基液的粘度，降低泡沫流动性，从而达到稳泡的效果，但是其起泡体积较差。李翔等，一种阴离子起泡剂的起泡性能影响因素分析，石油化工高等学校校报，2011年8月,第24卷，第4期，该文献对阴离子磺酸盐起泡剂（FA220）的起泡性能及影响因素进行了实验研究。结果表明，在起泡剂质量分数为0.6%时，起泡剂的起泡体积和半衰期均达到最高值；起泡剂FA220具有较好的耐Mg2+能力，NaCl和Ca2+对其稳定性有一定的负面影响，但对其起泡体积影响不大。该文献中FA220产生泡沫的起泡体积和半衰期均小于复合体系。

发明内容

针对现有技术起泡剂存在的缺点，本发明提供一种起泡性能和稳定性都好的油气井用协同稳泡的复合泡沫体系及其制备方法与应用。

本发明技术方案如下：

一种油气井用协同稳泡的复合泡沫体系，原料组分质量份如下：

阴离子表面活性剂0.3~0.7份，改性二氧化硅纳米颗粒1~1.5份，反离子盐0.03~2.3份，水100份。

所述的阴离子表面活性剂是十二烷基硫酸钠（SDS）；所述反离子盐是氯化钠、氯化钙或氯化镁；所述改性二氧化硅纳米颗粒粒径10-15nm，其表面改性物质为二甲基硅氧烷，表面硅烷醇基团密度0.4~0.6/nm²；所述的水是蒸馏水。

进一步优选的，所述改性二氧化硅纳米颗粒粒径为12nm，表面改性物质为二甲基硅氧烷，硅烷醇基团密度0.5/nm²。颗粒为白色粉末，将其加入到水中后，会浮在水面，具有很好的疏水性，表面带负电，市场可购。

所述改性二氧化硅纳米颗粒可市场购买，广州市华力森贸易有限公司有售。也可按现有技术制备。本发明提供以下改性纳米二氧化硅的制备方法：

称取纳米二氧化硅2g置于烧杯中，搅拌加热至100℃，并恒温干燥24h。加入适量的无水乙醇和去离子水按1:1体积比配制的混合溶液约40ml倒入锥形瓶中，搅拌分散1h，取一定量二甲基硅氧烷加入锥形瓶中，加量为纳米二氧化硅质量分数的5%，升温至80℃后搅拌反应4h。反应结束后，将悬浮液用无水乙醇抽滤3~4次，经干燥至恒重，研磨得产物，即二甲基硅氧烷改性纳米二氧化硅。

本发明所述改性二氧化硅纳米颗粒改性物质选自二甲基硅氧烷，由于纳米二氧化硅表面存在羟基（-OH），而使二氧化硅表面呈亲水性，通过二甲基硅氧烷使纳米颗粒上的羟基打开，接入新的疏水基团，使颗粒带有疏水性质，接触角最优范围为60°~70°。

根据本发明优选方案之一，一种油气井用协同稳泡的复合泡沫体系，原料组分质量份如下：

十二烷基硫酸钠（SDS）0.3~0.7g，改性二氧化硅纳米颗粒：1~1.5g，反离子盐NaCl：1~2.3g，水100ml。

根据本发明优选方案之二，一种油气井用协同稳泡的复合泡沫体系，原料组分质量份如下：

十二烷基硫酸钠（SDS）0.3~0.7g，改性二氧化硅纳米颗粒：1~1.5g，反离子盐CaCl₂：0.03~0.09g，水100ml。

根据本发明优选方案之三，一种油气井用协同稳泡的复合泡沫体系，原料组分质量份如下：