[发明专利]改性纳米二氧化硅稳泡剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米二氧化硅稳泡剂及其制备方法，特别是一种改性纳米二氧化硅稳泡剂及其制备方法。

背景技术

原油的开采可分为三个阶段：第一阶段是指原油靠地层的压力喷发出来，其采收率约为15%；在自喷的后期，可以将水由水井注入地层来维持地层压力，称为二次采油，其采收率大约为15%～20%；水驱后在地层的残余油仍然占60%～70%，它们是以不连续的油块被圈捕在油藏砂岩孔隙中，需要用物理和化学方法来驱出，这被称为三次采油。

三次采油方法主要有以下4种：（1）热力驱，主要有蒸汽驱，火烧油、蒸汽吞吐等。（2）混相驱，又叫气驱，主要有二氧化碳驱、惰性气体驱、轻烷烃混相驱、烟道气混相驱和氮气混相驱。（3）微生物驱，根据注入方式可将微生物驱分为微生物驱和微生物单井吞吐，根据微生物驱所使用的微生物菌种来源可将微生物驱分为内源菌采油和外源菌采油；（4）化学驱，主要有碱水驱，注浓硫酸驱，表面活性剂驱，聚合物驱，泡沫驱、表面活性剂、碱、聚合物二元或者三元混合驱以及泡沫混合驱。

泡沫驱作为一种新型的三次采油方法，由于具有高视粘度，阻力因子随油藏渗透率增大而增大，遇油破灭，遇水稳定，对油水具有选择性封堵能力等特性，在目前老油田高含水、高非均质条件，及聚合物驱后进一步提高油藏采收率等诸多领域具有重要意义。虽然目前的三次采油技术中，应用较多的是聚合物驱和热采方法，但随着三次采油的迅速发展、驱油理论研究及实验研究的不断深入和表面活性剂工业的迅速发展进步，可以预料泡沫驱油提高采收率技术将会有广阔的发展前景。

泡沫是一种气体在液体中的分散体系，气体为分散相，液体为分散介质。泡沫体系具有较大的界面面积和较高的表面能，具有减少界面面积使其能量降到最低的自发趋势，因此泡沫是热力学不稳定体系。根据热力学原理可知，纯液体是难以形成气泡的，除非有稳定剂存在。常用的泡沫稳定剂主要有三类：表面活性剂、高分子聚合物和固体颗粒。

表面活性剂具有优良的发泡和稳泡效果，表面活性剂分子可以吸附在气-液界面上降低表面张力，减缓扩散速率，起到稳定泡沫的作用。聚合物是一种性能优良的稳泡剂，聚合物的加入可以明显提高液体粘度，随着体系黏度增加，相同条件下液膜排液速度降低，气泡间的气体交换速度也降低，泡沫稳定性变好。但是聚合物的加入会使体系的发泡能力下降，且聚合物的耐温耐盐和抗剪切性能较差，不能完全满足泡沫驱稳定性的要求。颗粒稳泡是近年发展起来的新型稳泡方法，颗粒具有合适的亲水亲油性时能吸附在气-液界面上形成单层或多层吸附层，提高泡沫的聚并和歧化稳定性；颗粒在气泡间的薄液膜内形成层状结构，会提高泡沫的排液稳定性；与此同时颗粒稳定的泡沫与普通泡沫相比具有更好的耐温耐盐和抗剪切性能。

固体颗粒稳定泡沫的研究可以追溯到1913年，Hoffmann提出固体颗粒可以稳定泡沫和液膜。近年来，颗粒稳泡机理日趋成熟，很多学者开始关注颗粒稳泡的研究。刘多容等采用三相稳泡体系（起泡剂、聚合物和固体颗粒）提高泡沫体系在驱油过程中的稳定性。王腾飞等通过原位表面活化纳米氢氧化铝使其成为一种表面活性颗粒，具有良好的起泡和稳泡作用。崔燕贞制备了一种纳米CaCO₃颗粒，并对其进行表面活化，从而能吸附在气/液界面并稳定泡沫。

纳米二氧化硅(纳米SiO₂)表面含有大量羟基，但是由于大分子间强大的作用力，使其既不溶于水又不溶于有机溶剂，因此需要进行改性，才能实现其在有机溶剂或水中的相容性。纳米SiO₂就其颗粒的维度，即粒径上来说，十分有利于其进入气泡的双重薄层，从而对泡沫的性质造成影响。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种改性纳米二氧化硅稳泡剂。

本发明的目的之二在于提供该稳泡剂的制备方法。

为达到上述目的，本发明采用反应机理为：

根据上述反应机理，本发明采用如下技术方案：

一种改性纳米二氧化硅稳泡剂，其特征在于该稳泡剂是由纳米二氧化硅经磺酸钠基团及羧酸钠基团改性得到的，其结构式为：

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