[发明专利]具有纳米复合物交联剂的聚合物凝胶

说明书

纳米复合物包含金属氧化物和二维纳米片。金属氧化物包括氧化锆和二氧化钛中的至少一种，并且二维纳米片包括还原的氧化石墨烯和氮化硼中的至少一种。金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至19:1的范围内或者在2:1至9:1的范围内。制备纳米复合物包括：形成包含氧化锆纳米颗粒和氧化石墨烯粉末的第一水性分散体，将还原剂与第一水性分散体组合，用微波辐射照射第一水性分散体，从而产生包含氧化锆和石墨烯的第二水性分散体，并且从第二水性分散体中分离纳米复合物，其中纳米复合物包含氧化锆和石墨烯。

优先权声明

本申请要求2017年10月12日提交的美国临时专利申请号62/571,478的优先权，其全部内容通过引用结合于此。

技术领域

本公开涉及使用纳米复合物交联剂形成的聚合物凝胶，其用于油田应用中的堵水。

背景技术

过量的产水会限制油井或气井的寿命，并且带来技术、经济和环境挑战。产水也是油气田破坏机理(包括积垢、腐蚀、出砂和矿物溶解)中的一个因素。聚合物凝胶已被用于减少油气田的产水。然而，需要改善聚合物热稳定性和抗盐性。

发明内容

在第一个一般方面，纳米复合物包含：金属氧化物，所述金属氧化物包括氧化锆和二氧化钛中的至少一种；以及二维纳米片，所述二维纳米片包括氮化硼和还原的氧化石墨烯中的至少一种。金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至19:1的范围内。在另一个实施方案中，金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至9:1的范围内。

在第二个一般方面，制备纳米复合物包括：形成包含氧化锆纳米颗粒和氧化石墨烯粉末的第一水性分散体，将还原剂与第一水性分散体组合，用微波辐射照射第一水性分散体，从而产生包含氧化锆和石墨烯的第二水性分散体，并且从第二水性分散体中分离纳米复合物，其中纳米复合物包含氧化锆和石墨烯。

在第三个一般方面，聚合物前体溶液包括：包含聚丙烯酰胺和纳米复合物交联剂的分散体，所述纳米复合物交联剂包含金属氧化物和二维纳米片，其中纳米复合物交联剂与聚丙烯酰胺的重量比在1:10至1:20的范围内，并且金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至19:1的范围内。在第三个一般方面的一个实例中，金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至9:1的范围内。

在第四个一般方面，聚合物凝胶包括：用纳米复合物交联的聚丙烯酰胺，所述纳米复合物包含金属氧化物和二维纳米片，其中纳米复合物交联剂与聚丙烯酰胺的重量比在1:10至1:20的范围内，并且金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至19:1的范围内。在第四个一般方面的一个实例中，金属氧化物与二维纳米片的重量比在2:1至9:1的范围内。

第一、第二、第三和第四个一般方面的实施方式可以包括以下特征中的一个或多个。

在一些实施方式中，金属氧化物与二维纳米片的重量比为约19:1。在其他实施方式中，金属氧化物与二维纳米片的重量比为约9:1。金属氧化物可以包括氧化锆，由氧化锆组成，或基本上由氧化锆组成。二维纳米片可以包括还原的氧化石墨烯，由还原的氧化石墨烯组成，或基本上由还原的氧化石墨烯组成。纳米复合物可以包括氧化锆和还原的氧化石墨烯，由氧化锆还和原的氧化石墨烯组成，或基本上由氧化锆还和原的氧化石墨烯组成。

第三个和第四个一般方面中的聚丙烯酰胺的重均分子量通常为约500,000至约550,000道尔顿。

本说明书中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在所附附图和以下描述中给出。根据描述、附图和权利要求，主题的其它特征、方面和优点将会是显而易见的。

附图简述

图1是示出了含有聚合物和纳米复合物交联剂的溶液以及所得的聚合物凝胶的照片。

图2是聚合物凝胶的扫描电子显微镜(SEM)图像。