一种纳米材料及其制备方法和应用与流程

1.本技术涉及一种纳米材料及其制备方法和一种渗吸驱油剂，属于纳米材料技术领域。


背景技术：

2.随着油气勘探开发技术的发展，特别是进入21世纪以来，国内探明的原油地质储量中，低渗透油藏所占的比例越来越大，其中还包括之前低产而关闭的油藏，世界能源危机加重，人们对低渗透油藏的开发也越来越重视。渗透率低、裂缝性非均质性严重、水锁严重、能量传递缓慢是低渗透油藏的几个突出特点，造成了油藏所需的驱替压力也较高。
3.毛管渗吸作用是低渗透、裂缝性油藏重要的水驱机理，如何提高基质渗吸效率已成为提高低渗透油藏水驱开发效率的关键。水力压裂作为提高采收率的一项重要措施，压裂过程中往往会添加表面活性剂等多种化学组分，表面活性剂具有降低粘附功因子、界面张力、润湿反转、乳化等综合作用，可作为提高低渗油藏渗吸效果的促进剂；而随着纳米科技的蓬勃发展，由于纳米材料具有体积小、延展面积大、表面能高等优点，在提高采收率、降压增注、污水处理等油田开发领域受到欢迎。
4.现有渗吸驱油剂大多存在以下问题：(1)制备工艺复杂、不易操作、反应条件相对苛刻；(2)耐温耐盐性差，对地层吸附损耗大；(3)部分性能欠佳，导致渗吸效率不理想。


技术实现要素：

5.为解决上述问题，本发明的一个方面在于提供一种用于低渗油藏压裂、注水压驱用渗吸驱油剂的纳米材料：
6.所述物料a中包含有双键改性的纳米材料、丙烯酰胺类单体和α-烯基磺酸钠；
7.所述双键改性的纳米材料包括双键改性纳米蒙脱土、双键改性纳米二氧化硅和双键的二氧化钛中的至少一种。
8.可选地，所述丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、双丙烯酰胺类中的至少一种；
9.所述马来酸类单体包括马来酸、马来酸酐、甲基马来酸酐、乙基马来酸酐中的至少一种。
10.可选地，所述物料a中还包含有交联剂；
11.可选地，所述交联剂包括n-n亚甲基双丙烯酰胺。
12.可选地，所述物料a中还包含有降粘剂，所述降粘剂包括尿素或硫脲中的至少一种。
13.本发明的另一个方面在于提供该纳米材料的制备方法，包括如下步骤：
14.将物料a加入到马来酸类单体溶液中，除氧，加入引发剂后进行反应得到所述纳米材料。
15.可选地，所述物料a中包含20-30重量份的丙烯酰胺类单体、50-70重量份的α-烯基
磺酸钠、0.01-0.05重量份的双键改性的纳米材料；马来酸类单体溶液中包含50-70重量份的马来酸类单体；
16.可选地，所述物料a中还包含有0.05-0.5重量份的交联剂；
17.可选地，所述物料a中还包含有0.05-0.5重量份的降粘剂；
18.可选地，所述马来酸类单体溶液中马来酸类单体的质量分数为30-50％，马来酸类单体溶液的ph值为6-8；
19.可选地，采用naoh、马来酸类单体溶液的ph。
20.可选地，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠、过硫酸铵中的中的一种。
21.可选地，述加入引发剂的方式为滴加引发剂的溶液，加入引发剂的质量为物料a和马来酸类单体总质量的0.1％～1％；
22.可选地，除氧方式为通氮气15min。
23.可选地，所述加入引发剂后进行反应的条件为温度为70-90℃，搅拌转速200rpm，反应2-4h。
24.本发明的又一个方面提供了一种渗吸驱油剂，所述渗吸驱油剂包含有表面活性剂和上述纳米材料。
25.可选地，所述表面活性剂为聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂；
26.可选地，所述聚氧乙烯醚类非离子型表面活性剂包括烷基酚聚氧乙烯醚、脂肪醇聚氧乙烯醚、椰子油脂肪酸二乙醇酰胺中至少一种；
27.可选地，所述纳米材料与表面活性剂的质量比为1～3:1。
28.本发明还提出了上述渗吸驱油剂在低渗油藏水力压裂、压驱中的应用。
29.可选地，将所述渗吸驱油剂加入水中，在低渗油藏水力压裂、压驱过程中使用；
30.可选地，渗吸驱油剂加入水中的稀释倍数为150-250倍。
31.本发明能够产生的有益效果包括：
32.本技术结合低渗油藏特征，利用纳米材料与表面活性剂的协同作用，开发并优化出一种适用于低渗油藏压裂用渗吸驱油剂，具有良好的自发渗吸能力，能够高效置换低渗油藏基质中的原油，同时可添加到压裂液体系或与压裂技术相结合，从而起到大幅度提高低渗原油采收率的作用。
附图说明
33.图1为sxn-01接触角测试结果图；其中a.处理前、b.浸泡12h、c.浸泡24h；
34.图2为析水率曲线。
具体实施方式
35.下面结合实施例详述本技术，但本技术并不局限于这些实施例。
36.双键改性蒙脱土纳米材料mt230为内蒙古爱牧动物保健品有限公司生产，双键改性二氧化硅购自浙江宇达化工有限公司，双键改性的二氧化钛购自浙江宇达化工有限公司；ha-002和ha-004为两种阴阳离子复配的表面活性剂，购自宁波锋成纳米科技有限公司；实验中使用的岩心材料来自长庆化工集团。实施例中所用的长6区块模拟水的成分为：60000mg/l的nacl和6000mg/l的gacl2混合溶液。其余材料如无特别说明，则均通过商业途
径购买。
37.实施例中的设备如下：油浴搅拌器、三口烧瓶、上海中晨500c表面张力仪、承德金和jyw-200b界面张力仪、渗吸瓶。
38.实施例1
39.制备纳米材料：
40.(1)称取24g的丙烯酰胺、60g的α-烯基磺酸钠、0.03g的mt230、0.144g的硫脲和0.144g的n-n亚甲基双丙烯酰胺(mba)于三口烧瓶中。
41.(2)称取马来酸60g，去离子水360g于烧杯中，温度55℃、转速500rpm搅拌30min以上，用naoh调节马来酸水溶液ph值为7，冷却后倒入步骤(1)中三口烧瓶中，并通氮气15min。
42.(3)称取0.45g过硫酸钾，用30g去离子水溶解后通氮气10min。
43.(4)油浴锅初始温度设置为55℃，转速设置为200rpm，待三口烧瓶中溶液完全溶解后(约30min)，开始滴加引发剂，同时油浴锅温度设置为80℃，在温度升至80摄氏度后开始计时，反应3h结束得到纳米材料。
44.实施例2
45.制备纳米材料：
46.(1)称取24g的丙烯酰胺、60g的α-烯基磺酸钠，0.01g的双键改性二氧化硅、0.144g的尿素和0.144g的n-n亚甲基双丙烯酰胺(mba)于三口烧瓶中。
47.(2)称取马来酸酐45g，去离子水370g于烧杯中，温度55℃、转速500rpm搅拌30min以上，用naoh调节马来酸水溶液ph值为7，冷却后倒入步骤(1)中三口烧瓶中，并通氮气15min。
48.(3)称取0.45g过硫酸钾，用30g去离子水溶解后通氮气10min。
49.(4)油浴锅初始温度设置为55℃，转速设置为200rpm，待三口烧瓶中溶液完全溶解后(约30min)，开始滴加引发剂，同时油浴锅温度设置为80℃，在温度升至80摄氏度后开始计时，反应3h结束得到纳米材料。
50.实施例3
51.制备纳米材料：
52.(1)称取30g的丙烯酰胺、60g的α-烯基磺酸钠0.1g的双键改性的二氧化钛、0.144g的尿素和0.144g的n-n亚甲基双丙烯酰胺(mba)于三口烧瓶中。
53.(2)称取马来酸酐60g，去离子水355g于烧杯中，温度55℃、转速500rpm搅拌30min以上，用naoh调节马来酸水溶液ph值为7左右，冷却后倒入步骤(1)中三口烧瓶中，并通氮气15min。
54.(3)称取0.45g过硫酸钾，用30g去离子水溶解后通氮气10min。
55.(4)油浴锅初始温度设置为55℃，转速设置为200rpm，待三口烧瓶中溶液完全溶解后(约30min)，开始滴加引发剂，同时油浴锅温度设置为80℃，在温度升至80摄氏度后开始计时，反应3h结束得到纳米材料。
56.实施例4
57.将100g实施例1中得到的纳米材料与50g的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺混合，得到渗吸驱油剂sxn-01。
58.实施例5
59.将50g实施例2中得到的纳米材料与50g的椰子油脂肪酸二乙醇酰胺混合，得到渗吸驱油剂sxn-02。
60.实施例6
61.将150g实施例3中得到的纳米材料与50g的脂肪醇聚氧乙烯醚混合，得到渗吸驱油剂sxn-03。
62.渗吸驱油剂性能评价
63.1.表/界面张力
64.分别使用渗吸驱油剂sxn-01、ha-002和ha-004进行表/界面张力测试，测试方法为：(1)测试样品：用长6区块模拟水将sxn-01、ha-002和ha-004低渗油藏渗吸驱油剂稀释200倍，得到待测样品；
65.(2)测定步骤：在25℃条件下用表面张力仪进行测试，连续测量三次取平均值；
66.界面张力：
67.(1)测试样品：用长6区块模拟水将实施例1～3及对比例1～2中的低渗油藏渗吸驱油剂稀释200倍，得到待测样品；
68.(2)测定步骤：在60℃条件下用tx-500型旋转滴界面张力仪，以长6区块原油为油样，连续测量三次取平均值。测试结果如表1所示：
69.表1表/界面张力测试结果
70.样品名称表面张力，mn/m界面张力，mn/mha-00227.410.037sxn-0124.720.0043ha-00433.510.637
71.sxn-01界面活性良好，表面张力＜25mn/m，界面张力达到超低数量级。
72.2.接触角
73.分别使用渗吸驱油剂sxn-01、ha-002和ha-004进行接触角的测试，测试方法为：用长6区块模拟水将sxn-01、ha-002和ha-004低渗油藏渗吸驱油剂稀释200倍，得到待测样品；(1)准备5mm左右厚度的低渗砂岩岩心切片，用砂纸将切面打磨平整后，用酒精和蒸馏水清洗砂岩岩心片，在烘箱中放置一天进行干燥；
74.(2)将岩心片放入长庆原油中，60℃浸泡48h以上进行老化，使其成为油湿表面；
75.(3)取出砂岩岩心片，用纸将表面油擦拭干净，然后浸泡在待测样品中，置于60℃的烘箱中24h，使用克吕士dsa25型接触角测量仪测量岩心片表面、空气、水三相接触角，连续测量三次取平均值。测试结果如图1和表2所示：
76.表2接触角测试结果
[0077][0078]
从实验结果可以看出，原油浸泡老化的岩心片处理后均呈中性润湿，经sxn-01处理后的岩心片接触角＜50
°
，改善润湿效果明显。
[0079]
3.毛管自吸高度
[0080]
分别使用渗吸驱油剂sxn-01、ha-002、ha-004和矿化水进行毛管自吸高度测试，测试方法为：用长6区块模拟水将sxn-01、ha-002和ha-004低渗油藏渗吸驱油剂稀释200倍，得到待测样品。
①
取待测样品加入胭脂红指示剂(添加量为0.01wt％)，保持溶液温度为25
±
0.2℃，将待测溶液倒入比色皿中至顶端边界，将标尺紧贴后壁立于后方；
[0081]
②
将处理好的毛细管竖直放置于比色皿中，使用载玻片保持所有测试用毛细管倾斜角度一致(倾斜角度为垂直放置)，读取记录管中液位高度与比色皿高度的高度差，分别记录毛细管没入液面10min时的液位高度。
[0082]
测试结果如表3所示
[0083]
表3毛管自吸高度测试结果
[0084][0085]
4.乳化性能
[0086]
分别使用渗吸驱油剂sxn-01、ha-002和ha-004进行乳化性能测试，测试方法为：用长6区块模拟水将sxn-01、ha-002和ha-004低渗油藏渗吸驱油剂稀释200倍，得到待测样品；渗吸剂按照与原油同体积1:1放置在带刻度的量筒中，上下倒置跌倒1min后，静置，观察析水情况。
[0087]
如图2所示，三种样品对原油均有一定乳化效果，其中sxn-01》ha-002》ha-004，sxn-01 30min开始析水，乳化效果好，形成的乳状液较稳定。
[0088]
5.渗吸效率
[0089]
分别使用渗吸驱油剂sxn-01、ha-002、ha-004和矿化水进行毛渗吸驱油测试，测试方法为：用长6区块模拟水将sxn-01、ha-002和ha-004低渗油藏渗吸驱油剂稀释200倍，得到
待测样品；(1)岩心准备：将实验岩心钻切并烘干，测定气测渗透率和孔隙度；所有实验岩心抽真空用模拟地层水饱和，用恒压恒速泵驱替5pv以上，测定水相渗透率；接着进行油驱水，将实验岩心驱替至束缚水状态，记录驱出水体积，并测定束缚水下油相渗透率；
[0090]
(2)将实验岩心放入装有待测样品的自吸仪，让岩心自吸排油，记录随时间变化的排油量；当排出油的体积连续72h不再变化，记录总的排油体积，进行自吸效率计算。
[0091]
(3)自吸驱油效率％＝(自吸排油体积/油驱水驱出水体积)
×
100％。测试结果如表4所示。
[0092]
表4渗吸驱油实验列表
[0093][0094]
以上所述，仅是本技术的几个实施例，并非对本技术做任何形式的限制，虽然本技术以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本技术，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本技术技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。