CN102504787A

CN102504787A - 一种新型疏水改性纳米硅材料

Info

Publication number: CN102504787A
Application number: CN2011103113012A
Authority: CN
Inventors: 李晓东; 徐方俊; 刘桂芳; 沈治波; 王俊巍
Original assignee: DAQING OILFIELD SANAM INDUSTRIAL Co; Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Current assignee: DAQING OILFIELD SANAM INDUSTRIAL Co; Daqing Petroleum Administration Bureau; China National Petroleum Corp
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-06-20

Abstract

本发明公开了一种新型疏水改性纳米硅材料，解决了用于提高油田注水纳米二氧化硅材料不能应用于注聚井和三元复合驱注入井的问题；该材料是在水分散型纳米硅中加入无水乙醇，然后滴加纳米硅质量0.5%-2%的硅烷偶联剂乙醇溶液，最后再滴加含量为1%的十八烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液制备而成；该材料可均匀分散到水、异丙醇、乙醇、乙二醇、二甲苯、丙酮等多种溶剂介质中，在岩芯表面形成形成超疏水层，从而起到降压增注效果。

Description

一种新型疏水改性纳米硅材料

技术领域

本发明涉及一种油田用新材料，该新材料应用于注水井、注聚井、三元复合驱注入井中，从而实现增注的目的。

背景技术

国内油田的三元复合驱主要采用氧化解堵技术措施来实现增注目的，有些区域的应用存在有效期短、增注量有限的问题。俄罗斯是最早研究出超亲油纳米二氧化硅并用于提高油田注水开发的国家。其产品是以二氧化硅为主的、粒径5-500nm的白色粉末。这种粉末的颗粒具有可以延展的表面，通过使用新技术使其获得憎水亲油性，从而改变其化学性质，这是用传统的憎水亲油材料所无法达到的。该产品能提高注水量达到配注要求，但产品的价格昂贵，每公斤高达4000-5000元，而且必须使用柴油作为携带液进一步增加了成本，其产品在国内进行了4口注水井现场试验，效果比常规酸化效果好，有效期长达1年以上。胜利油田在2003年也开发出同类产品，其携带液也采用成本较高的柴油，而且现场施工也存在安全隐患。国内和俄罗斯的产品现场试验的成本较高，现场施工存在安全隐患，并且没有应用于注聚井和三元复合驱注入井。

发明内容

本发明的目的是提供一种新型疏水改性纳米硅材料，可有效实现三元复合驱注入井、注聚井及注水井的降压增注。

为实现上述发明目的，本申请采用的技术方案是：一种新型疏水改性纳米硅材料，其制备方法是：在水分散型纳米硅中加入无水乙醇，使纳米硅的浓度达到1%-5%，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加纳米硅质量0.5%-2%的硅烷偶联剂乙醇溶液，该硅烷偶联剂乙醇溶液的浓度为1%，搅拌反应4 小时； pH 值调到8，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加含量为1%的十八烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液10-20ml，并保持恒温45 分钟，然后搅拌反应4-6 小时，得到疏水改性纳米硅乙醇水溶液产物。

本发明的有益效果：本发明的新型疏水改性纳米硅材料，是以单个纳米颗粒为单位，均匀分散到水、异丙醇、乙醇、乙二醇、二甲苯、丙酮等多种溶剂介质中，在溶剂中分散均匀得到的分散液。稳定性好、透明度高，只需简单混合，便可充分分散，并且能在岩芯表面形成相对均匀的膜。在岩芯表面成膜后要有向外伸展的疏水基团，使其具有超疏水性。使用本产品对三元复合驱注入井进行处理，在注入井进行解堵反排后，将纳米硅材料注入。注到地层的纳米硅材料作用到岩石表面，形成超疏水层，从而起到降压增注效果。

附图说明

图1是注三元液压力曲线。

图2是疏水改性纳米硅材料处理岩心三元液压力曲线。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步的说明。

实施例1

将100克水分散型纳米硅（江苏宇通化工公司）加入无水乙醇，使纳米硅浓度达到5%，搅拌30 分钟，升温至45℃，按纳米硅质量2%的比例滴加kh550 型硅烷偶联剂（南京奥诚化工公司）乙醇溶液，该溶液的浓度为1%，搅拌反应4 小时，用NaOH将pH 值调到8后继续搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加含量为1%的十八烷基三甲氧基硅烷（杭州斯隆材料公司）乙醇溶液20ml，并保持恒温45 分钟，然后搅拌反应6小时，得到疏水改性纳米硅乙醇水溶液产物。

下面通过润湿角测定仪对实施例1 的产物在不同浓度时对岩心片的作用测定，确定疏水改性纳米硅材料的润湿效果，具体结果见表1，其中润湿角越大说明疏水改性纳米硅材料对岩芯片疏水改性效果越好。

具体测定条件：岩芯片取自南6-31-检P52天然岩芯；测定仪器为SL200标准型接触角仪***。

测定步骤：

1、样片准备：取天然岩芯制成2×1×0.5cm 样片，1 级抛光；

2、样片处理：将样片浸泡在0.05%-0.4%的疏水改性纳米硅乙醇溶液中1 分钟，取出用水冲洗5 分钟，放入50℃恒温箱中干燥2 小时，备用；

3、接触角测定：将样片放在MODEL C201A 接触角和界面张力仪上，调水平后滴0.5μl，测定润湿角。

表1 实施例1的纳米硅材料采用不同浓度处理岩芯片后的润湿角效果

nm-Si浓度

0.1%

0.15%

0.2%

0.25%

0.3%

0.4%

润湿角（°）

137.29

138.63

140.39

148.65

145.99

142.22

实施例2

将水分散型纳米硅加入无水乙醇，使纳米硅浓度达到1%，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加纳米硅质量0.5%的kh550 型硅烷偶联剂乙醇溶液，搅拌反应4 小时；将pH 值调到8，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加1%含量的十六烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液10ml，并保持恒温45 分钟，然后搅拌反应4小时，得到疏水改性纳米硅乙醇水溶液产物。

实施例3

将水分散型纳米硅加入无水乙醇，使纳米硅浓度达到3%，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加纳米硅质量1%的kh550 型硅烷偶联剂乙醇溶液，搅拌反应4 小时；将pH 值调到8，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加1%含量的十六烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液15ml，并保持恒温45 分钟，然后搅拌反应4小时，得到疏水改性纳米硅乙醇水溶液产物。

实施例4

疏水改性纳米硅降压效果评价：疏水改性纳米硅降压效果，见图1、图2及表2。

评价的测定方法：在岩芯驱替装置中，将岩芯装入岩芯夹持器中，用去离子水在0.2ml/min 恒流条件下测定岩芯的水相渗透率及注入压力。然后以0.2ml/min 的速度注入配制好的三元驱溶液（粘度在30-40mPa.s 之间）10PV，测定注入压力。用次氯酸钠解堵剂解堵后，以0.2ml/min的速度用去离子水进行驱替至pH 值在7-8 之间。以0.2ml/min 的速度注入0.5PV 的乙醇水溶液，再以0.2ml/min 的速度注入浓度0.05%-0.3%的疏水改性纳米硅乙醇水溶液0.5PV，以0.2ml/min 的速度再次注入0.5PV 的乙醇水溶液，并注入1PV 的去离子水。以0.2ml/min 的速度再次注入配制好的三元驱溶液（粘度在30-40mPa.s之间）10PV，测定疏水改性纳米硅乙醇水溶液处理后岩芯再次注三元驱溶液的注入压力，以确定疏水改性纳米硅的降压效果。

天然岩芯疏水改性纳米硅降压效果测定条件：岩芯片取自南6-31-检P52 天然岩芯；其中1注入的是三元复合驱溶液（粘度34.8mPa.s）； 2注入的是聚合物溶液（粘度48.2mPa.s）。

由图1结合图2可以看出：等同条件下进行纳米硅改性前后对比，纳米硅处理后注入三元液的压力降低25%，纳米硅降压的效果显著。

表2 天然岩芯疏水改性纳米硅降压效果

由表2可以看出：从天然岩芯注入三元复合驱溶液或聚合物溶液评价结果证明本发明经疏水改性纳米硅用于油田注入井降低注入压力在20%以上。

Claims

1.一种新型疏水改性纳米硅材料，其制备方法是：在水分散型纳米硅中加入无水乙醇，使纳米硅的浓度达到1%-5%，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加纳米硅质量0.5%-2%的硅烷偶联剂乙醇溶液，该硅烷偶联剂乙醇溶液的浓度为1%，搅拌反应4 小时； pH 值调到8，搅拌30 分钟，升温至45℃，滴加含量为1%的十八烷基三甲氧基硅烷乙醇溶液10-20ml，并保持恒温45 分钟，然后搅拌反应4-6 小时制得。