CN112143475A - 一种高矿化耐受性驱油泡沫体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高矿化耐受性驱油泡沫体系，包括发泡剂、稳定剂和水，所述发泡剂包括苯磺酸钠，所述稳定剂包括改性黑磷纳米片，所述水包括离子水。通过对黑磷纳米片进行PEG改性，利用聚乙二醇本身作为一种非离子型的高分子表面活性剂具有的耐矿化度性质，提高了驱油泡沫体系整体的耐矿化性；PEG包裹在黑磷纳米片表面，覆盖其氧化位点，防止黑磷纳米片被空气中的氧气氧化分解，使其具有长期有效性，提高了驱油泡沫体系的稳定性，同时黑磷纳米片表面的PEG具有亲水基团，可以增加黑磷纳米片的亲水性，使其成为两亲性纳米片，有利于吸附于气液界面稳定液膜；本发明的制备方法程简单可控、试剂用量少、成本低、环境友好。
Description
技术领域
本发明涉及一种泡沫体系及其制备方法，尤其涉及一种高矿化耐受性驱油泡沫体系及其制备方法。
背景技术
内陆国家的油田大都由陆相沉积形成，普遍存在油藏非均质性的问题，再加上长期开采中各种增产措施的使用使得油藏的非均质性进一步增加，导致水驱采收率偏低；有些油田在经过长期水驱开采后，地层中形成了新的优势大孔道，导致注入水在进入地层后很容易沿着大孔道产生突进，不仅使注入水的有效利用率进一步降低，而且低渗区中的残余油依然无法有效驱出。聚合物驱作为一种成熟的三次采油技术，在中高渗透储层应用广泛，并取得了很好的驱油效果预期，但由于聚合物粘度大，使得在低渗透油藏中注入困难而无法得到有效应用。
发明内容
发明目的：本发明的第一目的在于提供一种矿化度耐受性高、稳定性强的驱油泡沫体系；本发明的第二目的在于提供这种驱油泡沫体系的制备方法。
技术方案：本发明的高矿化耐受性驱油泡沫体系，包括发泡剂、稳定剂和水，所述发泡剂包括苯磺酸钠，所述稳定剂包括改性黑磷纳米片，所述水包括离子水。
各组份按质量占比包括苯磺酸钠0.2-0.4wt％、离子水99.60-99.79wt％和改性黑磷纳米片0.002-0.006wt％。
优选地，所述改性黑磷纳米片包括经过PEG修饰后的改性黑磷纳米片，PEG(聚乙二醇)本身作为一种非离子型的高分子表面活性剂具有耐矿化度的性质。
优选地，所述改性黑磷纳米片的尺寸范围包括0.2-2μm。
优选地，发泡剂为不同烷基链长的苯磺酸钠，所述苯磺酸钠的烷基链长包括12-16个碳。
优选地，所述离子水的矿化度包括0-50000ppm，离子水为模拟地层离子水，并根据对应油藏地层水所含盐分配制而成。
本发明所述的高矿化度耐受性驱油泡沫体系的制备方法，包括以下步骤：
(1)将改性黑磷纳米片溶解于水中，制得纳米片溶液；
(2)将纳米片溶液滴入离子水中，制得分散溶液；
(3)在分散溶液中加入苯磺酸钠，搅拌反应后制得最终产物。
优选地，步骤(3)中，所述搅拌包括磁力搅拌，磁力搅拌的时间为5-10min。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：
(1)通过对黑磷纳米片进行PEG改性，利用聚乙二醇本身作为一种非离子型的高分子表面活性剂具有的耐矿化度性质，提高了驱油泡沫体系整体的耐矿化性。
(2)PEG包裹在黑磷纳米片表面，覆盖其氧化位点，防止黑磷纳米片被空气中的氧气氧化分解，使其具有长期有效性，提高了驱油泡沫体系的稳定性。
(3)黑磷纳米片表面的PEG具有亲水基团，，可以增加黑磷纳米片的亲水性，使其成为两亲性纳米片，有利于吸附于气液界面稳定液膜。
(4)本发明的制备方法程简单可控、试剂用量少、成本低、环境友好。
附图说明
图1为本发明泡沫体系所用的改性黑磷纳米片的透射电镜图；
图2为本发明泡沫体系改性黑磷纳米片浓度-泡沫体积图；
图3为本发明泡沫体系改性黑磷纳米片加量-析液半衰期图；
图4为本发明泡沫体系改性黑磷纳米片加量-泡沫半衰期图；
图5为本发明泡沫体系矿化度-泡沫体系发泡体积图；
图6为本发明泡沫体系矿化度-泡沫体系析液半衰期图；
图7为本发明泡沫体系矿化度-泡沫体系泡沫半衰期图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
发明人研究发现，泡沫流体具有可注入性强、选择性封堵、堵高不堵低、堵水不堵油的特点，非常适用于低渗透非均质油藏的封堵调驱开采。室内及矿场实验已经证明，泡沫流体在多孔介质中有较高的阻力因子，在非均质油藏中能够实现对高渗区封堵，改善地层整体非均质性，达到提高采收率的目的。常规液相泡沫体系的起泡性和稳定性主要由选用的起泡剂性能决定，在油藏高温及高矿化度地层水存在的条件下，泡沫极易破灭，封堵和驱油能力降低，封堵强度有限，封堵有效期较短，矿场调驱的效果不理想。据此，高稳定性的泡沫体系成为研究者们的研发重点。
随着纳米技术与材料研究的不断进步，纳米颗粒稳定的泡沫体系受到研究人员的极大关注。纳米颗粒通过不可逆吸附分布在泡沫的气/液膜界面上，在液膜之间形成多层或网状结构，可大大降低液膜破裂的可能性，大幅提高泡沫的稳定性。最近，黑磷纳米材料广受研究者青睐，其在性能和结构上都很像石墨烯，呈现片状网络结构，由于其优异的光热性能和可修饰性被广泛应用于载药和光热治疗。本发明发现了黑磷纳米片的其他用途，通过PEG修饰改性后的黑磷纳米片具有在高矿化度下稳定泡沫的作用。
如图1所示，本发明选用的改性黑磷纳米片呈不规则片状，尺寸分布集中在0.2～2μm。
取出存于氩气中的块状黑磷晶体，轻轻碾碎，称取60mg黑磷粉末置于100ml的除氧去离子水中，然后将除氧去离子水和黑磷放置于烧杯中进行冰浴超声粉碎，持续超声12h，功率选定900w，频率19～23HZ，温度保持4℃以下。超声粉碎结束后，将所得的黑磷溶液转移到离心管中，用1500rmp的转速离心15min，去除未充分剥离的大尺寸黑磷，小心收集上清液，然后将上清液置于离心管中，用7800rmp的转速离心20min，移除上清液，将离心下来的黑磷纳米片溶解在除氧去离子水里留用，置于真空干燥器中低温保存。
称取100mg的聚乙二醇粉末置于100mL的黑磷纳米片溶液中，黑磷纳米片浓度为500μg/mL，将混合溶液低温超声30min后剧烈搅拌反应4h。然后将所得的混合液转移至离心管中，用7800rmp的转速离心20min，去除多余的聚乙二醇，用去离子水清洗两遍。最后将所得的PEG改性黑磷纳米片溶解于去离子水中，置于真空干燥器中保存。
实施例1
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度10000ppm)，然后加入0.3g的十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.3wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.002wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例2
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度10000ppm)，然后加入0.3g的十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.3wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.003wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例3
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度10000ppm)，然后加入0.3g的十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.3wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.004wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例4
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度10000ppm)，然后加入0.3g的十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.3wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.006wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例5
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度10000ppm)，然后加入0.4g的十四烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.4wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.004wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例6
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度10000ppm)，然后加入0.2g的十六烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.2wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.002wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例7
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度20000ppm)，然后加入0.3g的十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.3wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.004wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
实施例8
改性黑磷纳米片溶液滴入模拟地层离子水中(矿化度50000ppm)，然后加入0.3g的十二烷基苯磺酸钠，磁力搅拌10min，制得发泡剂浓度为0.3wt％，改性黑磷纳米片浓度为0.004wt％的发泡体系配方。然后采用Waring-Blender法，在30℃，2700rmp下搅拌3min进行发泡，然后记录发泡体积、析液半衰期和泡沫半衰期。
从图2、图3和图4可以看出，在配方体系的泡沫性能上，随着改性黑磷纳米片浓度的增加，更多的纳米片吸附于气液界面的液膜上，提高了液膜强度，因此泡体积、泡沫稳定性均有增加，尤其是泡沫半衰期增加显著。
从图5、图6和图7可以看出，发泡剂浓度为0.3％，改性黑磷纳米片浓度为0.004％的泡沫体系在不同矿化度水中的发泡及稳泡性能，发泡体积随矿化度的增大降低较少，析液半衰期及泡沫半衰期所受影响也较小，说明配方体系在添加改性黑磷纳米片后具有较好的耐矿化度效果。
Claims (9)
1.一种高矿化耐受性驱油泡沫体系，包括发泡剂、稳定剂和水，其特征在于，所述发泡剂包括苯磺酸钠，所述稳定剂包括改性黑磷纳米片，所述水包括离子水。
2.根据权利要求1所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系，其特征在于，按质量占比包括苯磺酸钠0.2-0.4wt％、离子水99.60-99.79wt％和改性黑磷纳米片0.002-0.006wt％。
3.根据权利要求1或2所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系，其特征在于，所述改性黑磷纳米片包括经过PEG修饰后的改性黑磷纳米片。
4.根据权利要求1或2所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系，其特征在于，所述改性黑磷纳米片的尺寸范围包括0.2-2μm。
5.根据权利要求1或2所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系，其特征在于，所述苯磺酸钠的烷基链长包括12-16个碳。
6.根据权利要求1或2所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系，其特征在于，所述离子水的矿化度包括0-50000ppm。
7.一种权利要求1所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将改性黑磷纳米片溶解于水中，制得纳米片溶液；
(2)将纳米片溶液滴入离子水中，制得分散溶液；
(3)在分散溶液中加入苯磺酸钠，搅拌反应后制得最终产物。
8.根据权利要求7所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述搅拌包括磁力搅拌。
9.根据权利要求8所述的高矿化耐受性驱油泡沫体系的制备方法，其特征在于，所述磁力搅拌的时间为5-10min。
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|---|---|---|---|---|
| CN102746841A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-24 | 中国石油大学(华东) | 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 |
| CN109401742A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-01 | 中国石油大学(华东) | 一种由高矿化度地层水配制而成的耐温耐盐泡沫调驱体系 |
| US20190144280A1 (en) * | 2017-11-07 | 2019-05-16 | Michael Kwabena Opoku | Method of making nanomaterials from a renewable carbon source |
-
2020
- 2020-09-17 CN CN202010978437.8A patent/CN112143475B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102746841A (zh) * | 2012-06-29 | 2012-10-24 | 中国石油大学(华东) | 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 |
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| CN109401742A (zh) * | 2018-11-02 | 2019-03-01 | 中国石油大学(华东) | 一种由高矿化度地层水配制而成的耐温耐盐泡沫调驱体系 |
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| Publication number | Publication date |
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| CN112143475B (zh) | 2022-09-09 |
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