KR20160001564A - Nano particle, method of making the same and method of enhanced oil recovery using the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나노입자, 이의 제조방법 및 이를 이용한 석유증진회수방법에 관한 것이다. The present invention relates to a nanoparticle, a method for producing the same, and a method for recovering and enhancing petroleum using the same.
최근 석유증진회수 분야에서 저류층으로 유체를 유입하여 암석 공극사이에 있는 석유(오일)을 회수하는 기술이 집중적으로 개발되고 있다. In recent years, technologies for recovering oil (oil) between rock gaps by introducing fluid into a reservoir in the field of oil recovery and recovery have been intensively developed.
1차 석유회수를 마친 유전에는 아직 회수되지 않은 오일이 암석의 미세한 공극 사이에 존재하게 된다. 이를 회수하기 위해서 2차 회수를 실시하게 되는데, 유체를 사용하게 되면 미세한 암석 공극 사이에 존재하는 오일의 유동성을 개선하여 1차 회수에서 확보하지 못한 오일의 추가적인 회수가 가능하다.Oil that has not yet been recovered in the oil field after the first oil recovery is present between the fine pores of the rock. If the fluid is used, it is possible to improve the fluidity of the oil present between the fine rock gaps and to recover the oil that could not be secured in the first recovery.
현재 석유증진회수에 이용되는 유체들은 대부분 단순 유체이거나 계면활성제를 함유하는 조성물로 이루어져 있다. 기존 유체 시스템의 성능을 뛰어넘는 새로운 유체가 개발되면 석유회수증진으로 이어질 수 있다.At present, the fluids used for recovery of oil are mostly simple fluids or compositions containing surfactants. Developing new fluids that exceed the performance of existing fluid systems can lead to improved oil recovery.
따라서 본 발명의 목적은 석유회수증진에 유용한 나노입자, 이의 제조방법 및 이를 이용한 석유증진회수방법을 제공하는 것이다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a nano-particle useful for enhancing the recovery of petroleum, a method for producing the same, and a method for recovering and recovering petroleum using the same.
상기 본 발명의 목적은 1nm 내지 80nm의 입경을 가지는 나노입자본체와; 상기 나노입자본체에 코팅되어 있으며 쌍성이온고분자를 포함하는 고분자층을 포함하는 나노입자에 의해 달성된다.The object of the present invention is to provide a nanoparticle body having a particle diameter of 1 nm to 80 nm; And a polymer layer coated on the nanoparticle body and including a bion polymer.
나노입자본체의 입경은 10 내지 50nm이며, 실리카로 이루어질 수 있다.The particle size of the nanoparticle body is 10 to 50 nm and can be made of silica.
상기 고분자층에서, 상기 쌍성이온고분자 중 적어도 일부는 일단은 나노입자본체에 부착되어 있고 타단은 나노입자본체에서 자유롭게 분리되어 있을 수 있다.In the polymer layer, at least a part of the bi-ionic polymer may be attached at one end to the nanoparticle body and the other end may be freely separated from the nanoparticle body.
상기 쌍성이온고분자는 상기 나노입자본체에 헤어리(hairy) 구조로 코팅되어 있을 수 있다.The bion polymer may be coated with a hairy structure on the nanoparticle body.
상기 쌍성이온고분자는 포스포릴콜린(phosporylcholine) 함유 고분자를 포함할 수 있다.The bistable ionic polymer may include a phosporylcholine-containing polymer.
상기 쌍성이온고분자층은, 폴리 2-메타아크릴로릴옥시에틸 포스포릴콜린(2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine)을 포함하며, 상기 쌍성이온고분자층은 상기 나노입자본체의 10중량% 내지 500중량%일 수 있다.Wherein the bion polymeric layer comprises 2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine and the bion polymeric layer may comprise 10% to 500% by weight of the nanoparticle body .
상기 본 발명의 목적은 나노입자의 제조방법에 있어서, 상기 나노입자는 나노입자본체와 상기 나노입자본체에 코팅되어 있으며 쌍성이온고분자를 포함하는 고분자층을 포함하며, 1nm 내지 80nm의 입경을 가지는 나노입자본체를 준비하는 단계와; 상기 나노입자본체 표면에 중합개시사이트를 도입하는 단계와; 상기 중합개시사이트를 이용하여 상기 쌍성이온고분자를 중합하는 단계를 포함하는 것에 의해 달성될 수 있다.It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a nanoparticle, wherein the nanoparticle comprises a nanoparticle body and a polymer layer coated on the nanoparticle body and including a bi-ion polymer, Preparing a particle body; Introducing a polymerization initiating site into the surface of the nanoparticle body; And polymerizing the bi-ionic polymer using the polymerization initiation site.
상기 나노입자본체의 입경은 10 내지 50nm이며, 실리카로 이루어질 수 있다.The particle size of the nanoparticle body is 10 to 50 nm and may be made of silica.
상기 쌍성이온고분자의 중합은 리빙 라디칼 중합방법으로 이루어질 수 있다.The polymerization of the bionic polymer may be performed by a living radical polymerization method.
상기 쌍성이온고분자는 포스포릴콜린(phosporylcholine) 함유 고분자를 포함할 수 있다.The bistable ionic polymer may include a phosporylcholine-containing polymer.
상기 쌍성이온고분자는, 2-메타아크릴로릴옥시에틸 포스포릴콜린(2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine)과 디비닐벤젠(divinly benzene)을 중합하여 얻는 것일 수 있다.The bionic polymer may be obtained by polymerizing 2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine and divinyl benzene.
상기 본 발명의 목적은 석유회수증진 방법에 있어서, 나노입자를 포함하는 나노유체를 준비하는 단계와; 암석의 공극사이로 상기 나노유체를 가하여 상기 암석 내부의 석유를 회수하는 단계를 포함하며, 상기 나노입자는, 1nm 내지 80nm의 입경을 가지는 나노입자본체와; 상기 나노입자본체에 코팅되어 있으며 쌍성이온고분자를 포함하는 고분자층을 포함할 수 있다.It is an object of the present invention to provide a method for enhancing petroleum recovery, comprising: preparing a nanofluid containing nanoparticles; And recovering petroleum in the rock by adding the nanofluid to the space between the rocks, wherein the nanoparticle comprises: a nanoparticle body having a particle diameter of 1 nm to 80 nm; And a polymer layer coated on the nanoparticle body and including a bistable ionic polymer.
나노입자본체의 입경은 10 내지 50nm이며, 실리카로 이루어진 것일 수 있다.The particle size of the nanoparticle body is 10 to 50 nm and may be composed of silica.
상기 쌍성이온고분자 중 적어도 일부는 일단은 나노입자본체에 부착되어 있고 타단은 나노입자본체에서 자유롭게 분리되어 있는 것일 수 있다.At least a part of the bi-ionic polymer may be attached to the nanoparticle body at one end and freely separated from the nanoparticle body at the other end.
상기 쌍성이온고분자는 상기 나노입자본체에 헤어리(hairy) 구조로 코팅되어 있는 것일 수 있다.The bi-ionic polymer may be coated with a hairy structure on the nanoparticle body.
상기 쌍성이온고분자는 포스포릴콜린(phosporylcholine) 함유 고분자를 포함하는 것일 수 있다.The bi-ionic polymer may be one comprising a phosporylcholine-containing polymer.
상기 나노유체는 상기 나노입자와 물을 포함하며, 상기 나노입자는 0.01중량% 내지 10중량%인 것일 수 있다.The nanofluid may include the nanoparticles and water, and the nanoparticles may be 0.01 wt% to 10 wt%.
상기 암석 표면의 대전 상태를 조사하는 단계와; 상기 조사 결과에 따라 상기 나노유체의 pH를 조절하는 단계를 더 포함할 수 있다. Examining a charged state of the rock surface; And adjusting the pH of the nanofluid according to the result of the investigation.
본 발명에 따르면 석유회수증진에 유용한 나노입자, 이의 제조방법 및 이를 이용한 석유증진회수방법이 제공된다. According to the present invention, there is provided a nanoparticle useful for enhancing the recovery of petroleum, a method for producing the same, and a method for recovering and recovering petroleum using the same.
도 1은 본 발명에 따른 나노입자를 나타낸 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 나노입자의 제조방법을 나타낸 것이고,
도 3은 본 발명에 따른 나노입자를 이용한 석유증진회수방법을 나타낸 것이고,
도 4는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 나노입자의 TEM 이미지이고,
도 5는 본 발명의 실험예에 따라 제조된 나노입자의 TGA 분석결과이고,
도 6은 본 발명의 실험예에 따라 제조된 나노입자의 계면장력을 나타낸 것이고,
도 7은 본 발명의 실험예에 사용된 잔류오일 회수 실험 장비를 나타낸 것이고,
도 8은 본 발명의 실험예에 따른 잔류 오일 회수 실험의 오일 회수율을 나타낸 것이고,
도 9는 본 발명의 실험예에 따른 잔류 오일 회수 실험의 압력변화를 나타낸 것이다.Figure 1 shows nanoparticles according to the invention,
FIG. 2 shows a method for producing nanoparticles according to the present invention,
FIG. 3 shows a method for recovering and recovering petroleum using nanoparticles according to the present invention,
4 is a TEM image of nanoparticles prepared according to the experimental example of the present invention,
5 is a TGA analysis result of the nanoparticles prepared according to the experimental example of the present invention,
6 shows the interfacial tension of the nanoparticles prepared according to the experimental example of the present invention,
FIG. 7 shows a residual oil recovery experiment equipment used in the experimental example of the present invention,
FIG. 8 shows the oil recovery rate in the residual oil recovery test according to the experimental example of the present invention,
FIG. 9 shows the pressure change in the experiment for recovering the residual oil according to the experimental example of the present invention.
본 발명에 따른 나노입자(10)는 도 1과 같이 나노입자본체(11)와 고분자층(12)으로 이루어져 있다.The
나노입자본체(11)의 입경은 1nm 내지 80nm이며, 10nm 내지 50nm일 수 있다. 더 좋게는 10nm 내지 30nm일 수 있다. 나노입자본체(11)의 입경이 크면 암석의 공극사이에서의 유동성이 문제될 수 있다. 나노입자본체(11)의 입경이 작으면 유동성에서는 유리하나 제조과정이 어렵게 된다.The particle size of the
나노입자본체(11)의 형상은 구형, 찌그러진 구형, 육면체 등 다양할 수 있다. 재질은 실리카나 산화티타늄 등일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.The shape of the
고분자층(12)은 쌍성이온고분자를 포함한다. 쌍성이온고분자는 단일 고분자내에 음이온과 양이온을 모두 가지는 고분자이다. 본 발명에 사용될 수 있는 쌍성이온고분자는 폴리 2-메타아크릴로릴옥시에틸 포스포릴콜린(poly(2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine, 폴리(MPC)) 및/또는 베타인기(betain)을 포함하는 폴리머일 수 있다. 베타인기를 포함하는 폴리머는 폴리카르복시베타인계(Polycarboxybetaines), 폴리설포베타인계(polysulfobetaines) 및/또는 폴리포스포베타인계(polyphosphobetaines)일 수 있다.
The
본 발명의 쌍성이온고분자는 특히, 포스포릴콜린기를 포함하는 포스포릴콜린기 함유 단량체를 사용할 수 있으며, 포스포릴콜린 단량체와 공중합을 통하여 다른 구조의 고분자로 적절히 변형될 수 있다.The bisphenol polymer of the present invention can use a phospholylcholine group-containing monomer containing a phospholylcholine group, and can be appropriately modified into a polymer having a different structure through copolymerization with a phosphorylcholine monomer.
포스포릴콜린 단량체를 사용할 경우 단량체는 나노입자본체(11)의 10중량% 내지 200중량% 사용될 수 있다. 또한 폴리(MPC)를 사용하는 경우 폴리(MPC)는 나노입자본체(11)의 10중량% 내지 500중량% 사용될 수 있다.When a phosphorylcholine monomer is used, the monomer may be used in an amount of 10% to 200% by weight of the
고분자층(12)의 고분자 중 적어도 일부는 도 1과 같이 일단은 나노입자본체(11)에 고정되어 있고 다른 타단은 나노입자본체(11)로부터 자유롭게 분리되어 있다. 이러한 구조를 헤어리 구조(hairy structure)라고 한다.At least a part of the polymer in the
이상과 같은 나노입자(10)는 암석 내 공극에서 유동성이 우수하여 석유증진회수 성능이 우수한데, 그 이유는 다음과 같다.The
먼저 나노입자(10)는 입자크기가 암석공극보자 작기 때문에 공극 사이를 자유롭게 움직인다. 다음으로 고분자 내에 있는 음이온과 양이온이 암석표면에 대하여 반발력을 발현한다. 또한 헤어리 구조로 인한 입체장애효과로 인해 암석표면과의 접착이 최소화된다.First, the
다른 실시예에서는 나노입자(10)에 자성층이나 형광층을 도입하여 나노입자(10)의 위치추적을 통해 석유의 위치 및 회수과정을 모니터링할 수도 있다.In another embodiment, a magnetic layer or a fluorescent layer may be introduced into the
본 발명에 따른 나노입자(10)는 석유회수증진 외에도 수처리나 화장품 등의 수분 증발 제어 등에 활용될 수 있다.
The
다음으로 본 발명에 따른 나노입자(10)의 제조방법을 설명한다.Next, a method for producing the
도 2를 참조하면 먼저 나노입자본체(11)에 중합개시사이트(13)를 도입한다. 중합개시사이트(13)는 리빙 라디칼 중합반응의 개시를 위한 것으로 다양한 방법으로 마련될 수 있다. 중합개시사이트(13)는 나노입자본체(11)의 표면에 산점 분포된다.Referring to FIG. 2, the
다음으로 쌍성이온단량체를 도입하여 중합개시사이트(13)로부터 중합되도록 한다. 쌍성이온단량체는 중합개시사이트(13)로부터 중합이 개시되기 때문에 자연스럽게 고분자 사슬이 헤어리 구조를 형성된다.Next, the
중합과정에서는 필요에 따라 촉매나 가교제를 사용할 수 있으며 가교제로는 디비닐벤젠(divinyl benzene)을 사용할 수 있다. 디비닐벤젠은 나노입자본체(11)에 대하여 0.1중량% 내지 50중량% 사용할 수 있다.
In the polymerization process, a catalyst or a crosslinking agent can be used if necessary, and divinyl benzene can be used as a crosslinking agent. The divinylbenzene may be used in an amount of 0.1 wt% to 50 wt% with respect to the
나노입자(10)를 이용한 석유증진회수를 도 3을 참조하여 설명한다. The recovery of the petroleum using the
암석 내에는 미회수 석유가 존재하며, 이는 나노입자(10)를 포함하는 나노유체(30)를 이용하여 회수할 수 있다. Unrecovered petroleum is present in the rock, which can be recovered using the nanofluid 30 containing the
나노유체(30)는 물과 나노입자(10)를 포함하며 나노입자(10)는 0.01% 내지 10중량%일 수 있다. 이 외에 나노유체(30)는 첨가제나 물성조절제를 포함할 수 있으며, 예를 들어 pH 조절제를 포함할 수 있다.The nanofluid 30 may comprise water and
석유증진회수는 나노유체(30)를 암석의 공극에 가하여 이루어진다. 나노유체(30)가 공극 사이를 밀고 나가면 공극 내에 있던 오일이 밀려서 암석 외부로 배출되는 것이다.The petroleum enhancement recovery is accomplished by applying the nanofluid 30 to the pores of the rock. When the nanofluid 30 pushes between the pores, the oil in the pores is pushed out and discharged to the outside of the rock.
나노유체(30)는 나노입자(10)를 포함하고 있는데, 앞에서 설명한 바와 같이 나노입자(10)는 암석 공극 내에서 유동성이 우수하기 때문에 석유증진회수 효율이 향상된다. 또한 회수과정에서 나노유체(30) 중의 나노입자(10)가 오일 상에 흡착하여 에멀젼상을 형성하여 저류층에서 오일 조성물의 유동성이 증진될 것으로도 기대된다.The nanofluid 30 includes
한편, 암석공극의 표면은 대부분 음이온으로 대전되어 있지만 종류에 따라 양이온으로 대전될 수도 있다. 암석이 음이온성인 경우 쌍성이온 나노입자를 함유하는 나노유체(30)의 pH가 높으면 증진효율이 향상되고, 암석이 양이온성이 경우 나노유체(30)의 pH가 낮으면 증진효율이 향상되어, 전 pH 영역에서 응용될 수 있다.On the other hand, although the surface of the rock cavity is mostly charged with anion, it may be charged with a cation depending on the kind. When the rock is anionic, the enhancement efficiency is improved when the pH of the nanofluid 30 containing the binary ion nanoparticles is high. When the pH of the nanofluid 30 is low when the rock is cationic, the enhancement efficiency is improved, pH range.
따라서 암석이 음이온성인지 양이온성인지 대전상태를 조사하고 나노유체(30)의 pH를 조절하는 과정을 거친 후 나노유체(30)를 암석 공급에 가할 수 있다. 나노유체(30)의 pH 조절은 통상적인 pH 조절제 (HCl 또는 NaOH 등)를 사용하여 수행할 수 있다.
Therefore, nanofluids (30) can be added to the rock supply after investigating the anionic or cationic geotransformation of the rocks and adjusting the pH of the nanofluids (30). The pH of the nanofluid 30 can be adjusted using a conventional pH adjusting agent (such as HCl or NaOH).
이하 실험예를 통해 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of examples.
<실시예 1-1> 나노입자 제조 - 실리카 입자표면에 아민기 도입≪ Example 1-1 > Production of nanoparticles - Introduction of amine groups onto the surface of silica particles
실리카는 Ludox CL-X를 알드리치(Aldrich)에서 구입하여 사용하였다. 평균입경은 22 nm이고 표면전위는 -40 mV이며 안정화 이온으로 Na 이온을 사용하였다. 수상에 분산된 형태이고 농도는 45중량%이다. Silica was purchased from Ludox CL-X from Aldrich. The average particle size was 22 nm, the surface potential was -40 mV, and Na ions were used as stabilizing ions. It is in a form dispersed in an aqueous phase and has a concentration of 45% by weight.
먼저, 실리카 분산액을 실온에서 감압 증발시켜 파우더 형태로 전환하였다. 얻어진 실리카 분말은 톨루엔에 35℃에서 10분간 초음파를 조사하여 재분산하였다. 실리카 입자의 농도는 3중량%로 고정하였다. First, the silica dispersion was converted to powder form by evaporation under reduced pressure at room temperature. The obtained silica powder was redispersed in toluene by irradiation with ultrasonic waves at 35 占 폚 for 10 minutes. The concentration of the silica particles was fixed at 3% by weight.
이어서, 아민기를 도입하기 위하여 실리카 입자의 무게 대비 150%의 3-아민프로필트리에톡시실란(3-aminpropyltriethoxysilane)을 추가하여 110℃에서 8시간 동안 실리카 표면에 히드록시기와 반응시켰다. 아민기가 도입된 실리카입자는 반복적인 원심분리를 통하여 세정 및 회수하였다.
Next, 150% of 3-aminopropyltriethoxysilane was added to the silica particles in order to introduce the amine group, and the silica surface was reacted with the hydroxyl group at 110 DEG C for 8 hours. The silica particles with amine groups were washed and recovered by repeated centrifugation.
<실시예 1-2> 나노입자 제조 - 실리카 입자 표면에 중합개시 사이트도입≪ Example 1-2 > Production of nanoparticles - Introduction of a polymerization initiating site to the surface of silica particles
실리카 입자에 리빙 라디칼 중합반응의 중합 개시 사이트를 도입하기 위하여, 실리카 입자의 표면에 도입된 아민기와 트리클로로아세틸 이소시아네이트(trichloroacetyl isocyanate)의 축합반응을 진행하였다. 이를 위하여 아민기를 함유하는 실리카 분말을 톨루엔에 35℃에서 10분간 초음파를 조사하여 재분산하였다. Condensation reaction of trichloroacetyl isocyanate with an amine group introduced on the surface of the silica particles was carried out in order to introduce the polymerization initiation site of the living radical polymerization reaction into the silica particles. For this purpose, the silica powder containing amine groups was redispersed in toluene by irradiation with ultrasonic waves at 35 占 폚 for 10 minutes.
실리카 입자의 농도는 3 중량%로 고정하였다. 이어서, 분산된 실리카입자의 무게 대비 80%의 트리클로로아세틸 이소시아네이트를 디부틸틴 디라우레이트(dibutyltin dilaurate) 촉매와 함께 도입한 후 80℃에서 8시간 동안 교반시킴으로써, 표면에 트리클로로아세틸을 함유하는 실리카 입자를 합성하였다. 트리클로로아세틸기가 도입된 실리카입자는 반복적인 원심분리를 통하여 세정 및 회수하였다.
The concentration of the silica particles was fixed at 3% by weight. Subsequently, trichloroacetyl isocyanate in an amount of 80% based on the weight of the dispersed silica particles was introduced together with a dibutyltin dilaurate catalyst, and the mixture was stirred at 80 DEG C for 8 hours to obtain a solution containing trichloroacetyl Silica particles were synthesized. The silica particles having trichloroacetyl groups introduced therein were washed and recovered through repetitive centrifugation.
<실시예 1-3> 나노입자 제조 - 표면중합을 이용한 poly(MPC) 박막층 도입<Example 1-3> Preparation of nanoparticles - Introduction of poly (MPC) thin film layer by surface polymerization
표면에 중합개시사이트를 보유하고 있는 실리카입자는 에탄올에 재분산하였다. 이 때 실리카입자의 농도는 6중량%로 고정하였다. The silica particles having the polymerization initiating site on the surface were redispersed in ethanol. At this time, the concentration of the silica particles was fixed to 6% by weight.
이어서, 실리카 분산액에 단량체인 MPC(2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine)와 가교제인 DVB(divinylbenzene)를 투입하였다. DVB의 농도는 MPC 대비 10중량%였다. 전체 단량체의 함량은 300%까지 변화시켰다. 촉매는 Mo(CO)6를 이용하였고 전제 중량대비 0.05 중량% 투입하였다. Then, a monomer MPC (2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine) and a crosslinking agent DVB (divinylbenzene) were added to the silica dispersion. The concentration of DVB was 10% by weight based on MPC. The total monomer content was varied up to 300%. Mo (CO) 6 was used as a catalyst and 0.05 wt% of the catalyst was added to the total weight.
반응기에 아르곤을 주입하여 산소를 제거한 후, 70℃에서 12시간 동안 고분자 중합반응을 실시하여, 최종적으로 쌍성 고분자가 표면에 코팅된 실리카 나노입자를 합성하였다.
After argon was injected into the reactor to remove oxygen, polymeric polymerization was carried out at 70 ° C for 12 hours to finally synthesize silica nanoparticles having a surface coated with a binary polymer.
<비교예 1> 표면이 개질되지 않은 실리카 입자의 제조≪ Comparative Example 1 > Preparation of silica particles without surface modification
표면에 도입된 쌍성이온 고분자의 효과를 비교하기 위하여, 실리카 입자만을 이용하여 수용액을 제조하였다. 제조방법은 Ludox CL-X를 농도별로 희석하여 수용액을 제조하였다.
In order to compare the effect of the binary ionic polymer introduced on the surface, an aqueous solution was prepared using only silica particles. Ludox CL-X was diluted by concentration to prepare an aqueous solution.
<실험예 2> 물성 분석≪ Experimental Example 2 > Property analysis
실리카 나노입자의 표면에 poly (MPC)가 화학적으로 코팅된 나노입자의 모폴로지는 전자투과현미경 (TEM) 분석을 이용하여 확인하였다 (도 4). The morphology of nanoparticles in which poly (MPC) was chemically coated on the surface of silica nanoparticles was confirmed using an electron transmission microscope (TEM) analysis (FIG. 4).
1nm 내지 5nm 두께로 고분자 박막층이 균일하게 실리카 입자의 표면에 형성되었음을 확인하였다. It was confirmed that the polymer thin film layer was uniformly formed on the surface of the silica particles with a thickness of 1 nm to 5 nm.
MPC 양에 따른 코팅효율을 검증하기 위하여 TGA 분석을 실시하였다 (도 5). 그 결과, MPC의 도입량이 증가함에 따라 형성되는 poly(MPC)의 함량이 증가됨을 확인하였다. 전체적으로 poly (MPC)의 코팅량은 실리카 무게 대비 18% 대에서 검출되었다. TGA analysis was performed to verify the coating efficiency according to the amount of MPC (FIG. 5). As a result, it was confirmed that the content of poly (MPC) formed as the amount of MPC introduced increased. Overall, the coating amount of poly (MPC) was detected at 18% of the weight of silica.
물/n-decane 계면장력을 측정하여, poly (MPC)의 도입에 의한 계면장력의 저하를 확인하였다(도 6). 계면장력이 저하되면 나노유체와 암석과의 상호작용이 감소하여 나노유체의 유동성이 향상된다.The interfacial tension of water / n-decane was measured, and deterioration of interfacial tension by introduction of poly (MPC) was confirmed (Fig. 6). When the interfacial tension is lowered, the interaction between the nanofluid and the rock is reduced, thereby improving the fluidity of the nanofluid.
이상의 결과로부터, 실리카에 쌍성이온 고분자의 도입이 성공적으로 이루어졌고, 수상을 기반으로 하는 나노유체는 물분자의 극성을 저하시키는 효과가 있음을 확인하였다.
From the above results, it was confirmed that the introduction of the binary ionic polymer into silica was successful, and that the water-based nanofluid had the effect of lowering the polarity of the water molecule.
<실시예 3> 유사 암석을 통한 잔류오일 회수실험Example 3: Retention of oil residue through petrography
유사 암석을 통한 잔류오일 회수실험은 세 가지 방법으로 진행되었다 (표 1 참조). 즉, (a) 초기에는 물을 흘려보내다가 이어서 순수한 실리카를 함유하는 나노유체를 흘려보내는 측정법, (b) 순수한 실리카를 함유하는 나노유체를 지속적으로 흘려보내는 측정법, (c) poly (MPC)가 표면 코팅된 실리카 나노입자를 함유하는 나노유체를 지속적으로 흘려보내는 측정법을 통하여 암석공극 사이로 나노유체의 유동성 테스트를 수행하였다. The residual oil recovery experiment through the similar rocks proceeded in three ways (see Table 1). (B) a measurement method in which nanofluids containing pure silica are continuously flowed; (c) a method in which poly (MPC) is used as a starting material; The fluidity test of nanofluids between rock pores was carried out by continuously flowing nanofluids containing surface-coated silica nanoparticles.
나노유체에서 나노입자의 함량은 0.1중량%로 고정하였다. 이 실험법에 적용한 공정도, 실험기기, 유사암석에 대한 이미지는 도 7에 나타내었다. 사용된 나노입자는 실험예 1에서 단량체 100 중량%를 사용한 것이다. The content of nanoparticles in the nanofluid was fixed at 0.1 wt%. The process charts applied to this experimental method, the experimental equipment, and images of the similar rocks are shown in Fig. The nanoparticles used were 100% by weight of monomers in Experimental Example 1.
(단, PV는 유사암석의 pore volume 이다)(Note that PV is the pore volume of similar rocks)
도 8에 유사 암석을 통한 잔류오일 회수율을 측정한 결과를 나타내었다. 실험에서는 오일을 사용하지는 않았지만 암석공극을 통과한 나노유체의 비율을 잔류오일 회수율로 나타내었다.FIG. 8 shows the result of measuring the residual oil recovery rate through a similar rock. In the experiment, the ratio of the nanofluids that passed through the rock pore, although not using oil, was expressed as the residual oil recovery.
측정결과 물과 개질 안 된 입자를 사용한 시스템 (a)가 가장 저조한 회수율을 보였다. 반면, 쌍성이온 고분자로 코팅된 나노입자를 사용한 시스템(c)가 가장 높은 회수율을 나타내었다.As a result, the system (a) using water and unmodified particles showed the lowest recovery rate. On the other hand, the system (c) using nanoparticles coated with a bion polymer showed the highest recovery rate.
도 9는 공극을 통한 압력의 변화 관찰을 나타낸 것으로, 잔류오일 회수 실험과 유사한 결과를 나타내었다. 즉, 시스템(a)가 가장 높은 압력을 나타내었고 시스템 (c)가 가장 낮은 압력을 보여주었다. 이는 본 발명의 나노유체의 공극 내에서의 우수한 유동성을 증명하는 것이다.
Figure 9 shows the observation of the change in pressure through the pore, showing similar results to the residual oil recovery experiment. That is, system (a) showed the highest pressure and system (c) showed the lowest pressure. This demonstrates the excellent fluidity in the pores of the nanofluids of the present invention.
<실시예 4> 다른 입경을 지니는 나노유체의 유동성 확인<Example 4> Confirmation of fluidity of nanofluids having different particle diameters
나노입자의 입자크기 효과를 확인하기 위하여, 유사 암석을 이용한 잔유오일 회수 실험을 실시하였다. Poly (MPC)가 코팅된 100nm 및 500nm 크기의 실리카입자를 각각 합성하고 이를 함유하는 나노유체를 제조하고 유동성 테스트를 실시하였다. 실험 결과, 잔류오일 회수에 실패하였다. 이는 큰 입경을 지니는 나노입자가 암석포어를 막기 때문으로 사료된다.
In order to confirm the particle size effect of the nanoparticles, residual oil recovery experiment using similar rocks was carried out. Poly (MPC) - coated 100 nm and 500 nm silica particles were synthesized, nanofluids containing them were prepared, and fluidity tests were conducted. As a result of the test, the residual oil recovery failed. It is thought that this is because the nanoparticles with large particle diameter block the rock pore.
전술한 실시예들은 본 발명을 설명하기 위한 예시로서, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형하여 본 발명을 실시하는 것이 가능할 것이므로, 본 발명의 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.
The above-described embodiments are illustrative of the present invention, and the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the present invention as defined by the appended claims.
Claims (18)
상기 나노입자본체에 코팅되어 있으며 쌍성이온고분자를 포함하는 고분자층을 포함하는 나노입자.A nanoparticle body having a particle diameter of 1 nm to 80 nm;
A nanoparticle coated on the nanoparticle body and comprising a polymer layer comprising a bionic polymer.
나노입자본체의 입경은 10 내지 50nm이며,
실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노입자.The method of claim 1,
The particle size of the nanoparticle body is 10 to 50 nm,
Silica. ≪ / RTI >
상기 고분자층에서,
상기 쌍성이온고분자 중 적어도 일부는 일단은 나노입자본체에 부착되어 있고 타단은 나노입자본체에서 자유롭게 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
In the polymer layer,
Wherein at least a part of the bi-ionic polymer is attached to the nanoparticle body at one end and freely separated from the nanoparticle body at the other end.
상기 쌍성이온고분자는 상기 나노입자본체에 헤어리(hairy) 구조로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 나노입자. 4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the bion polymer is coated on the body of the nanoparticle with a hairy structure.
상기 쌍성이온고분자는 포스포릴콜린(phosporylcholine) 함유 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Wherein the bion polymer comprises a phosporylcholine-containing polymer.
상기 쌍성이온고분자층은,
폴리 2-메타아크릴로릴옥시에틸 포스포릴콜린(2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine)을 포함하며,
상기 쌍성이온고분자층은 상기 나노입자본체의 10중량% 내지 500중량%인 것을 특징으로 하는 나노입자.6. The method of claim 5,
The bi-polar polymer layer may be formed by,
Poly-2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine,
Wherein the bion polymeric layer comprises 10 wt% to 500 wt% of the nanoparticle body.
상기 나노입자는 나노입자본체와 상기 나노입자본체에 코팅되어 있으며 쌍성이온고분자를 포함하는 고분자층을 포함하며,
1nm 내지 80nm의 입경을 가지는 나노입자본체를 준비하는 단계와;
상기 나노입자본체 표면에 중합개시사이트를 도입하는 단계와;
상기 중합개시사이트를 이용하여 상기 쌍성이온고분자를 중합하는 단계를 포함하는 나노입자의 제조방법.In the method for producing nanoparticles,
Wherein the nanoparticle comprises a nanoparticle body and a polymer layer coated on the nanoparticle body and comprising a bion polymer,
Preparing a nanoparticle body having a particle size of 1 nm to 80 nm;
Introducing a polymerization initiating site into the surface of the nanoparticle body;
And polymerizing the bi-ionic polymer using the polymerization initiation site.
상기 나노입자본체의 입경은 10 내지 50nm이며,
실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.8. The method of claim 7,
The particle size of the nanoparticle body is 10 to 50 nm,
Silica. ≪ / RTI >
상기 쌍성이온고분자의 중합은 리빙 라디칼 중합방법으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.9. The method according to any one of claims 7 to 8,
Wherein the polymerization of the bionic ion polymer is performed by a living radical polymerization method.
상기 쌍성이온고분자는 포스포릴콜린(phosporylcholine) 함유 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.9. The method according to any one of claims 7 to 8,
Wherein the bi-ionic polymer comprises a phosporylcholine-containing polymer.
상기 쌍성이온고분자는,
2-메타아크릴로릴옥시에틸 포스포릴콜린(2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine)과 디비닐벤젠(divinly benzene)을 중합하여 얻는 것을 특징으로 하는 나노입자의 제조방법.11. The method of claim 10,
The bi-ionic polymer may include,
Wherein the polymer is obtained by polymerizing 2-methacrylolyloxyethyl phosporylcholine and divinyl benzene.
나노입자를 포함하는 나노유체를 준비하는 단계와;
암석의 공극사이로 상기 나노유체를 가하여 상기 암석 내부의 석유를 회수하는 단계를 포함하며,
상기 나노입자는,
1nm 내지 80nm의 입경을 가지는 나노입자본체와;
상기 나노입자본체에 코팅되어 있으며 쌍성이온고분자를 포함하는 고분자층을 포함하는 석유회수증진방법.In the method for promoting the recovery of oil,
Preparing a nanofluid comprising nanoparticles;
And recovering the petroleum within the rock by applying the nanofluid to the spaces between the rocks,
The nano-
A nanoparticle body having a particle diameter of 1 nm to 80 nm;
And a polymer layer coated on the nanoparticle body and including a bion polymer.
나노입자본체의 입경은 10 내지 50nm이며,
실리카로 이루어진 것을 특징으로 하는 석유회수증진방법.The method of claim 12,
The particle size of the nanoparticle body is 10 to 50 nm,
Silica. ≪ / RTI >
상기 쌍성이온고분자 중 적어도 일부는 일단은 나노입자본체에 부착되어 있고 타단은 나노입자본체에서 자유롭게 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 석유회수증진방법. 14. The method according to any one of claims 12 and 13,
Wherein at least a part of the bi-ionic polymer is attached to the nanoparticle body at one end and freely separated from the nanoparticle body at the other end.
상기 쌍성이온고분자는 상기 나노입자본체에 헤어리(hairy) 구조로 코팅되어 있는 것을 특징으로 하는 석유회수증진방법. 14. The method according to any one of claims 12 and 13,
Wherein the bion polymer is coated on the body of the nanoparticle with a hairy structure.
상기 쌍성이온고분자는 포스포릴콜린(phosporylcholine) 함유 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 석유회수증진방법.14. The method according to any one of claims 12 and 13,
Wherein the bi-ionic polymer comprises a phosporylcholine-containing polymer.
상기 나노유체는 상기 나노입자와 물을 포함하며,
상기 나노입자는 0.01중량% 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 석유회수증진방법.14. The method according to any one of claims 12 and 13,
Wherein the nanofluid comprises the nanoparticles and water,
Wherein the nanoparticles are present in an amount of 0.01 wt% to 10 wt%.
상기 암석 표면의 대전 상태를 조사하는 단계와;
상기 조사 결과에 따라 상기 나노유체의 pH를 조절하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 석유회수증진방법.
18. The method of claim 17,
Examining a charged state of the rock surface;
And adjusting the pH of the nanofluid according to the result of the investigation.
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