一種封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于三次采油中的化學(xué)驅(qū)油劑領(lǐng)域，涉及一種封端聚醚改性的納米二氧化 硅驅(qū)油劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的飛速發(fā)展，原油的需求量越來越大，原油已成為制約我國經(jīng)濟(jì)發(fā) 展的一個重要因素。油藏在經(jīng)歷了一次采油和二次采油后，仍然有大量的剩余油在地層中 無法被開采出來。在這種情況下，三次采油逐漸成為應(yīng)用廣泛，提高采收率的一種采油方 式。特別在我國，目前三次采油已成為老油田降低含水、提高原油采收率的主要措施之一。 影響原油采收率有兩個主要因素，一個是波及系數(shù)，另外一個是洗油效率。
[0003]聚合物驅(qū)油可以通過提尚注入液的粘度，提尚波及系數(shù)，從而達(dá)到提尚米收率的 目的。中國專利CN1152587A公開了一種聚合物驅(qū)油劑的制備方法，該方法制得的均相復(fù)合 驅(qū)油劑溶液在低濃度下有顯著的增粘效果。中國專利CN1611562A公開了一種三元聚合物驅(qū) 油劑及其制備方法和應(yīng)用，該發(fā)明的三元聚合物驅(qū)油劑可有效提高采油過程中驅(qū)油劑的抗 溫和耐鹽性能。但是，聚合物驅(qū)油劑只能采出剩余油中的可動油，對其中的不動油沒有作 用。而表面活性劑可以降低油水間的界面張力，降低殘余油的滯留力，可以通過提高洗油效 率來提高原油的采收率。中國專利CN1327026A公開了一種含長碳鏈脂肪酰胺改性的木質(zhì)素 磺酸鹽的化學(xué)驅(qū)油劑，提供一種含長碳鏈脂肪酰胺的木質(zhì)素磺酸鹽的化學(xué)驅(qū)油劑，可以使 原油-水具有寬濃度范圍內(nèi)的超低界面張力。中國專利CN1352224A公開了一種高效率驅(qū)油 劑，其主要由辛基苯磺酸鈉陰離子表面活性劑、表面活性劑助劑、表面活性劑增效劑、表面 活性劑增溶劑組成，能明顯地降低稠油的結(jié)構(gòu)粘度，降低油水界面張力，提高洗油效率，從 而提高采收率。但表面活性劑在地層吸附滯留量大，成本較高，從而限制了其應(yīng)用。文獻(xiàn)《聚 合物/甜菜堿表面活性劑提高水驅(qū)后殘余油采收率研究》（中國石油大學(xué)學(xué)報，2007,31(6): 74-78)提到，聚合物/表面活性劑復(fù)合驅(qū)油劑，雖然可以結(jié)合兩者的優(yōu)點(diǎn)來提高采油效率， 但聚合物/表面活性劑復(fù)合驅(qū)油劑對表面活性劑的選擇和要求較為苛刻，同時，表面活性劑 的加入會降低注入水的表觀粘度。
[0004] 關(guān)于納米二氧化硅在驅(qū)油中的應(yīng)用，中國專利申請CN102965094A公開了一種樹枝 聚合物/Si02納米驅(qū)油劑及其制備方法，該驅(qū)油劑能夠建立較高的阻力系數(shù)和殘余阻力系 數(shù)，從而提高原油采收率。中國專利CN1818008A公開了一種驅(qū)油劑及其制備方法，該驅(qū)油劑 采用石油磺酸鹽和改性二氧化硅在反應(yīng)釜中反應(yīng)制備而成，其產(chǎn)品可使油水界面張力降低 至1Xl(T4mN·πΓ1以下，從而提高了原油采收率。文獻(xiàn)《Si02/PEG分散體系動態(tài)剪切流變行 為》(物理化學(xué)學(xué)報，2008，24(3): 433-436)研究發(fā)現(xiàn)，一定濃度的納米二氧化硅體系，在一 定的剪切條件下會出現(xiàn)增稠的現(xiàn)象。如果單獨(dú)采用納米二氧化硅和表面活性劑的復(fù)配來提 高采油效率，在體系進(jìn)入地層的過程中，會由于巖層的色譜分離作用導(dǎo)致兩者的分離。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑 及其制備方法，該驅(qū)油劑能夠增加注入液的粘度，同時又能較大程度降低油水界面的張力， 還能避免巖層的色譜分離效應(yīng)。
[0006]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供一種封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑的 制備方法，包括如下步驟：
[0007] 將金屬硅粉與水按質(zhì)量比為1:5-1: 2混合，再加入堿劑，形成pH值為8-10的混合 液，再在60-90°C條件下加入金屬硅粉持續(xù)反應(yīng)，得到質(zhì)量濃度為1 % -20 %的納米二氧化硅 溶液；
[0008]加酸調(diào)節(jié)所述納米二氧化硅溶液的pH值至4.0-5.0，形成第一反應(yīng)液；
[0009]將封端烯丙醇聚氧烷基醚與六氯合鉑酸混合，再加入三氧基氫硅烷，進(jìn)行偶聯(lián)反 應(yīng)，得到質(zhì)量濃度為90 %-95 %的封端烯丙醇聚氧烷基醚硅烷偶聯(lián)劑；
[0010] 將所述硅烷偶聯(lián)劑稀釋至質(zhì)量濃度為1%-20%，作為第二反應(yīng)液；
[0011] 將所述第二反應(yīng)液緩慢加入所述第一反應(yīng)液中進(jìn)行改性反應(yīng)，得到封端聚醚改性 的納米二氧化娃驅(qū)油劑；
[0012] 其中，所述封端烯丙醇聚氧烷基醚、六氯合鉑酸與三氧基氫硅烷的摩爾比為1: (0.005-0.01): 1;所述第一反應(yīng)液中的納米二氧化硅與所述第二反應(yīng)液中的硅烷偶聯(lián)劑的 質(zhì)量比為 1:0.05-1:0.1。
[0013]在上述制備方法中，優(yōu)選的，在加入金屬硅粉(分批加入)持續(xù)反應(yīng)結(jié)束后，將所得 混合物進(jìn)行過濾，濾渣為未反應(yīng)的金屬硅粉，可重復(fù)利用，濾液為納米二氧化硅溶液。
[0014]在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述六氯合鉑酸以其異丙醇溶液與封端烯丙醇聚氧 烷基醚混合，再加入三氧基氫硅烷，進(jìn)行偶聯(lián)反應(yīng)。更優(yōu)選的，所述偶聯(lián)反應(yīng)在保護(hù)氣下進(jìn) 行，所述保護(hù)氣為氮?dú)?稀釋硅烷偶聯(lián)劑的溶劑為乙醇。
[0015]在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述堿劑包括氫氧化鈉、氫氧化鉀和氨水中的一種或 幾種的組合;所述酸包括醋酸、鹽酸和枸櫞酸中的一種或幾種的組合;所述三氧基氫硅烷包 括三甲氧基氫硅烷或三乙氧基氫硅烷。
[0016]在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑的端基為封端烯丙醇聚氧烷基醚;所 述封端烯丙醇聚氧烷基醚的分子結(jié)構(gòu)式為 :CH2 =CH-CH20(CH2CH2CH20)m-(CH2CH20)n0R'，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3 中的任一種，且0 <m< 20，0 <η< 20，m+n2 1，m和η均 為整數(shù)；
[0017] 所述三氧基氫硅烷的結(jié)構(gòu)式為：
[0019]R表示-CH3 或-C2H5。
[0020] 在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)式為：
[0022] R表示-CH3或-C2H5，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3中的任一種，且0 <m <20,0<n<20，m+n2l，m和n均為整數(shù)。
[0023]在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述封端聚醚改性的納米二氧化娃驅(qū)油劑的結(jié)構(gòu)式 為：
[0025] R，表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、-OSi(CH3)3中的任一種，且0 <m< 20，0 <η< 20，m+n 2 1，m和η均為整數(shù)。
[0026]在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述偶聯(lián)反應(yīng)的溫度為80_95°C，時間為3-9小時。
[0027]更優(yōu)選的，所述偶聯(lián)反應(yīng)的反應(yīng)式為：
[0029] R表示-CH3或-C2H5，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3中的任一種，且0 <m <20,0<n<20，m+n2l，m和η均為整數(shù)。
[0030]在上述制備方法中，優(yōu)選的，所述改性反應(yīng)的溫度為60_90°C，時間為3-8小時。 [0031]更優(yōu)選的，所述改性反應(yīng)的反應(yīng)式為：
[0033] R表示-CH3或-C2H5，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3中的任一種，且0 <m <20,0<n<20，m+n2l，m和n均為整數(shù)。
[0034]本發(fā)明提供的封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑的制備方法，利用封端聚醚的 硅烷偶聯(lián)劑對合成的納米二氧化硅進(jìn)行改性，將非離子的表面活性劑封端聚醚接枝到納米 二氧化硅的表面，得到聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑。
[0035]本發(fā)明還提供一種根據(jù)上述制備方法制得的封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油 劑，其中，所述納米二氧化娃的顆粒直徑為5-100nm。
[0036]本發(fā)明還提供一種封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑在三次采油中的應(yīng)用，優(yōu) 選的，所述封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑的用量為〇. 1 %以上。
[0037]本發(fā)明提供的封端聚醚改性的納米二氧化硅驅(qū)油劑與傳統(tǒng)的三次采油用驅(qū)油劑 有很大的區(qū)別，本發(fā)明的驅(qū)油劑是在納米二氧化硅表面通過化學(xué)鍵合的方式接枝上了非離 子表面活性劑一一端基為封端烯丙醇聚氧烷基醚的硅烷偶聯(lián)劑，在驅(qū)油的過程中既具有表 面活性劑的特點(diǎn)，又具有納米材料的優(yōu)點(diǎn)，在注入水運(yùn)動的過