一種起泡劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種起泡劑及其制備方法與應(yīng)用，屬于石油勘探開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]泡沫驅(qū)油是一種應(yīng)用前景廣泛的三次采油技術(shù)。利用表面活性劑的發(fā)泡性配制成驅(qū)油劑進(jìn)行采油的方法被稱為泡沫驅(qū)。泡沫驅(qū)技術(shù)的產(chǎn)生一定程度上解決了現(xiàn)階段強(qiáng)化采油方法存在的一些污染物排放嚴(yán)重，井下管路腐蝕嚴(yán)重，成本高，采收率低等問題。泡沫采油一方面因泡沫阻力系數(shù)高，有利于控制流度，擴(kuò)大掃油體積；另一方面泡沫體系可以很好地降低油水界面張力，稀釋能力很強(qiáng)；另外，泡沫的特點(diǎn)使其控制的區(qū)域更大，相對(duì)其他化學(xué)驅(qū)油來說，節(jié)約了化學(xué)試劑的用量，降低了成本。但該方法存在的主要問題是泡沫的穩(wěn)定性還有待提尚。
[0003]20世紀(jì)50年代國(guó)外開始了泡沫驅(qū)的研究，我國(guó)是20世紀(jì)60年代開始進(jìn)行泡沫驅(qū)油的研究，在泡沫穩(wěn)定性、泡沫驅(qū)油機(jī)理等方面研究比較多，在現(xiàn)場(chǎng)也得到了應(yīng)用，并獲得了比較豐富的現(xiàn)場(chǎng)經(jīng)驗(yàn)。目前對(duì)起泡劑的研發(fā)主要是集中在表面活性劑的合成或復(fù)配，但由于受到表面活性劑本身性質(zhì)的影響，其穩(wěn)定性較差。為了提高泡沫穩(wěn)定性，需在起泡劑中加入穩(wěn)泡劑。穩(wěn)泡劑的種類可以分為液體穩(wěn)泡劑和固體顆粒穩(wěn)泡劑。液體穩(wěn)泡劑主要包括聚丙烯酰胺、蛋白質(zhì)、多肽等聚合物，該類物質(zhì)的加入可以提高基液的粘度，造成排液減緩，同時(shí)，可以降低液膜的滲透壓，減緩氣泡間氣體的擴(kuò)散，從而達(dá)到穩(wěn)定泡沫的效果，但加入聚合物后其起泡體積較小?，F(xiàn)階段的研究中提到，固體納米顆粒也可以提高泡沫的穩(wěn)定性。經(jīng)過表面改性的具有一定疏水性的納米固體顆粒在泡沫體系中會(huì)吸附在液膜上，形成類似殼層結(jié)構(gòu)，阻礙泡沫排液，從而達(dá)到穩(wěn)定泡沫的作用，如中國(guó)專利CN103194191A公開了一種基于納米二氧化硅材料的泡沫鉆井液，納米二氧化硅的添加增加了泡沫鉆井液的發(fā)泡體積和半衰期。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種起泡劑。
[0005]本發(fā)明的目的還在于提供一種上述起泡劑的制備方法。
[0006]本發(fā)明的目的還在于提供一種上述起泡劑在泡沫驅(qū)油中作為泡沫驅(qū)油劑的應(yīng)用。
[0007]為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供了一種起泡劑，以該起泡劑的總重量為100%計(jì)，該起泡劑包含0.2wt % -0.8wt %的表面活性劑、0.03wt % -0.06wt %的聚合物穩(wěn)泡劑、0.0lwt% -0.05wt%的改性納米氧化鋅顆粒，余量為水。
[0008]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述表面活性劑包括十二烷基硫酸鈉(SDS)。
[0009]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述聚合物穩(wěn)泡劑包括梳狀抗鹽型聚丙烯酰胺類聚合物。
[0010]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述梳狀抗鹽型聚丙烯酰胺類聚合物的重均分子量為2.419 X 17,水解度為21.53%。
[0011]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述梳狀抗鹽型聚丙烯酰胺類聚合物包括KYPAM-2，該KYPAM-2購(gòu)自北京恒聚化工集團(tuán)有限責(zé)任公司。
[0012]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述改性納米氧化鋅顆粒的粒徑為10nm-20nm，接觸角為50° -60°。
[0013]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述改性納米氧化鋅顆粒的改性物質(zhì)包括硅烷改性劑。
[0014]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述硅烷改性劑包括二甲基二氯硅烷。
[0015]所述改性納米氧化鋅顆粒的制備方法可以為現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)方法，而在本發(fā)明一些優(yōu)選實(shí)施方式中，所述改性納米氧化鋅顆粒的制備方法包括以下步驟:
[0016]使用硅烷改性劑對(duì)納米ZnO粉體在回流狀態(tài)下進(jìn)行改性，得到所述改性納米氧化鋅顆粒。
[0017]所述改性納米氧化鋅顆粒的制備方法可以按照以下具體步驟進(jìn)行:
[0018](I)、取適量納米ZnO粉體經(jīng)干燥至恒重后，加入乙醇配置成ZnO乳液，攪拌均勻，再一次性滴入二甲基二氯硅烷改性劑，同時(shí)緩慢滴加一定量的去離子水后，升溫，回流，反應(yīng)結(jié)束后，得到懸濁液；
[0019](2)、再將所述懸濁液經(jīng)洗滌，干燥至恒重后，即得到改性納米氧化鋅顆粒。
[0020]其中所述納米ZnO粉體可以市售獲得，或者按照現(xiàn)有技術(shù)常規(guī)方法得到，而根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米ZnO粉體可以由包括如下步驟的方法制備得到:[0021 ] a、使用去離子水和甘油的混合液分別配制Zn (AC) 2溶液和NaOH溶液；
[0022]b、將所述NaOH溶液緩慢滴加到Zn (AC) 2溶液中，攪拌均勻，反應(yīng)，得到乳濁液；
[0023]C、將所述乳濁液進(jìn)行陳化，再經(jīng)超聲洗滌、離心、干燥后，得到白色的納米ZnO粉體。
[0024]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟a中，所述去離子水和甘油的體積比為1:1-1: 2。
[0025]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟a中，所述Zn (AC)2溶液的濃度為0.10mol/L, NaOH溶液的濃度為0.lOmol/L。
[0026]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟b中，所述反應(yīng)的時(shí)間為15-20min。
[0027]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟c中，所述陳化是將乳濁液放置于烘箱中實(shí)現(xiàn)的。
[0028]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟c中，所述陳化的溫度為70°C，陳化時(shí)間為10_12h。
[0029]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟c中，所述離心的轉(zhuǎn)速為12000r/s。
[0030]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟c中，所述的干燥的溫度為70°C，干燥時(shí)間為2-3h。
[0031]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟d中，所述氧化鋅乳液中氧化鋅的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%。
[0032]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟d中，所述攪拌的時(shí)間為10-15min。
[0033]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟d中，以加入二甲基二氯硅烷改性劑后得到的溶液的總重量為100%計(jì)，所述的二甲基二氯硅烷改性劑質(zhì)量濃度為0.05%。
[0034]根據(jù)本發(fā)明的一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟d中，以加入去離子水后得到的溶液的總重量為100%計(jì)，所述去離子水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%。
[0035]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟d中，所述升溫是升溫至120°C。
[0036]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟d中，所述回流的時(shí)間為50-55min。
[0037]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟e中，所述洗滌是使用丙酮將懸濁液洗3-4次。
[0038]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，在改性納米氧化鋅顆粒制備過程的步驟e中，所述干燥的溫度為60°C。
[0039]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述十二烷基硫酸鈉、制備改性納米氧化鋅顆粒所用到的試劑均為本領(lǐng)域的常規(guī)試劑，任何市售本領(lǐng)域常用的十二烷基硫酸鈉、二甲基二氯硅烷、Zn (AC) 2都可以用于本發(fā)明。
[0040]本發(fā)明還提供了上述起泡劑的制備方法，該方法包括以下步驟:
[0041]按配比將所述表面活性劑加入到水中，攪拌均勻，再依次加入改性納米氧化鋅顆粒、聚合物穩(wěn)泡劑，攪拌均勻，靜置，得到所述起泡劑。本發(fā)明的起泡劑是在常溫下進(jìn)行制備的。
[0042]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，加入改性納米二氧化硅顆粒后攪拌的時(shí)間為15_20mino
[0043]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，加入聚合物穩(wěn)泡劑后攪拌的時(shí)間為50-60min。
[0044]根據(jù)本發(fā)明一些優(yōu)選的實(shí)施方式，所述靜置的時(shí)間為15-20min。
[0045]本發(fā)明還提供了上述起泡劑在泡沫驅(qū)油中作為泡沫驅(qū)油劑的應(yīng)用。
[0046]—般來說，固體顆粒的形貌、大小、表面性質(zhì)等都會(huì)對(duì)泡沫的穩(wěn)定效果造成影響。納米氧化鋅是一種新型功能精細(xì)無機(jī)產(chǎn)品，與傳統(tǒng)氧化鋅產(chǎn)品相比，其比表面積大、化學(xué)活性高，產(chǎn)品細(xì)度和粒子形狀可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整。納米氧化鋅的制備方法相對(duì)簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件極易控制，可以制備出粒徑較小的納米氧化鋅，伴隨著粒徑的減小，表面原子數(shù)的迅速增加，納米氧化鋅粒子的表面積、表面能都迅速增大，具有很大的化學(xué)活性。同時(shí)納米氧化鋅表面存在大量羥基，使納米氧化鋅表面呈親水性而易與表面活性劑或硅烷偶聯(lián)劑等改性劑作用，從而可有效地改變其表面的親疏水性，