包載表面活性劑智能微膠囊的制備方法
【專利摘要】一種包載表面活性劑的智能微膠囊，由殼層和包裹在殼層內(nèi)的液核構(gòu)成，所述殼層由溫度敏感型高分子聚(N-異丙基丙烯酰胺)交聯(lián)而成，所述液核包載有一定濃度的表面活性劑。當(dāng)環(huán)境溫度升高到聚(N-異丙基丙烯酰胺)的體積相轉(zhuǎn)變溫度之上時(shí)，微膠囊體積劇烈收縮從而釋放出含有表面活性劑的液核，而表面活性劑能顯著降低油/水界面張力。制備上述微膠囊的技術(shù)方案：(1)玻璃毛細(xì)管微流體裝置的搭建；(2)內(nèi)油相、中間水相、外油相流體的配制；(3)分別將前述三種流體注入微流體裝置的注射管、過(guò)渡管和收集管，形成高單分散的油/水/油雙重乳液后將其引入反應(yīng)容器中，在紫外光照射下發(fā)生自由基聚合反應(yīng)；(4)分離純化微膠囊；(5)包載表面活性劑。
【專利說(shuō)明】包載表面活性劑智能微膠囊的制備方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微載體【技術(shù)領(lǐng)域】，特別涉及一種可攜帶驅(qū)油用表面活性劑的智能微膠囊載體及其制備方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在石油開采技術(shù)中，化學(xué)驅(qū)方法是三次采油提高采收率的主要方法。其中，表面活性劑是提高采收率幅度較大、應(yīng)用面較廣、極具有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N化學(xué)驅(qū)油劑。早在20世紀(jì)20年代，De Groot就首先提出了表面活性劑驅(qū)提高石油采收率的方法。表面活性劑驅(qū)由于其特殊的結(jié)構(gòu)與性能，能夠顯著降低油/水界面張力，使黏附在油藏巖石毛細(xì)管壁的原油得到“洗滌”，能夠被水所驅(qū)動(dòng)，從而提高原油采收率。
[0003]然而在原油開采過(guò)程中，隨驅(qū)替流體注入的表面活性劑易被巖石吸附，能夠深入到油藏內(nèi)部的表面活性劑量較少，使得表面活性劑驅(qū)的效果不如實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)結(jié)果理想。例如陽(yáng)離子型季銨鹽類表面活性劑，由于蒙脫土層狀結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，季銨鹽有機(jī)陽(yáng)離子很容易與蒙脫土層間的吸附水合陽(yáng)離子置換，進(jìn)入蒙脫土層間。從而使得陽(yáng)離子表面活性劑很少作驅(qū)油用表面活性劑的一個(gè)主要原因是它在地層中的吸附損失量相當(dāng)大。但在實(shí)驗(yàn)評(píng)價(jià)中，此類表面活性劑的驅(qū)油效果又特別好，能有效提高采收率。另外，陰離子表面活性劑耐鹽性差；非離子表面活性劑穩(wěn)定性差；雙親性表面活性劑的吸附損耗也大。由此，本發(fā)明開發(fā)了一種可攜帶驅(qū)油用表面活性劑智能微膠囊載體的制備方法，微膠囊隨驅(qū)替流體注入時(shí)可以有效保護(hù)驅(qū)油用表面活性劑，當(dāng)環(huán)境溫度高于聚(N-異丙基丙烯酰胺)凝膠殼層的體積相轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，殼層劇烈的收縮和破裂使其內(nèi)部的液核迅速擴(kuò)散到周圍環(huán)境中，隨著內(nèi)部液核的突釋，液核中所裝載的表面活性劑物質(zhì)也一并快速、完全地釋放出來(lái)，顯著降低油/水界面張力，從而提高原油采收率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可攜帶驅(qū)油用表面活性劑的智能微膠囊載體及其制備方法。微膠囊能夠有效保護(hù)驅(qū)油用表面活性劑，使其隨驅(qū)替流體注入時(shí)避免受到外界環(huán)境干擾，而在適當(dāng)?shù)臏囟认挛⒛z囊所載表面活性劑物質(zhì)發(fā)生突釋，可以進(jìn)一步提高原油采收率。
[0005]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的方法是:利用3D玻璃毛細(xì)管微流控技術(shù)制備高單分散油/水/油復(fù)乳，以乳液為模板，結(jié)合自由基聚合，制備單分散的智能微膠囊；再將驅(qū)油用表面活性劑包載在微膠囊空腔中。
[0006]本發(fā)明所述微膠囊智能控制釋放表面活性劑的機(jī)理:微膠囊的中空空腔用來(lái)裝載表面活性劑物質(zhì)，微膠囊殼層中的聚(N-異丙基丙烯酰胺)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)則使殼層具有溫度敏感性。由于聚(N-異丙基丙烯酰胺)凝膠在水中存在著體積相轉(zhuǎn)變溫度VPTT (約320C )，并且VPTT可以通過(guò)添加親水單體或者疏水單體使其向高溫或低溫遷移。當(dāng)環(huán)境溫度低于VPTT時(shí)，微膠囊殼層處于親水溶脹狀態(tài)；而當(dāng)溫度高于VPTT時(shí)，微膠囊殼層產(chǎn)生劇烈地體積收縮。利用微膠囊殼層這種因環(huán)境溫度變化而導(dǎo)致的體積變化，便可通過(guò)改變環(huán)境溫度來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)所裝載表面活性劑的釋放。在環(huán)境溫度低于VPTT的條件下本發(fā)明所述微膠囊的殼層處于親水溶脹狀態(tài)，能有效保護(hù)驅(qū)油用表面活性劑物質(zhì)，使其隨驅(qū)替流體注入時(shí)避免受到外界環(huán)境干擾；當(dāng)本發(fā)明所述微膠囊到達(dá)環(huán)境溫度高于其VPTT的位置后，微膠囊殼層中的聚(N-異丙基丙烯酰胺)凝膠迅速收縮，而微膠囊內(nèi)部所載表面活性劑液核的不可壓縮性使其壓力不斷地增加，增至一定程度后，受限于殼層中聚合物高分子鏈的機(jī)械強(qiáng)度，殼層發(fā)生破裂。殼層劇烈的收縮和破裂將導(dǎo)致微膠囊內(nèi)部的液核迅速擴(kuò)散到周圍環(huán)境中，而隨著內(nèi)部液核的突釋，液核中所裝載的表面活性劑物質(zhì)也一同快速、完全地釋放出來(lái)。
[0007]本發(fā)明所述包載表面活性劑智能微膠囊的制備方法，工藝步驟如下:
[0008](I)玻璃毛細(xì)管微流體裝置的搭建
[0009]用于制備單分散油/水/油的3D玻璃毛細(xì)管微流控裝置制造方法參考文獻(xiàn)[Chu L Y ；Utada A S ；etc.Controllable monodisperse multiple emuls1ns.AngewandteChemie-1nternat1nal Edit1n, 2007, 46 (47): 8970-8974.]，該裝置由載玻片、三個(gè)平口針頭、五根玻璃毛細(xì)管組裝而成。注射管、過(guò)渡管、收集管內(nèi)徑分別為600μπι、300μπι和600μπι，外徑為1mm，兩根方形玻璃毛細(xì)管的內(nèi)部尺寸均為Ιμπι。注射管的一端通過(guò)拉針儀拉成錐形后，在鍛針儀上將錐端出口直徑鍛為60-80 μ m，然后注射管錐端插入過(guò)渡管的一端，過(guò)渡管的另一端被拉制并打磨成出口直徑為200-250 μ m的圓錐端,插入收集管的一端，收集管的另一端接上與之尺寸匹配的PE軟管。此三根圓柱形管固定在兩根方形管內(nèi)以保證其同軸度。在3個(gè)流體入口處安裝平口針頭并用5分鐘環(huán)氧樹脂將其密封。制備好的微流體裝置用乙醇清洗干凈。
[0010](2)中間相、內(nèi)相、外相流體的配制
[0011]中間相流體的配制:單體N-異丙基丙烯酰胺與丙烯酰胺的摩爾比為1: O?0.1 ;單體與交聯(lián)劑N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺的摩爾比為1: 0.03?0.05，單體與引發(fā)劑過(guò)硫酸銨的摩爾比為1: 0.01?0.02，嵌段式聚醚F127(商品名Pluronic F127，本發(fā)明中作為中間相流體表面活性劑使用)為0.01克/毫升。在室溫即室內(nèi)自然溫度、常壓下，將單體N-異丙基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N, N’-亞甲基雙丙烯酰胺、過(guò)硫酸銨和Pluronic F127加入去離子水中，攪拌混合均勻即形成中間相流體。
[0012]內(nèi)相流體為液態(tài)油或含有乳化劑的液態(tài)油，油溶性光引發(fā)劑安息香雙甲醚含量為0.01?0.02克/暈升液態(tài)油。
[0013]外相流體為含有乳化劑的液態(tài)油，油溶性光引發(fā)劑安息香雙甲醚含量為0.01?0.02克/暈升液態(tài)油。
[0014](3)微膠囊的制備
[0015]分別將步驟(2)配制的內(nèi)相、中間相和外相流體由注射泵注入微流體裝置的注射管、過(guò)渡管和收集管，形成高單分散的油/水/油雙重乳液，然后將單分散的油/水/油乳液引入裝有收集液的反應(yīng)容器中，并在冰浴下用紫外光照射12-15分鐘，以乳液為模板發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，形成單分散的微膠囊。
[0016]所述收集液由安息香雙甲醚、乳化劑和液態(tài)油配制而成，其中安息香雙甲醚、乳化劑的含量與外相流體中乳化劑的含量相同。
[0017](4)分離純化
[0018]將微膠囊從收集液中分離出來(lái)，先用異丙醇洗滌，洗滌的次數(shù)以除去微膠囊內(nèi)空腔液態(tài)油和外表面的收集液為限；再用去離子水洗滌，以完全除去異丙醇為限。
[0019]在上述方法中，當(dāng)內(nèi)相流體為含有乳化劑的液態(tài)油時(shí)，乳化劑的含量為0.005?0.02克/暈升液態(tài)油，所述外相流體中，乳化劑的含量為0.08?0.15克/暈升液態(tài)油。
[0020](5)包載表面活性劑
[0021]將2毫升微膠囊浸入濃度為0.2毫摩/升的表面活性劑水溶液后，恒溫水浴控制溫度在25oC和殼層體積相轉(zhuǎn)變溫度之上某一溫度交替，并伴隨輕微機(jī)械攪拌72h。每隔12h，置換表面活性劑水溶液，以保證微膠囊空腔內(nèi)部表面活性劑濃度為0.2毫摩/升。
[0022]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，其有益效果是:所述智能微膠囊的制備方法簡(jiǎn)單，便于工業(yè)化生產(chǎn)。被包載的表面活性劑能夠隨水驅(qū)流體一起進(jìn)入油藏，克服了單純表面活性劑易被近井巖石吸附、耐鹽性差、穩(wěn)定性差等問(wèn)題。通過(guò)微膠囊殼層響應(yīng)環(huán)境溫度發(fā)生劇烈體積收縮使所載表面活性劑快速、完全釋放，從而對(duì)黏附在油藏毛細(xì)管壁的原油進(jìn)行“洗滌”，達(dá)到大幅度提高采收率的新型表面活性劑驅(qū)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是單分散包載表面活性劑智能微膠囊的制備示意圖。
[0024]圖中，I—注射管、2—過(guò)渡管、3—收集管、4一內(nèi)相流體、5—中間相流體、6—外相流體、7—聚(N-異丙基丙烯酰胺)殼層、8—表面活性劑液核。
【權(quán)利要求】
1.一種包載表面活性劑的智能微膠囊，其特征在于:該微膠囊由殼層和包裹在殼層內(nèi)的液核構(gòu)成，所述殼層由溫度敏感型高分子聚(N-異丙基丙烯酰胺)交聯(lián)而成，所述液核包載有一定濃度的表面活性劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微膠囊，其特征是:微膠囊呈球狀，其粒徑為200?600 μ m,微膠囊殼層的厚度為50?150 μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微膠囊，其特征是:微膠囊的體積相轉(zhuǎn)變溫度為32-70。。。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能微膠囊，其特征是:包載的表面活性劑為陽(yáng)離子表面活性劑、陰離子表面活性劑、非離子表面活性劑及雙親性表面活性劑。
【文檔編號(hào)】B01J13/14GK104371688SQ201410547372
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年10月16日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月16日
【發(fā)明者】余亞蘭, 牟川淋 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)