一种封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于三次采油中的化学驱油剂领域，涉及一种封端聚醚改性的纳米二氧化 硅驱油剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002]随着经济技术的飞速发展，原油的需求量越来越大，原油已成为制约我国经济发 展的一个重要因素。油藏在经历了一次采油和二次采油后，仍然有大量的剩余油在地层中 无法被开采出来。在这种情况下，三次采油逐渐成为应用广泛，提高采收率的一种采油方 式。特别在我国，目前三次采油已成为老油田降低含水、提高原油采收率的主要措施之一。 影响原油采收率有两个主要因素，一个是波及系数，另外一个是洗油效率。
[0003]聚合物驱油可以通过提尚注入液的粘度，提尚波及系数，从而达到提尚米收率的 目的。中国专利CN1152587A公开了一种聚合物驱油剂的制备方法，该方法制得的均相复合 驱油剂溶液在低浓度下有显著的增粘效果。中国专利CN1611562A公开了一种三元聚合物驱 油剂及其制备方法和应用，该发明的三元聚合物驱油剂可有效提高采油过程中驱油剂的抗 温和耐盐性能。但是，聚合物驱油剂只能采出剩余油中的可动油，对其中的不动油没有作 用。而表面活性剂可以降低油水间的界面张力，降低残余油的滞留力，可以通过提高洗油效 率来提高原油的采收率。中国专利CN1327026A公开了一种含长碳链脂肪酰胺改性的木质素 磺酸盐的化学驱油剂，提供一种含长碳链脂肪酰胺的木质素磺酸盐的化学驱油剂，可以使 原油-水具有宽浓度范围内的超低界面张力。中国专利CN1352224A公开了一种高效率驱油 剂，其主要由辛基苯磺酸钠阴离子表面活性剂、表面活性剂助剂、表面活性剂增效剂、表面 活性剂增溶剂组成，能明显地降低稠油的结构粘度，降低油水界面张力，提高洗油效率，从 而提高采收率。但表面活性剂在地层吸附滞留量大，成本较高，从而限制了其应用。文献《聚 合物/甜菜碱表面活性剂提高水驱后残余油采收率研究》（中国石油大学学报，2007,31(6): 74-78)提到，聚合物/表面活性剂复合驱油剂，虽然可以结合两者的优点来提高采油效率， 但聚合物/表面活性剂复合驱油剂对表面活性剂的选择和要求较为苛刻，同时，表面活性剂 的加入会降低注入水的表观粘度。
[0004] 关于纳米二氧化硅在驱油中的应用，中国专利申请CN102965094A公开了一种树枝 聚合物/Si02纳米驱油剂及其制备方法，该驱油剂能够建立较高的阻力系数和残余阻力系 数，从而提高原油采收率。中国专利CN1818008A公开了一种驱油剂及其制备方法，该驱油剂 采用石油磺酸盐和改性二氧化硅在反应釜中反应制备而成，其产品可使油水界面张力降低 至1Xl(T4mN·πΓ1以下，从而提高了原油采收率。文献《Si02/PEG分散体系动态剪切流变行 为》(物理化学学报，2008，24(3): 433-436)研究发现，一定浓度的纳米二氧化硅体系，在一 定的剪切条件下会出现增稠的现象。如果单独采用纳米二氧化硅和表面活性剂的复配来提 高采油效率，在体系进入地层的过程中，会由于岩层的色谱分离作用导致两者的分离。
【发明内容】
[0005]鉴于上述问题，本发明的目的在于提供一种封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂 及其制备方法，该驱油剂能够增加注入液的粘度，同时又能较大程度降低油水界面的张力， 还能避免岩层的色谱分离效应。
[0006]为了达到上述发明目的，本发明提供一种封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂的 制备方法，包括如下步骤：
[0007] 将金属硅粉与水按质量比为1:5-1: 2混合，再加入碱剂，形成pH值为8-10的混合 液，再在60-90°C条件下加入金属硅粉持续反应，得到质量浓度为1 % -20 %的纳米二氧化硅 溶液；
[0008]加酸调节所述纳米二氧化硅溶液的pH值至4.0-5.0，形成第一反应液；
[0009]将封端烯丙醇聚氧烷基醚与六氯合铂酸混合，再加入三氧基氢硅烷，进行偶联反 应，得到质量浓度为90 %-95 %的封端烯丙醇聚氧烷基醚硅烷偶联剂；
[0010] 将所述硅烷偶联剂稀释至质量浓度为1%-20%，作为第二反应液；
[0011] 将所述第二反应液缓慢加入所述第一反应液中进行改性反应，得到封端聚醚改性 的纳米二氧化娃驱油剂；
[0012] 其中，所述封端烯丙醇聚氧烷基醚、六氯合铂酸与三氧基氢硅烷的摩尔比为1: (0.005-0.01): 1;所述第一反应液中的纳米二氧化硅与所述第二反应液中的硅烷偶联剂的 质量比为 1:0.05-1:0.1。
[0013]在上述制备方法中，优选的，在加入金属硅粉(分批加入)持续反应结束后，将所得 混合物进行过滤，滤渣为未反应的金属硅粉，可重复利用，滤液为纳米二氧化硅溶液。
[0014]在上述制备方法中，优选的，所述六氯合铂酸以其异丙醇溶液与封端烯丙醇聚氧 烷基醚混合，再加入三氧基氢硅烷，进行偶联反应。更优选的，所述偶联反应在保护气下进 行，所述保护气为氮气;稀释硅烷偶联剂的溶剂为乙醇。
[0015]在上述制备方法中，优选的，所述碱剂包括氢氧化钠、氢氧化钾和氨水中的一种或 几种的组合;所述酸包括醋酸、盐酸和枸橼酸中的一种或几种的组合;所述三氧基氢硅烷包 括三甲氧基氢硅烷或三乙氧基氢硅烷。
[0016]在上述制备方法中，优选的，所述硅烷偶联剂的端基为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结构式为 :CH2 =CH-CH20(CH2CH2CH20)m-(CH2CH20)n0R'，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3 中的任一种，且0 <m< 20，0 <η< 20，m+n2 1，m和η均 为整数；
[0017] 所述三氧基氢硅烷的结构式为：
[0019]R表示-CH3 或-C2H5。
[0020] 在上述制备方法中，优选的，所述硅烷偶联剂的结构式为：
[0022] R表示-CH3或-C2H5，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3中的任一种，且0 <m <20,0<n<20，m+n2l，m和n均为整数。
[0023]在上述制备方法中，优选的，所述封端聚醚改性的纳米二氧化娃驱油剂的结构式 为：
[0025] R，表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、-OSi(CH3)3中的任一种，且0 <m< 20，0 <η< 20，m+n 2 1，m和η均为整数。
[0026]在上述制备方法中，优选的，所述偶联反应的温度为80_95°C，时间为3-9小时。
[0027]更优选的，所述偶联反应的反应式为：
[0029] R表示-CH3或-C2H5，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3中的任一种，且0 <m <20,0<n<20，m+n2l，m和η均为整数。
[0030]在上述制备方法中，优选的，所述改性反应的温度为60_90°C，时间为3-8小时。 [0031]更优选的，所述改性反应的反应式为：
[0033] R表示-CH3或-C2H5，R' 表示-CH3、-C2H5、-OC2H4OCH3、_0Si(CH3)3中的任一种，且0 <m <20,0<n<20，m+n2l，m和n均为整数。
[0034]本发明提供的封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂的制备方法，利用封端聚醚的 硅烷偶联剂对合成的纳米二氧化硅进行改性，将非离子的表面活性剂封端聚醚接枝到纳米 二氧化硅的表面，得到聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂。
[0035]本发明还提供一种根据上述制备方法制得的封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油 剂，其中，所述纳米二氧化娃的颗粒直径为5-100nm。
[0036]本发明还提供一种封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂在三次采油中的应用，优 选的，所述封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂的用量为〇. 1 %以上。
[0037]本发明提供的封端聚醚改性的纳米二氧化硅驱油剂与传统的三次采油用驱油剂 有很大的区别，本发明的驱油剂是在纳米二氧化硅表面通过化学键合的方式接枝上了非离 子表面活性剂一一端基为封端烯丙醇聚氧烷基醚的硅烷偶联剂，在驱油的过程中既具有表 面活性剂的特点，又具有纳米材料的优点，在注入水运动的过