一种阻垢剂用纳米缓释胶囊及其制备方法和应用

本发明涉及油田开采，具体涉及一种阻垢剂用纳米缓释胶囊及其制备方法和应用。

背景技术：

1、结垢现象是在油田开采过程中始终伴随的一个很棘手的问题。成垢的过程按顺序依次分为聚集、晶核的形成、晶体的生长以及沉积结块。无机盐垢慢慢沉积后形成密实的垢，从而会影响地层油藏的流动性、堵塞管道、损坏设备，最终造成油田减产、能耗增大等问题，严重影响其经济效益，并且还存在安全隐患。

2、添加阻垢剂是解决油田开采过程中的结垢问题的有效且经济的方法。然而，在实际应用过程中，添加在井底的阻垢剂往往很快被流体带走，无法提供长期有效的控制，难以到达井底，造成浪费多、利用率低、阻垢效果差。

3、为解决上述阻垢剂利用率低的问题，将阻垢剂封装在纳米载体中是解决这一问题的一种可取的新方法。

4、关于纳米载体技术在阻垢剂中的应用具体为：将阻垢剂包载进纳米载体后，通过挤压注入的方法注入井底；在关井浸泡期间，纳米载体可吸附在地层岩石上，等恢复生产后，已经吸附在地层岩石上的纳米载体缓慢释放出阻垢剂或者解吸下来，已释放的阻垢剂和部分载有阻垢剂的纳米载体随着采出水在地层流动然后进入井筒、管道最终进入储油罐，并在整个过程中发挥阻垢作用，以减少整个采油流程的结垢现象。

5、目前文献报道有通过金属或金属氧化物纳米粒、二氧化硅纳米粒、碳纳米管等纳米材料作为阻垢剂载体。

6、例如，以hedp(羟基亚乙基二膦酸)为阻垢剂活性物质，以sio2为载体，结合具有缓释渗透性的磷脂膜，制备了一种功能性缓释纳米材料(卵磷脂/sio2/hedp)；通过添加功能性缓释纳米材料，改善了水性涂料的阻隔性能，同时这种填料还赋予了涂料良好的防垢性能。

7、例如，通过使用氧化石墨烯和碳纳米管增加常规阻垢剂乙二胺四乙酸(edta)在岩层形成中的吸附作用，该过程称为纳米碳增强挤压处理(ncest)。其涉及用纳米材料处理井眼附近区域的岩石表面，从而使阻垢剂具有更好的吸附能力。

8、例如，通过两种树脂基纳米复合涂层支撑剂作为阻垢载体，采用多壁碳纳米管(mwcnts)、石墨烯纳米板(gnps)处理多孔陶瓷支撑剂，以提高支撑剂的机械强度，并为阻垢剂的吸附和释放提供高活性的表面积，再用二乙烯三胺五甲叉膦酸(dtpmp)作阻垢剂注入到多孔陶瓷支撑剂中，最后注入聚氨酯涂层进行封装；通过饱和caco3沉积试验，进一步在氟化乙烯丙烯和sio2复合材料中添加碳纳米材料，以改善其阻垢性能。

9、但是上述纳米材料的制备过程复杂或者成本较高，不适用于工业化应用。

10、纳/微胶囊化是一种将活性物质封装在聚合物壁材中的技术。将一种或多种芯材包覆封装，可获得控释、缓释效果。现有的大多数成熟封装技术都适用于疏水性核心材料，但它们在应用于水溶性物质时效果不佳。虽然可以通过这些方法制备空心纳/微球，然后将其浸入水溶性药物环境中装载核心内容物，但不能保证其缓释能力。

11、对于以防止油田结垢为目的的阻垢剂的持续释放，一些文献报道的逐层组装封装亲水活性物质的方法也因步骤繁琐、阻隔性能不足和封装效率低等问题而无法实现。

12、微流控技术作为一种新兴技术，是封装水溶性溶液的有力工具，但它需要精密昂贵的仪器，在实现大规模生产方面存在障碍，限制了其工业应用。

13、w/o型乳液固化法是水溶性小分子药物纳/微胶囊化最常用的制备方法之一。水溶性活性成分的封装通常是通过形成一种油包水(w/o)乳液来实现的，这种乳液最初通过分子和/或多分子表面活性剂在液/液界面的自组装来稳定，然后通过界面表面活性剂的化学交联进一步固化，从而形成坚固的可分离胶囊。但是传统的制备水溶性小分子药物纳/微胶囊的方法存在载药量及包封率较低的明显缺点。

14、因此，研究出适合工业应用的简单、高效、可靠的方法封装阻垢剂是必要的，其具有较好的应用前景。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的阻垢剂利用率低、阻垢效果差的问题。

2、为了实现上述目的，本发明的第一方面提供一种阻垢剂用纳米缓释胶囊的制备方法，该方法包括以下步骤：

3、(1)将含有羟基亚乙基二膦酸的水溶液i、油相和非极性有机溶剂进行乳化，得到w/o乳液；

4、所述水溶液i中羟基亚乙基二膦酸的浓度为50-200mg/ml；

5、(2)将所述w/o乳液进行加热固化处理，得到所述阻垢剂用纳米缓释胶囊；

6、所述油相中含有聚甲基丙烯酸甲酯、乳化剂和极性有机溶剂；且所述聚甲基丙烯酸甲酯的重均分子量为18万-22万；

7、相对于1ml的所述极性有机溶剂，所述聚甲基丙烯酸甲酯的含量为10-40mg，所述乳化剂的含量为0.01-1g。

8、本发明的第二方面提供由前述第一方面所述的方法制备得到的阻垢剂用纳米缓释胶囊。

9、本发明的第三方面提供前述第二方面所述的阻垢剂用纳米缓释胶囊在油田开采中的应用。

10、本发明提供的阻垢剂用纳米缓释胶囊中羟基亚乙基二膦酸的包封率＞85％，且纳米缓释胶囊的粒径为320-720nm。该阻垢剂用纳米缓释胶囊具有良好的缓释性能，解决了在油田开采阻垢过程中羟基亚乙基二膦酸利用率低的问题。

11、本发明提供的的阻垢剂用纳米缓释胶囊的方法制备过程简便，材料成本低，阻垢性能良好，可大规模批量生产。

技术特征：

1.一种阻垢剂用纳米缓释胶囊的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的方法，其中，相对于1ml的所述极性有机溶剂，所述聚甲基丙烯酸甲酯的含量为10-20mg，所述乳化剂的含量为0.01-0.05g；和/或

3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述乳化剂为山梨醇酐单油酸酯。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其中，所述极性有机溶剂为二氯甲烷；所述非极性有机溶剂为环己烷。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述羟基亚乙基二膦酸的水溶液i、所述油相和所述非极性有机溶剂的用量体积比为：1：5-10：10-30。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其中，在步骤(1)中，所述乳化的条件包括：转速为8000-13000rpm，时间为30-120s。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其中，在步骤(2)中，所述加热固化处理的条件包括：温度为40-60℃，转速为200-300rpm，时间为2-8h。

8.由权利要求1-7中任意一项所述的方法制备得到的阻垢剂用纳米缓释胶囊。

9.根据权利要求8所述的阻垢剂用纳米缓释胶囊，其中，所述羟基亚乙基二膦酸的包封率＞85％，且所述纳米缓释胶囊的粒径为320-720nm。

10.权利要求9所述的阻垢剂用纳米缓释胶囊在油田开采中的应用。

技术总结
本发明涉及油田开采技术领域，公开了一种阻垢剂用纳米缓释胶囊及其制备方法和应用。该方法包括：(1)将含有羟基亚乙基二膦酸的水溶液I、油相和非极性有机溶剂进行乳化，得到W/O乳液；(2)将所述W/O乳液进行加热固化处理，得到所述阻垢剂用纳米缓释胶囊；所述油相中含有聚甲基丙烯酸甲酯、乳化剂和极性有机溶剂。该纳米缓释胶囊具有良好的缓释性能，解决了在油田开采阻垢过程中羟基亚乙基二膦酸利用率低的问题。

技术研发人员：明惠,沙振涛,虞海燕,姜灏鑫
受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）
技术研发日：
技术公布日：2024/4/29