疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑及其制備方法與應(yīng)用，具體地， 涉及一種用于油井開發(fā)中堵水調(diào)剖的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑，和制備該疏水性納 米二氧化硅乳化堵水劑的方法，以及該疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑在油井中進(jìn)行堵水 的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 油田開發(fā)過程中，堵水調(diào)剖是"穩(wěn)油控水"的一項(xiàng)重要技術(shù)手段。目前油井堵水劑 主要有兩大類，一是非選擇性堵劑，二是選擇性堵劑。由于非選擇性堵劑無選擇性，對(duì)于多 層系開發(fā)的地層，容易造成油層傷害，嚴(yán)重影響油井產(chǎn)能，并且封堵施工工藝復(fù)雜，工序繁 多，作業(yè)成本高。而常用的選擇性堵劑如聚合物、泡沫等選擇性有限，封堵能力不強(qiáng)，堵水成 功率也不高。
[0003] 乳化原油堵水劑利用原油遇水乳化后形成高黏乳液體系，達(dá)到封堵高滲水流通道 的目的，屬于選擇性堵劑。乳化原油堵水劑具有較好的選擇性，遇水時(shí)通過乳化作用形成 黏度較高的油包水乳液，堵塞滲水通道，而遇原油時(shí)被稀釋、黏度下降，不影響原油滲流通 道。乳化原油堵水劑同時(shí)也具有較高的封堵強(qiáng)度，原油乳化后黏度可增加數(shù)倍，達(dá)到數(shù)百 mPa · s，而且在地層巖縫中由于存在油水界面的毛細(xì)管"賈敏"效應(yīng)，使乳液封堵效果進(jìn)一 步提商。
[0004] CN101824979A公開了一種稠油蒸汽吞吐井乳化法調(diào)剖堵水方法，其中將抗高溫油 包水型乳化劑隨蒸汽同時(shí)注入或在吞吐井注蒸汽前注入經(jīng)蒸汽吞吐開采的稠油油藏底層； 其中，所述抗高溫油包水乳化劑主要包括HLB值小于6的陰離子型、陽離子型、非離子型或 復(fù)合型表面活性劑。該方法中的乳化劑具有較強(qiáng)的耐溫能力，但限于在高溫工況下的注蒸 汽井實(shí)施。
[0005] CN102061153介紹了一種油井堵水用原油乳化劑，其原料為二甲胺、環(huán)氧氯丙烷和 水。該乳化劑需二甲胺與環(huán)氧氯丙烷先反應(yīng)，反應(yīng)過程不易控制易影響獲得乳化劑的質(zhì)量 和實(shí)施效果。
[0006] CN102329600A公開了一種油井納米顆粒封竄堵水劑，含有氧化鈣、氧化硅、氧化 鋁、氧化鐵、三乙醇胺、KCl、Na 2Si03、膨潤(rùn)土、丙酮和甲醛縮聚物、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽和水，該 堵水劑通過先將氧化鈣、氧化硅、氧化鋁、氧化鐵、Na 2Si03、膨潤(rùn)土及丙酮和甲醛縮聚物先研 磨至顆粒粒徑達(dá)到1-lOOnm，并將三乙醇胺、KC1、鐵鉻木質(zhì)素磺酸鹽和水混合溶解為溶液， 然后將研磨的產(chǎn)物與溶液混合得到。該方法組成較復(fù)雜實(shí)施繁瑣，不適于實(shí)際使用。
[0007] CN1704559A公開了一種高強(qiáng)度易溶解納米堵水劑，由納米氧化硅、納米氧化鐵、納 米碳酸鈣、納米氧化鋁、超細(xì)水泥及助劑組成。該劑組成復(fù)雜不利于實(shí)施應(yīng)用。
[0008] CN1760312A公開了一種植物油田堵水材料，其中包括烘干海藻、聚醚多元醇、甲苯 二異氰酸酯、天然橡膠、二氧化硅、聚乙二醇（400)、碳酸鈣（100目）和橡膠助劑，該材料需 要通過以下工藝生產(chǎn)：將聚醚多元醇加入反應(yīng)釜升溫120°C，真空脫水30分鐘，之后降溫至 50°C，加入甲苯二異氰酸酯升溫到85°C，攪拌2小時(shí)，然后降溫至40°C出料，作為A組分備 用。將天然橡膠和經(jīng)粉碎為80目的海藻、二氧化硅、聚乙二醇、碳酸鈣以及橡膠助劑與A組 分混和，在壓膠機(jī)上混煉均勻后，在120°C硫化30分鐘，經(jīng)橡膠粉碎機(jī)粉碎為80目，即為植 物油田堵水材料。該方法復(fù)雜不適于油田堵水使用。
[0009] 由此可見，獲得組成簡(jiǎn)單、乳液穩(wěn)定、易應(yīng)用實(shí)施的堵水劑仍是油井開發(fā)所需要 的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010] 本發(fā)明的目的是為了獲得乳液穩(wěn)定性好且有較高黏度的堵水劑并克服現(xiàn)有技術(shù) 的堵水劑組成復(fù)雜和不易實(shí)施的缺陷，提供了一種疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑及其制 備方法與應(yīng)用。
[0011] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑，該疏水性 納米二氧化硅乳化堵水劑含有疏水性納米二氧化硅和結(jié)構(gòu)式為RiCOO^的酯；以所述疏 水性納米二氧化硅乳化堵水劑的總重量為基準(zhǔn)，疏水性納米二氧化硅的含量為〇. 5-20重 量％，所述酯的含量為80-99. 5重量％，其中&為C1-C20的烴基基團(tuán)，R2為C1-C10的烴基 基團(tuán)。
[0012] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑的制備方法，該方 法包括將疏水性納米二氧化硅和結(jié)構(gòu)式為RiCOO^的酯混合，疏水性納米二氧化硅和所述 酯的加入量使得得到的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑中，以所述疏水性納米二氧化硅乳 化堵水劑的總重量為基準(zhǔn)，疏水性納米二氧化硅的含量為〇. 5-20重量％，所述酯的含量為 80-99. 5重量％，其中札為C1-C20的烴基基團(tuán)，R2為C1-C10的烴基基團(tuán)。
[0013] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑在油井中進(jìn)行 堵水的應(yīng)用，將所述疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑、原油與水按重量比為〇. 01-0. 1 :1 : 0. 4-2. 4 混合。
[0014] 采用本發(fā)明提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑，應(yīng)用于原油中可以獲得均勻 穩(wěn)定且黏度較高的乳液，具有較高的封堵強(qiáng)度，并且該堵水劑組成簡(jiǎn)單易于油田實(shí)施。
[0015] 本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的【具體實(shí)施方式】部分予以詳細(xì)說明。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 以下對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體 實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0017] 本發(fā)明提供一種疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑，該疏水性納米二氧化硅乳化堵 水劑含有疏水性納米二氧化硅和結(jié)構(gòu)式為RiCOOI^的酯；以所述疏水性納米二氧化硅乳化 堵水劑的總重量為基準(zhǔn)，疏水性納米二氧化硅的含量為〇. 5-20重量％，所述酯的含量為 80-99. 5重量％，其中札為C1-C20的烴基基團(tuán)，R2為C1-C10的烴基基團(tuán)。
[0018] 本發(fā)明提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑組成簡(jiǎn)單，其中含有的疏水性納米 二氧化硅顆粒是以疏水性基團(tuán)修飾的納米二氧化硅，顆粒表面不僅含有大量親油性的烴基 基團(tuán)，而且含有親水性的硅氧基團(tuán)、羥基基團(tuán)。本發(fā)明的發(fā)明人在研究中發(fā)現(xiàn)，該疏水性納 米二氧化硅易于分散在油水界面并阻止液滴的聚并，具有非常好的穩(wěn)定油水界面的作用。 與普通的具有界面活性的表面活性劑相比，疏水性納米二氧化硅顆粒吸附在油水界面上形 成高強(qiáng)度的界面膜，使乳液具有非常好的穩(wěn)定性和較高的黏度，可以實(shí)現(xiàn)較好的封堵效果。 另外，選擇合適的酯類化合物可以與疏水性納米二氧化硅顆粒表面的親水、親油基團(tuán)存在 很強(qiáng)的相互作用，極易吸附在顆粒表面，與疏水性納米二氧化硅顆粒混合后，進(jìn)一步加強(qiáng)了 它的乳化能力，提高了油水界面的穩(wěn)定性。
[0019] 本發(fā)明中，疏水性納米二氧化硅與特定的酯組合，以特定的組成含量下，更有利于 得到的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑應(yīng)用于原油時(shí)，可以獲得穩(wěn)定性好且有較高黏度的 乳液，可以實(shí)現(xiàn)更好的封堵效果。優(yōu)選地，以所述疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑的總重量 為基準(zhǔn)，疏水性納米二氧化硅的含量為2-10重量％，所述酯的含量為90-98重量％。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明，提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑中，所述疏水性納米二氧化 硅的平均粒徑的選擇可以是只要滿足使乳液具有好的穩(wěn)定性和較高的黏度即可。優(yōu)選情況 下，所述疏水性納米二氧化硅的平均粒徑為l〇〇nm以下；優(yōu)選地，所述疏水性納米二氧化硅 的平均粒徑為50nm以下；更優(yōu)選地，所述疏水性納米二氧化硅的平均粒徑為20nm以下。所 述疏水性納米二氧化硅還可以是商購(gòu)獲得，例如德國(guó)德固賽（EV0NIK-DE⑶SSA)的R106 (平 均粒徑7nm)、R202 (平均粒徑14nm)、R972 (平均粒徑16nm)、R974 (平均粒徑12nm)，美國(guó)卡 博特（CABOT) TS-530 (平均粒徑20nm)，日本德山（TOKUYAMA) DM-10 (平均粒徑10nm)。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明，優(yōu)選情況下，所述疏水性納米二氧化硅含有連接在硅原子上的表面 修飾基團(tuán)，所述表面修飾基團(tuán)為C1-C12的烷基；優(yōu)選地，所述表面修飾基團(tuán)為C1-C3的烷 基；更優(yōu)選地，所述表面修飾基團(tuán)為甲基。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明，所述酯的結(jié)構(gòu)中，優(yōu)選地，札為C10-C15的烴基基團(tuán)，R2為C1-C3的 烴基基團(tuán)；更優(yōu)選地，所述酯為乙酸乙酯、十二酸乙酯、十二酸正丁酯和癸酯正丁酯中的至 少一種。選擇上述酯，可以與疏水性納米二氧化硅有更好的相互租用，加強(qiáng)所述疏水性納米 二氧化硅乳化堵水劑的乳化能力，提高油水界面的穩(wěn)定性。
[0023] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑的制備方法，該方 法包括將疏水性納米二氧化硅和結(jié)構(gòu)式為RiCOO^的酯混合，疏水性納米二氧化硅和所述 酯的加入量使得得到的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑中，以所述疏水性納米二氧化硅乳 化堵水劑的總重量為基準(zhǔn)，疏水性納米二氧化硅的含量為〇. 5-20重量％，所述酯的含量為 80-99. 5重量％，其中&為C1-C20的烴基基團(tuán)，R2為C1-C10的烴基基團(tuán)。優(yōu)選地，以所述 疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑的總重量為基準(zhǔn)，疏水性納米二氧化硅的含量為2-10重 量％，所述酯的含量為90-98重量％。本發(fā)明中，所提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑 不僅組成簡(jiǎn)單，而且可以方便地制備得到，方便于在油田實(shí)現(xiàn)使用。
[0024] 本發(fā)明還提供了本發(fā)明提供的疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑在油井中進(jìn)行 堵水的應(yīng)用，將所述疏水性納米二氧化硅乳化堵水劑、原油與水按重量比為〇. 01-0. 1 :1 : 0. 4-2. 4 混合。
[0025] 以下將通過實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0026] 以下實(shí)施例中，乳液穩(wěn)定性通過將制備的乳液在80°C恒溫密閉靜置48h，觀察乳 液無油水分離為乳液穩(wěn)定，反之，乳液不穩(wěn)定。
[0027] 乳液粘度采用GB/T10247-2008方法使用ThermoFisher公司的H