本发明涉及油田化学的技术领域，具体涉及一种低稳泡剂用量的长效泡沫及其制备方法。
背景技术：
我国大多数油田已进入开发中后期，开发效果变差，表现为周期产油量低、综合含水高，注入驱油剂波及效率低是造成以上问题的主要原因。泡沫是一种显著提高波及效率的高效驱油剂。然而，泡沫驱工艺随着措施轮次的增加效果逐渐变差，分析变差原因：一方面是含油饱和度下降、存水增加；另一方面是亏空后水侵强度增大。常规起泡剂起泡性能差、稳定时间短进一步限制了泡沫的应用。
虽然聚合物可以延长泡沫的稳定时间，但是聚合物使起泡体积大幅减小，无法同时改善体系的起泡性和稳泡性。常规三维球形纳米粒子可改善泡沫稳定性，但也会小幅降低体系的起泡体积，导致泡沫综合性能提高不显著。此外，该类纳米粒子有效使用浓度较大(≥1％)，该问题已成为目前制约纳米颗粒强化泡沫发展的瓶颈。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述背景技术的不足，而提供一种低稳泡剂用量的长效泡沫及其制备方法，该长效泡沫在低剂量条件下即可在气水界面上形成饱和吸附层，可以大幅降低纳米颗粒强化泡沫中纳米粒子的使用浓度，进而降低药剂成本，有利于纳米颗粒强化泡沫在油田现场推广应用。
为实现上述目的，本发明提供一种低稳泡剂用量的长效泡沫，它由以下重量份数的原料制成：起泡剂0.3份～0.6份、片状纳米颗粒0.05份～0.1份、气水界面增效剂0.05份～0.3份，余量为水，上述组分的重量份之和为100份；
所述起泡剂选自烷基磺酸钠和/或α烯烃磺酸钠；
所述片状纳米颗粒选自氧化石墨烯和/或氨基化石墨烯；
所述气水界面增效剂选自水杨酸钠、柠檬酸钠或丙二酸钠中的一种或多种。
作为优选实施方式地，所述的低稳泡剂用量的长效泡沫由以下重量份数的原料制成：起泡剂0.5份～0.6份、片状纳米颗粒0.05份～0.09份、气水界面增效剂0.2份～0.3份，余量为水，上述组分的重量份之和为100份；
所述起泡剂选自烷基磺酸钠和/或α烯烃磺酸钠；
所述片状纳米颗粒选自氧化石墨烯和/或氨基化石墨烯；
所述气水界面增效剂选自水杨酸钠、柠檬酸钠或丙二酸钠中的一种或多种。
作为优选实施方式地，所述的低稳泡剂用量的长效泡沫由以下重量份数的原料制成：起泡剂0.5份、片状纳米颗粒0.09份、气水界面增效剂0.3份、水99.11份；
所述起泡剂为烷基磺酸钠与α烯烃磺酸钠按重量比为1:4混合而成；
所述片状纳米颗粒为氨基化石墨烯；
所述气水界面增效剂为柠檬酸钠与丙二酸钠按重量比为1:1混合而成。
作为最佳实施方式地，所述的低稳泡剂用量的长效泡沫由以下重量份数的原料制成：起泡剂0.5份、片状纳米颗粒0.08份、气水界面增效剂0.3份、水99.12份；
所述起泡剂为烷基磺酸钠与α烯烃磺酸钠按重量比为1:1混合而成；
所述片状纳米颗粒为氧化石墨烯与氨基化石墨烯按重量比为1:1混合而成；
所述气水界面增效剂为丙二酸钠与柠檬酸钠按重量比为5:1混合而成。
本发明还提供一种上述低稳泡剂用量的长效泡沫的方法，包括如下步骤：
1)将片状纳米颗粒溶于水中充分搅拌分散，得到纳米颗粒溶液；
2)将起泡剂、气水界面增效剂依次加入步骤1)所得的纳米颗粒溶液中超声波分散，即可得到低稳泡剂用量的长效泡沫。
作为优选实施方式地，所述步骤1)中，搅拌分散具体为采用高速搅拌机在转速为12000～15000rpm的条件下搅拌2～4min。
作为优选实施方式地，所述步骤1)中，超声波分散具体为采用超声波分散器分散12～15min。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
其一，本发明所使用的片状纳米颗粒为氧化石墨烯与氨基化石墨烯之一或组合，该类改性石墨烯由非极性基团六元碳环结构与极性基团羧基、羟基、氨基组成，是典型的表面活性剂结构，具有两亲特性，因此易于吸附在气水界面上。基于上述原因，该类稳泡剂加入体系后，不仅不会降低体系的稳泡性能，而且还会起到助表面活性剂的作用，在一定程度上能提高体系的起泡性能。
其二，本发明所使用的片状纳米颗粒为氧化石墨烯与氨基化石墨烯之一或组合，该类改性石墨烯片层厚度为1-2nm，片层直径为100-1000nm，与球状纳米颗粒相比，该片状纳米粒子具有更大比表面积，低剂量条件下即可在气水界面上形成饱和吸附层，具有极为高效的稳泡能力。同时，薄膜状的片层纳米颗粒在气水界面膜上的解吸附能量势垒大，难以从界面膜上解析，界面膜不易破坏，因此泡沫稳定时间长。此外，由于稳泡剂用量较小，重力排液作用得到显著抑制，进一步提高了泡沫的稳定时间。此外，该长效泡沫有助于实现泡沫的深部调驱性能，推动纳米颗粒强化泡沫在油田现场的应用。
其三，本发明提供的长效泡沫中片状纳米颗粒用量低，但起泡性能优异，稳定时间长，与普通泡沫相比，半衰期至少提高550％；该泡沫体系封堵强度大，封堵率大于95％，比普通泡沫封堵率高20％以上；同时，该泡沫体系驱油能力强，提高采收率幅度达25％以上，与普通泡沫体系相比，提高采收率能力增加50％以上。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
实施例1：
一种低稳泡剂用量的长效泡沫的制备方法，包括如下步骤：将0.05g的氧化石墨烯置于99.25g清水中充分分散，利用高速搅拌机在15000rpm条件下搅拌2min，然后将0.5g烷基磺酸钠、0.05g水杨酸钠、0.15g丙二酸钠加入上述纳米颗粒溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散15min，即可得到长效泡沫。将上述100ml长效泡沫利用高速搅拌机在10000rpm条件下搅拌1min，泡沫体积为456ml，50℃析液半衰期为660s。
实施例2：
一种低稳泡剂用量的长效泡沫的制备方法，包括如下步骤：将0.1g的氧化石墨烯置于99.4g清水中充分分散，利用高速搅拌机在15000rpm条件下搅拌2min，然后将0.1g烷基磺酸钠、0.2gα烯烃磺酸钠、0.1g水杨酸钠、0.1g丙二酸钠加入上述纳米颗粒溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散15min，即可得到长效泡沫。将上述100ml长效泡沫利用高速搅拌机在10000rpm条件下搅拌1min，泡沫体积为444ml，50℃析液半衰期为778s。
实施例3：
一种低稳泡剂用量的长效泡沫的制备方法，包括如下步骤：将0.06g的氨基化石墨烯置于99.29g清水中充分分散，利用高速搅拌机在12000rpm条件下搅拌4min，然后将0.6gα烯烃磺酸钠、0.025g丙二酸钠、0.025g柠檬酸钠加入上述纳米颗粒溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散12min，即可得到长效泡沫。将上述100ml长效泡沫利用高速搅拌机在10000rpm条件下搅拌1min，泡沫体积为469ml，50℃析液半衰期为701s。
实施例4：
一种低稳泡剂用量的长效泡沫的制备方法，包括如下步骤：将0.09g的氨基化石墨烯置于99.11g清水中充分分散，利用高速搅拌机在15000rpm条件下搅拌2min，然后将0.1g烷基磺酸钠、0.4gα烯烃磺酸钠、0.15g丙二酸钠、0.15g柠檬酸钠加入上述纳米颗粒溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散15min，即可得到长效泡沫。将上述100ml长效泡沫利用高速搅拌机在10000rpm条件下搅拌1min，泡沫体积为474ml，50℃析液半衰期为791s。
实施例5：
一种低稳泡剂用量的长效泡沫的制备方法，包括如下步骤：将0.04g的氧化石墨烯、0.04g的氨基化石墨烯置于99.12g清水中充分分散，利用高速搅拌机在15000rpm条件下搅拌2min，然后将0.25g烷基磺酸钠、0.25gα烯烃磺酸钠、0.25g丙二酸钠、0.05g柠檬酸钠加入上述纳米颗粒溶液中充分溶解，最后将其置于超声波分散器中分散15min，即可得到长效泡沫。将上述100ml长效泡沫利用高速搅拌机在10000rpm条件下搅拌1min，泡沫体积为449ml，50℃析液半衰期为841s。
效果例：
以实施例1～5中获得的长效泡沫及空白对比样即单纯起泡体系(0.25g烷基磺酸钠+0.25gα烯烃磺酸钠)为研究对象，考察本发明所提供的泡沫的封堵、驱油能力。利用长度为500mm、内径为25mm的钢制填砂管模型进行泡沫的封堵、驱油能力评价，具体实验流程如下：第一步将填砂后的填砂管通过常规注入方法饱和水，然后以0.5ml/min的流速向填砂管中注水，测其平衡压力，根据达西公式计算渗透率k1；第二步通过常规注入方法饱和原油，然后以0.5ml/min的流速水驱至含水率达98％；第三步是以0.5ml/min的流速向填砂管中注入0.5pv的泡沫体系，随后注入0.2pv的清水顶替；第四步是以0.5ml/min的流速向填砂管中注水，测其平衡压力，计算渗透率k2；最后按公式e＝(k1-k2)/k1×100％，计算得到泡沫封堵率e。全程记录产水量、产油量，由此计算不同阶段的采收率。驱替过程中回压设置为3mpa、温度为50℃，填砂管岩心渗透率为2500md，实验结果如表1所示。
表1泡沫驱过程中岩心采收率变化
以上实验结果表明：本发明提供的长效泡沫中片状纳米颗粒用量低(仅为0.05％～0.1％)，但起泡性能优异，稳定时间长，与普通泡沫相比，半衰期至少提高550％；该泡沫体系封堵强度大，封堵率介于95.04％～98.11％之间，比普通泡沫封堵率高20％以上；同时，该泡沫体系驱油能力强，提高采收率幅度达25％以上，与普通泡沫体系相比，提高采收率能力增加50％以上。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。