一种起泡剂及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种起泡剂及其制备方法与应用，属于石油勘探开发技术领域。
【背景技术】
[0002]泡沫驱油是一种应用前景广泛的三次采油技术。利用表面活性剂的发泡性配制成驱油剂进行采油的方法被称为泡沫驱。泡沫驱技术的产生一定程度上解决了现阶段强化采油方法存在的一些污染物排放严重，井下管路腐蚀严重，成本高，采收率低等问题。泡沫采油一方面因泡沫阻力系数高，有利于控制流度，扩大扫油体积；另一方面泡沫体系可以很好地降低油水界面张力，稀释能力很强；另外，泡沫的特点使其控制的区域更大，相对其他化学驱油来说，节约了化学试剂的用量，降低了成本。但该方法存在的主要问题是泡沫的稳定性还有待提尚。
[0003]20世纪50年代国外开始了泡沫驱的研究，我国是20世纪60年代开始进行泡沫驱油的研究，在泡沫稳定性、泡沫驱油机理等方面研究比较多，在现场也得到了应用，并获得了比较丰富的现场经验。目前对起泡剂的研发主要是集中在表面活性剂的合成或复配，但由于受到表面活性剂本身性质的影响，其稳定性较差。为了提高泡沫稳定性，需在起泡剂中加入稳泡剂。稳泡剂的种类可以分为液体稳泡剂和固体颗粒稳泡剂。液体稳泡剂主要包括聚丙烯酰胺、蛋白质、多肽等聚合物，该类物质的加入可以提高基液的粘度，造成排液减缓，同时，可以降低液膜的渗透压，减缓气泡间气体的扩散，从而达到稳定泡沫的效果，但加入聚合物后其起泡体积较小。现阶段的研究中提到，固体纳米颗粒也可以提高泡沫的稳定性。经过表面改性的具有一定疏水性的纳米固体颗粒在泡沫体系中会吸附在液膜上，形成类似壳层结构，阻碍泡沫排液，从而达到稳定泡沫的作用，如中国专利CN103194191A公开了一种基于纳米二氧化硅材料的泡沫钻井液，纳米二氧化硅的添加增加了泡沫钻井液的发泡体积和半衰期。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种起泡剂。
[0005]本发明的目的还在于提供一种上述起泡剂的制备方法。
[0006]本发明的目的还在于提供一种上述起泡剂在泡沫驱油中作为泡沫驱油剂的应用。
[0007]为达上述目的，本发明提供了一种起泡剂，以该起泡剂的总重量为100%计，该起泡剂包含0.2wt % -0.8wt %的表面活性剂、0.03wt % -0.06wt %的聚合物稳泡剂、0.0lwt% -0.05wt%的改性纳米氧化锌颗粒，余量为水。
[0008]根据本发明一些优选的实施方式，所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠(SDS)。
[0009]根据本发明一些优选的实施方式，所述聚合物稳泡剂包括梳状抗盐型聚丙烯酰胺类聚合物。
[0010]根据本发明一些优选的实施方式，所述梳状抗盐型聚丙烯酰胺类聚合物的重均分子量为2.419 X 17,水解度为21.53%。
[0011]根据本发明一些优选的实施方式，所述梳状抗盐型聚丙烯酰胺类聚合物包括KYPAM-2，该KYPAM-2购自北京恒聚化工集团有限责任公司。
[0012]根据本发明一些优选的实施方式，所述改性纳米氧化锌颗粒的粒径为10nm-20nm，接触角为50° -60°。
[0013]根据本发明一些优选的实施方式，所述改性纳米氧化锌颗粒的改性物质包括硅烷改性剂。
[0014]根据本发明一些优选的实施方式，所述硅烷改性剂包括二甲基二氯硅烷。
[0015]所述改性纳米氧化锌颗粒的制备方法可以为现有技术常规方法，而在本发明一些优选实施方式中，所述改性纳米氧化锌颗粒的制备方法包括以下步骤:
[0016]使用硅烷改性剂对纳米ZnO粉体在回流状态下进行改性，得到所述改性纳米氧化锌颗粒。
[0017]所述改性纳米氧化锌颗粒的制备方法可以按照以下具体步骤进行:
[0018](I)、取适量纳米ZnO粉体经干燥至恒重后，加入乙醇配置成ZnO乳液，搅拌均匀，再一次性滴入二甲基二氯硅烷改性剂，同时缓慢滴加一定量的去离子水后，升温，回流，反应结束后，得到悬浊液；
[0019](2)、再将所述悬浊液经洗涤，干燥至恒重后，即得到改性纳米氧化锌颗粒。
[0020]其中所述纳米ZnO粉体可以市售获得，或者按照现有技术常规方法得到，而根据本发明的一些优选实施方式，所述纳米ZnO粉体可以由包括如下步骤的方法制备得到:[0021 ] a、使用去离子水和甘油的混合液分别配制Zn (AC) 2溶液和NaOH溶液；
[0022]b、将所述NaOH溶液缓慢滴加到Zn (AC) 2溶液中，搅拌均匀，反应，得到乳浊液；
[0023]C、将所述乳浊液进行陈化，再经超声洗涤、离心、干燥后，得到白色的纳米ZnO粉体。
[0024]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤a中，所述去离子水和甘油的体积比为1:1-1: 2。
[0025]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤a中，所述Zn (AC)2溶液的浓度为0.10mol/L, NaOH溶液的浓度为0.lOmol/L。
[0026]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤b中，所述反应的时间为15-20min。
[0027]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤c中，所述陈化是将乳浊液放置于烘箱中实现的。
[0028]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤c中，所述陈化的温度为70°C，陈化时间为10_12h。
[0029]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤c中，所述离心的转速为12000r/s。
[0030]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤c中，所述的干燥的温度为70°C，干燥时间为2-3h。
[0031]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤d中，所述氧化锌乳液中氧化锌的质量分数为5%。
[0032]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤d中，所述搅拌的时间为10-15min。
[0033]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤d中，以加入二甲基二氯硅烷改性剂后得到的溶液的总重量为100%计，所述的二甲基二氯硅烷改性剂质量浓度为0.05%。
[0034]根据本发明的一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤d中，以加入去离子水后得到的溶液的总重量为100%计，所述去离子水的质量分数为4%。
[0035]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤d中，所述升温是升温至120°C。
[0036]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤d中，所述回流的时间为50-55min。
[0037]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤e中，所述洗涤是使用丙酮将悬浊液洗3-4次。
[0038]根据本发明一些优选的实施方式，在改性纳米氧化锌颗粒制备过程的步骤e中，所述干燥的温度为60°C。
[0039]根据本发明一些优选的实施方式，所述十二烷基硫酸钠、制备改性纳米氧化锌颗粒所用到的试剂均为本领域的常规试剂，任何市售本领域常用的十二烷基硫酸钠、二甲基二氯硅烷、Zn (AC) 2都可以用于本发明。
[0040]本发明还提供了上述起泡剂的制备方法，该方法包括以下步骤:
[0041]按配比将所述表面活性剂加入到水中，搅拌均匀，再依次加入改性纳米氧化锌颗粒、聚合物稳泡剂，搅拌均匀，静置，得到所述起泡剂。本发明的起泡剂是在常温下进行制备的。
[0042]根据本发明一些优选的实施方式，加入改性纳米二氧化硅颗粒后搅拌的时间为15_20mino
[0043]根据本发明一些优选的实施方式，加入聚合物稳泡剂后搅拌的时间为50-60min。
[0044]根据本发明一些优选的实施方式，所述静置的时间为15-20min。
[0045]本发明还提供了上述起泡剂在泡沫驱油中作为泡沫驱油剂的应用。
[0046]—般来说，固体颗粒的形貌、大小、表面性质等都会对泡沫的稳定效果造成影响。纳米氧化锌是一种新型功能精细无机产品，与传统氧化锌产品相比，其比表面积大、化学活性高，产品细度和粒子形状可以根据需要进行调整。纳米氧化锌的制备方法相对简单，反应条件极易控制，可以制备出粒径较小的纳米氧化锌，伴随着粒径的减小，表面原子数的迅速增加，纳米氧化锌粒子的表面积、表面能都迅速增大，具有很大的化学活性。同时纳米氧化锌表面存在大量羟基，使纳米氧化锌表面呈亲水性而易与表面活性剂或硅烷偶联剂等改性剂作用，从而可有效地改变其表面的亲疏水性，