一種油氣田用熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫體系的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫，包括有改性二氧化硅納米顆粒、表面活性劑、熒光染料；其中改性二氧化硅納米顆粒、表面活性劑、熒光染料的質(zhì)量比為0.05-0.5：0.5-2：0.001-0.005。本發(fā)明的復(fù)合泡沫體系熒光染料在顆粒表面結(jié)合時間較長，可以在熒光顯微鏡等顯微鏡下清楚的看到其分布，且復(fù)合泡沫體系的析液半衰期最長在45分鐘左右，穩(wěn)定性極佳，非常適合實驗室用基礎(chǔ)理論研究。將制備的復(fù)合泡沫體系置于熒光顯微鏡等顯微鏡下觀測，在觀測期內(nèi)，泡沫的形態(tài)不會發(fā)生太大變化，穩(wěn)定性能好。
【專利說明】一種油氣田用熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沬體系

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于石油生產(chǎn)制劑【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種油氣田研究用熒光二氧化硅納 米顆粒復(fù)合泡沫體系。

【背景技術(shù)】
[0002] 目前，泡沫流體在石油工業(yè)的鉆井、油氣井增產(chǎn)、修井、提高采收率等各個方面都 顯示出很大的應(yīng)用潛力。但泡沫驅(qū)作為極具應(yīng)用前景的三次采油技術(shù)還存在泡沫半衰期較 短、穩(wěn)定性差等局限性，極大制約了其應(yīng)用價值和應(yīng)用廣泛性。因此，目前多添加穩(wěn)泡劑去 增強泡沫的穩(wěn)定性，但無論是有機(jī)高聚物還是生物大分子的穩(wěn)泡劑都會堵塞地層，造成不 可復(fù)原的地層破壞；二氧化硅納米顆粒能增強泡沫的穩(wěn)定性，且因本身直徑比地層孔喉小 一個數(shù)量級不會堵塞地層，顯示出很大優(yōu)勢。但對二氧化硅納米顆粒同表面活性劑共同作 用穩(wěn)定泡沫的機(jī)理研究一直是一個難題，應(yīng)用熒光技術(shù)并復(fù)配出一種穩(wěn)定性好的泡沫有助 于研究二氧化硅納米顆粒同表面活性劑作用機(jī)理，從而更好的應(yīng)用到石油工業(yè)領(lǐng)域。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明提供一種油氣田用熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫體系及其制備方法，即 可以長時間表征泡沫表面二氧化硅納米顆粒的存在形態(tài)，且不易從顆粒表面洗脫的復(fù)合泡 沫體系，從而為在激光共聚焦倒置顯微鏡下研究泡沫體系提供了可能，從而彌補了現(xiàn)有技 術(shù)的不足。
[0004] 本發(fā)明的熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫，包括有改性二氧化硅納米顆粒、表 面活性劑、熒光染料；其中改性二氧化硅納米顆粒、表面活性劑、熒光染料的質(zhì)量比為 0. 05 - 0. 5 ：0. 5 - 2 ：0. 001 - 0. 005 ；
[0005] 本發(fā)明的復(fù)合泡沫制備方法，是將改性二氧化硅納米顆粒加入到熒光染料溶液中 超聲、攪拌、離心洗脫，清洗后加水制成分散液，再加入表面活性劑攪拌起泡后完成制備。
[0006] 其中改性二氧化硅納米顆粒的制備方法如下：將二氧化硅納米顆粒在反應(yīng)器中升 溫到160°C預(yù)熱2h活化，再將聚二甲基硅氧烷、六甲基二氯氮烷鎳鐵合金300°C汽化后進(jìn)入 反應(yīng)器中，反應(yīng)30min - 60min后制成的。
[0007] 其中一種具體的制備步驟如下：
[0008] 1)熒光染料溶液的配制：
[0009] 取熒光染料加入到電阻率為18. 2ΜΩ ·_的水中，水浴升溫至40°C，磁力攪拌轉(zhuǎn)速 200rpmlh，制成熒光染料溶液；
[0010] 2)二氧化硅納米顆粒的改性：
[0011] 將二氧化硅納米顆粒在反應(yīng)器中升溫到160°C預(yù)熱2h活化，再將聚二甲基硅氧 烷、六甲基二氯氮烷鎳鐵合金300°C汽化后進(jìn)入反應(yīng)器中，反應(yīng)30min - 60min后制成的；
[0012] 3)改性二氧化硅納米顆粒的染色：
[0013] 在熒光染料溶液中加入改性二氧化硅納米顆粒0. 5 - 2份，超聲1 - 3h使改性二氧 化硅納米顆粒與熒光染料溶液結(jié)合，400rpm轉(zhuǎn)速攪拌4h，使分散液均勻。8000rpm離心分散 液15 - 30min，去掉上清液，重復(fù)3 - 5次，清洗后再用水溶解至100份，制成分散液；
[0014] 3)復(fù)合泡沫的制備：
[0015] 取表面活性劑加入到分散液中進(jìn)行攪拌起泡后制得二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫 體系。
[0016] 所述的突光染料為異硫氰酸突光素（FITC)(最大吸收光波長490 -495nm,最大發(fā) 射光波長520 - 530nm)或羅丹明B (最大吸收光波長552nm，最大發(fā)射光波長610nm)。
[0017] 所述的表面活性劑優(yōu)選為十二烷基苯磺酸鈉（SDBS);
[0018] 本發(fā)明的復(fù)合泡沫體系熒光染料在顆粒表面結(jié)合時間較長，可以在熒光顯微鏡等 顯微鏡下清楚的看到其分布，且復(fù)合泡沫體系的析液半衰期最長在45分鐘左右，穩(wěn)定性極 佳，非常適合實驗室用基礎(chǔ)理論研究。將制備的復(fù)合泡沫體系置于熒光顯微鏡等顯微鏡下 觀測，在觀測期內(nèi)，泡沫的形態(tài)不會發(fā)生太大變化，穩(wěn)定性能好。

【具體實施方式】
[0019] 本發(fā)明使用二氧化硅納米顆粒作為泡沫穩(wěn)泡劑，具有很好的穩(wěn)定泡沫能力；并且 在對二氧化硅納米顆粒作用機(jī)理的研究中，本發(fā)明的泡沫系統(tǒng)能夠更好的標(biāo)注出納米顆粒 的位置，有助于對機(jī)理的研究。
[0020] 本發(fā)明所使用的二氧化硅納米顆粒，是粒徑在10到18nm之間，經(jīng)過表面聚二甲 基硅氧烷和六甲基二氯氮烷表面疏水改性的顆粒，硅醇烷基密度〇. Ι/nm2 - 0. 6/nm2,水接觸 角70°?130°，與熒光染料的結(jié)合能力強，能長時間存放不從顆粒表面脫落。改性前二氧 化硅納米顆粒水接觸角小于20°，硅醇烷基密度為2/nm 2,起泡性質(zhì)一般，析液半衰期小于 10min〇
[0021] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明的熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0022] 實施例1 :
[0023] 1)熒光染料溶液的配置
[0024] 取FITCO. lmg置于100ml的電阻率為18. 2ΜΩ .cm的水中溶解，水浴升溫至40°C， 磁力攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，時間lh，制得100ml熒光染料溶液。
[0025] 2)改性二氧化硅納米顆粒的制備
[0026] 將100g二氧化硅納米顆粒（硅醇烷基密度2/nm2)在反應(yīng)器中升溫到160°C預(yù)熱 2h活化，添加聚二甲基硅氧烷30g和六甲基二氯氮烷25g，并加入催化劑鎳鐵合金，通過汽 化裝置300°C汽化后進(jìn)入反應(yīng)器中，與二氧化硅反應(yīng)45min后出料，改性后二氧化硅顆粒表 面硅醇烷基的密度0. 3個/nm2,接觸角120°。
[0027] 3)改性二氧化硅納米顆粒的染色：
[0028] 取改性二氧化娃納米顆粒lg溶于上述100ml突光染料溶液中，超聲lh，400rpm磁 力攪拌4h。8000rpm離心分散液，去掉上清液，重復(fù)5次，清洗后再用水溶解至100份，制 成分散液。
[0029] 4)復(fù)合泡沫的制備
[0030] 加入SDBSO. 5g到上述分散液中，磁力攪拌300rpm攪拌5分鐘。將溶液置于高速 攪拌機(jī)中攪拌3min，轉(zhuǎn)速8000rpm。即制得穩(wěn)定的染色無機(jī)納米顆粒復(fù)合泡沫體系。
[0031] 5)泡沫的穩(wěn)定性測試：
[0032] 將泡沫置于量筒中，用封口膜封好量筒。當(dāng)析出液體體積達(dá)到50ml時，消耗的時 間認(rèn)為是析液半衰期，測的時間為40min。當(dāng)泡沫體積變?yōu)閯偲鹋萃戤叺?0%時，消耗的時 間認(rèn)為是泡沫半衰期，測的時間為15h。
[0033] 實施例2 :
[0034] 1)熒光染料溶液的配置
[0035] 取羅丹明BO. lmg置于100ml的電阻率為18. 2ΜΩ · cm的水中溶解，水浴升溫至 40°C，磁力攪拌轉(zhuǎn)速200rpm，時間lh，制得100ml熒光染料溶液。
[0036] 2)改性二氧化硅納米顆粒的制備
[0037] 將100g二氧化硅納米顆粒（硅醇烷基密度2/nm2)在反應(yīng)器中升溫到160°C預(yù)熱 2h活化，添加聚二甲基硅氧烷15g和六甲基二氯氮烷25g，并加入催化劑鎳鐵合金，通過汽 化裝置300°C汽化后進(jìn)入反應(yīng)器中，與二氧化硅反應(yīng)30min后出料，改性后二氧化硅顆粒表 面硅醇烷基的密度0.5個/nm2,接觸角85°。
[0038] 3)改性二氧化硅納米顆粒溶液的配置
[0039] 取改性二氧化娃納米顆粒1. 5g溶于上述100ml分散液中，超聲1. 5h，400rpm磁力 攪拌4h。8000rpm離心分散液，去掉上清液，重復(fù)3次，清洗后再用水溶解至100份，制成 分散液。
[0040] 4)泡沫的制備
[0041] 加入SDBSO. 2g到上述分散液中，磁力攪拌300rpm攪拌5分鐘。將溶液置于高速 攪拌機(jī)中攪拌3min，轉(zhuǎn)速8000rpm。即制得穩(wěn)定的染色無機(jī)納米顆粒復(fù)合泡沫體系。
[0042] 5)泡沫的穩(wěn)定性測試
[0043] 將泡沫置于量筒中，用封口膜封好量筒，析液半衰期為28min，泡沫半衰期為12h。
[0044] 實施例3 :
[0045] 1)熒光染料溶液的配置
[0046] 取FITCO. lmg置于100ml的電阻率為18. 2ΜΩ .cm的水中溶解，水浴升溫至40°C， 磁力攪拌轉(zhuǎn)速200rpmlh，制得100ml熒光染料溶液。
[0047] 2)改性二氧化硅納米顆粒的制備
[0048] 將100g二氧化硅納米顆粒（硅醇烷基密度2/nm2)在反應(yīng)器中升溫到160°C預(yù)熱 2h活化，添加聚二甲基硅氧烷30g和六甲基二氯氮烷25g，并加入催化劑鎳鐵合金，通過汽 化裝置300°C汽化后進(jìn)入反應(yīng)器中，與二氧化硅反應(yīng)45min后出料，改性后二氧化硅顆粒表 面硅醇烷基的密度〇· 3個/nm2,接觸角120°。
[0049] 3)改性二氧化硅納米顆粒溶液的配置
[0050] 取改性二氧化硅納米顆粒1. 5g溶于上述100ml熒光染料溶液中，超聲lh，超聲 lh，400rpm轉(zhuǎn)速攪拌4h。8000rpm離心分散液，去掉上清液，重復(fù)5次，清洗后再用水溶解 至100份，制成分散液。
[0051] 4)泡沫的制備
[0052] 加入SDBSO. 2g到上述分散液中，磁力攪拌300rpm攪拌5分鐘。將溶液置于高速 攪拌機(jī)中攪拌3min，轉(zhuǎn)速8000rpm。即制得穩(wěn)定的染色無機(jī)納米顆粒復(fù)合泡沫體系。
[0053] 5)泡沫的穩(wěn)定性測試
【權(quán)利要求】
1. 一種熒光二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫，其特征在于，所述的復(fù)合泡沫包含有改性二 氧化硅納米顆粒、表面活性劑、熒光染料。
2. 如權(quán)利要求1所述的復(fù)合泡沫，其特征在于，所述的改性二氧化硅納米顆粒、表面活 性劑、熒光染料的質(zhì)量比為0. 05-0. 5 :0. 5-2 :0. 001-0. 005。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合泡沫，其特征在于，所述的改性二氧化硅納米顆粒的制 備方法如下：將二氧化硅納米顆粒在反應(yīng)器中升溫到160°C預(yù)熱2h活化，再將聚二甲基硅 氧燒、六甲基二氯氮燒鎳鐵合金300°C汽化后進(jìn)入反應(yīng)器中，反應(yīng)30min-60min后制成。
4. 如權(quán)利要求3所述的復(fù)合泡沫，其特征在于，所述的熒光染料為異硫氰酸熒光和/或 羅丹明B。
5. 如權(quán)利要求3所述的復(fù)合泡沫，其特征在于，所述的表面活性劑為十二烷基苯磺酸 鈉。
6. 權(quán)利要求3所述的復(fù)合泡沫的制備方法，其特征在于，所述的方法是將改性二氧化 硅納米顆粒加入到熒光染料溶液中超聲、攪拌、離心洗脫，清洗后加水制成分散液，再加入 表面活性劑攬祥起泡后完成制備。
7. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述的方法包括如下的步驟： 1) 熒光染料溶液的配制： 取熒光染料加入到電阻率為18. 2ΜΩ · cm的水中，水浴升溫至40°C，磁力攪拌轉(zhuǎn)速 200rpmlh，制成熒光染料溶液； 2) 二氧化硅納米顆粒的改性： 將二氧化硅納米顆粒在反應(yīng)器中升溫到160°C預(yù)熱2h活化，再將聚二甲基硅氧烷、六 甲基二氯氮烷鎳鐵合金300°C汽化后進(jìn)入反應(yīng)器中，反應(yīng)30min-60min后制成的； 3) 改性二氧化硅納米顆粒的染色： 在熒光染料溶液中加入改性二氧化硅納米顆粒〇. 5-2份，超聲l-3h使改性二氧化硅 納米顆粒與熒光染料溶液結(jié)合，400rpm轉(zhuǎn)速攪拌4h，使分散液均勻；8000rpm離心分散液 15-30min，去掉上清液，重復(fù)3-5次，清洗后再用水溶解至100份，制成分散液； 4) 復(fù)合泡沫的制備： 取表面活性劑加入到分散液中進(jìn)行攪拌起泡后制得二氧化硅納米顆粒復(fù)合泡沫體系。
【文檔編號】G01N21/64GK104099076SQ201410327864
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年7月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月10日
【發(fā)明者】李兆敏, 姜磊, 王繼乾, 于文洋, 李松巖, 孫乾 申請人:中國石油大學(xué)(華東)