本技术介绍了一种利用多元改性纳米SiO2颗粒制备高效CO2起泡剂的方法。该方法通过两步化学改性工艺,制备出具有稳定泡沫性能的耐温耐盐纳米SiO2颗粒。这些颗粒与低浓度甜菜碱混合,形成一种高效的CO2起泡剂,具有优异的起泡效果和稳定性。
背景技术
对于注水困难的低渗透油藏来说,注气是有效的补充地层能量的方式。向低渗透油藏注二氧化碳,既可以有效提高采收率,又能实现二氧化碳地下埋存的目标。但由于地层是非均质的,注气过程中二氧化碳会沿裂缝或者一些渗透率相对较高但含油饱和度较低的地层窜进,降低了地层存气率,削弱了二氧化碳提高采收率的效果。
泡沫是抑制二氧化碳气窜的重要方法,其关键是起泡剂的性能。好的起泡剂,发泡率高,形成的泡沫稳定。通过优化表面活性剂分子结构、将不同分子结构的表面活性剂进行复配以及向起泡剂溶液中添加聚合物等,均可以提高泡沫稳定性。近年来提高泡沫稳定性的一个热点方法是用纳米颗粒稳定泡沫,其中使用最多的颗粒是纳米SiO2
。普通的纳米SiO2
表面含有大量羟基,呈现强亲水,不易吸附到气液界面上,只有将颗粒表面改性后使颗粒表面接近中性润湿,这样的颗粒才能在气液界面上形成高弹性的表面膜从而呈现好的稳泡效果。目前发展了两类改性的方法:一是接枝改性,通过二甲基二甲氧基硅烷、二甲基二氯硅烷等硅烷偶联剂与纳米SiO2
表面含有的大量羟基形成共价键,从而将一些疏水基团键合在纳米颗粒表面;例如:CN111171798A、CN112175600A、CN113426367A等。控制接枝的程度,就可以控制颗粒表面的润湿性。接枝改性的颗粒,可以单独稳定泡沫,也可以和其他表面活性剂复配来稳定性泡沫。另一种改性的方法是将纳米SiO2
颗粒和表面活性剂在水溶液中混合,表面活性剂通过静电、氢键等定向吸附在颗粒表面,使颗粒表面的润湿性由亲水变为中性润湿,例如:CN110540833A。
将纳米二氧化硅与硅烷偶联剂接枝或纳米二氧化硅在水溶液中吸附表面活性剂后可以形成稳泡性能大幅度提高的中性润湿纳米二氧化硅,但这些纳米颗粒由于表面水化作用削弱,在含钙镁离子的盐水中会很快聚沉,因此这些颗粒是难以运移到地层深部的,也不具备在地层深部与CO2
生成泡沫从而起到调控CO2
气窜的效果。
实现思路