油酸改性二氧化钛Janus纳米颗粒及其制备方法和应用与流程

本发明涉及油田开采，特别涉及一种油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒及其制备方法和应用。

背景技术：

1、低渗油藏渗透率低，毛管压力大，使得传统注水开发效果差。纳米颗粒在低渗透油藏中的应用日益广泛。具有纳米级尺寸的纳米颗粒能够进入低渗孔道中，剥落孔隙中的剩余油。但是纳米颗粒表面具有大量的羟基以及本身的高表面自由能，存在的化学键力以及范德华力容易使得颗粒在溶液中相互吸引发生聚沉。聚集体容易堵塞低渗孔道，不利于纳米颗粒在其中的运移。通过对纳米颗粒进行表面改性处理，可以达到有效延缓颗粒间的团聚的目的，增加其在溶液中的稳定性；同时，表面改性还具备优化纳米颗粒润湿性、降低界面张力以及提高洗油等能力。

2、现有的纳米颗粒表面修饰方法主要包括均质改性和janus双亲改性两种方式。所谓“均质改性”，指在被修饰的颗粒表面均匀地分布接枝链段，得到各向同性的接枝产物。而“janus双亲改性”是指在被修饰的颗粒半面上接枝改性链段，另外半面不作改性，从而使同一个颗粒上形成半面亲水、半面亲油的各向异性纳米颗粒，这类同时具备亲水疏水的双亲颗粒相比均质改性的纳米颗粒和未经改姓的纳米颗粒，更容易吸附在油水界面，从而启动残余油和剩余油，改变岩石润湿性，稳定乳状液等，展现出了更好的驱油性能。

3、同时存在两种性质的双亲janus颗粒作为一种新型纳米流体驱油剂可以作为化学驱提高低渗油藏采收率的新材料。但现有的双亲janus颗粒存在合成步骤不够简便、改性试剂过于复杂、流程过于繁琐或是驱油效果不够理想等缺陷，影响了此类材料的广泛应用。

4、有鉴于此，有必要探索一种改进的双亲janus纳米颗粒制备方法，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供了一种油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，该方法合成步骤简便，形成的油水两亲性的球型颗粒具有较佳的界面性质，能够快速运移到油水界面，在油水界面形成稳定的界面膜，同时在低浓度下便能够有效地降低油水界面张力，改变岩石润湿性，具有优良的驱油性能。

2、为实现上述发明目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、将干燥的二氧化钛纳米颗粒超声分散到水中，加入液化的固体石蜡，加热搅拌得到pickering乳状液，冷却后经减压抽滤得到二氧化钛纳米颗粒附着的小蜡球；

5、向所述二氧化钛纳米颗粒附着的小蜡球中加入经水分散的油酸，充分反应后得到tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球；

6、去除所述tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球中的石蜡，离心干燥后得到tio2-c18janus纳米颗粒。

7、作为本发明的进一步改进，所述二氧化钛纳米颗粒于水中的质量浓度为1％～3％；所述二氧化钛纳米颗粒与所述石蜡的质量比为1:(7～10)。

8、作为本发明的进一步改进，所述油酸与所述二氧化钛纳米颗粒的质量比为(3～5):1。

9、作为本发明的进一步改进，所述经水分散的油酸的质量浓度为2.67％～5％。

10、作为本发明的进一步改进，所述二氧化钛纳米颗粒的粒径范围为1～25nm。

11、作为本发明的进一步改进，设置超声分散时间为10～15min，超声功率为200～400w，超声频率为30～50hz。

12、作为本发明的进一步改进，制备pickering乳状液时，设置搅拌速度为5000～10000rpm，搅拌时间为5～10min，搅拌温度为65～75℃。

13、作为本发明的进一步改进，制备tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球时，设置反应温度为45～50℃，反应时间为6～8h。

14、作为本发明的进一步改进，所述去除所述tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球中的石蜡包括：

15、向所述tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球中加入三氯甲烷或甲苯，并设置反应温度为30～40℃，反应时间为50～70min。

16、本发明还提供了一种油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒，所述两亲janus纳米颗粒是由前述任一项所述的制备方法制备得到。

17、作为本发明的进一步改进，制得的所述两亲janus纳米颗粒的平均粒径小于100nm。

18、本发明还提供了一种前述制备得到的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒在改善低渗透油藏岩石润湿性中的应用。

19、作为本发明的进一步改进，所述应用包括如下步骤：

20、将tio2-c18janus纳米颗粒分散于模拟地层水中配制成浓度大于0.005wt％的tio2-c18janus纳米颗粒流体；

21、将所述tio2-c18janus纳米颗粒流体注入低渗透油藏中与岩石充分接触至接触平衡状态，从而改善低渗透油藏岩石的润湿性。

22、本发明的有益效果是：

23、本发明提供的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，将干燥的二氧化钛纳米颗粒超声分散到水中，加入液化的固体石蜡，加热搅拌得到pickering乳状液，冷却后经减压抽滤得到二氧化钛纳米颗粒附着的小蜡球；向二氧化钛纳米颗粒附着的小蜡球中加入经水分散的油酸，充分反应后得到tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球；去除tio2-c18janus纳米颗粒稳定的小蜡球中的石蜡，离心干燥后得到tio2-c18janus纳米颗粒。通过以上方式，本发明通过pickering乳液法使tio2纳米颗粒粘附在小蜡球的表面，形成了半面保护；再使用油酸对另外半面进行一步改性，使其成功变为疏水亲油的半面，又由于颗粒的另半面二氧化钛表面羟基的存在，使合成出的janus纳米颗粒具有半面亲水半面亲油的特性。该方法合成步骤简便，使用油酸改性表面后，使其形成油水两亲性的球型颗粒的同时未改变颗粒的宏观形状，具有较佳的界面性质。

24、本发明的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒，由于其具有油水两亲的结构特点，能够快速运移到油水界面，在油水界面形成稳定的界面膜，从而使该纳米颗粒具有更好的界面活性和界面稳定性；相比于未改性的纯二氧化钛纳米颗粒，两亲性janus纳米颗粒更容易吸附在油水界面上，且有着更优良的驱油性能。使用该纳米流体驱油体系在低浓度下便能够有效地降低油水界面张力，改变岩石润湿性，显著地提高纳米流体的驱油效率，从而降低纳米流体驱油剂的经济成本，因此具有广阔的应用前景。

25、本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所指出的结构来实现和获得。

技术特征：

1.一种油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

3.根据权利要求1或2所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

4.根据权利要求3所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

5.根据权利要求2所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

6.根据权利要求1所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

7.根据权利要求1所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

8.根据权利要求1所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

9.根据权利要求1所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒的制备方法，其特征在于，

10.一种油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒，其特征在于，所述两亲janus纳米颗粒是由权利要求1-9任一项所述的制备方法制备得到。

11.根据权利要求10所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒，其特征在于，制得的所述两亲janus纳米颗粒的平均粒径小于100nm。

12.一种权利要求10所述的油酸改性二氧化钛janus纳米颗粒在改善低渗透油藏岩石润湿性中的应用。

13.根据权利要求12所述的应用，其特征在于，所述应用包括如下步骤：

技术总结本发明公开一种油酸改性二氧化钛Janus纳米颗粒及其制备方法和应用，将干燥的二氧化钛纳米颗粒超声分散到水中，加入液化的固体石蜡，加热搅拌得到Pickering乳状液，冷却后经减压抽滤得到二氧化钛纳米颗粒附着的小蜡球；接着向其中加入经水分散的油酸，充分反应后得到TiO<subgt;2</subgt;‑C<subgt;18</subgt;Janus纳米颗粒小蜡球；去除小蜡球中的石蜡，离心干燥后得到TiO<subgt;2</subgt;‑C<subgt;18</subgt;Janus纳米颗粒。本发明提供了一种快速合成油酸改性二氧化钛Janus纳米颗粒的方法，该方法合成步骤简便，制得的具有油水两亲结构特点的纳米颗粒能快速运移到油水界面，形成稳定的界面膜；使用其制备的流体驱油体系在低浓度下便能有效降低油水界面张力，改变岩石润湿性，显著提高驱油效率，降低了纳米流体驱油剂的经济成本，具有广阔的应用前景。技术研发人员：耿向飞,吴海荣,丁彬,刘卫东,管保山,洪诗平,胡宇,杨钰龙,侯吉瑞受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16