一种改性二氧化钛纳米材料及其制备方法、应用

本发明涉及一种改性二氧化钛纳米材料及其制备方法、应用，属于石油开采。

背景技术：

1、随着社会经济的进一步发展，各行各业对石油资源的需求量不断提升，而随着石油资源的开采，我国低渗透油田所占比重越来越大，探索低渗透油田开采，提高低渗透油田采收率，能够进一步挖掘低渗透油田的经济潜力，促进石油工业发展。

2、目前，通常利用化学物质提高低渗透油田采收率，具体而言，可以通过向地下注入化学物质(例如聚合物，气体和表面活性剂)驱出原油。然而传统表面活性剂在地层中的吸附量大、损失严重、成本高；聚合物则容易堵塞岩石孔喉，在储层中的剪切降解严重，对储层造成了不可逆的伤害；而气体容易发生气窜，波及系数低，以上原因严重限制了传统油气田开发材料的应用。

3、研究人员探索使用纳米材料用于低渗透油田开采，常用的纳米材料多为球形诸如tio2、sio2、al2o3等。但是这些纳米材料存在石油采收率较低的问题。

技术实现思路

1、本发明提供一种改性二氧化钛纳米材料的制备方法，该制备方法得到的改性二氧化钛纳米材料所制备的纳米流体能够显著提高采收率。

2、本发明提供一种改性二氧化钛纳米材料，该改性二氧化钛纳米材料按照上述方法制备得到，当二氧化钛纳米片表面接枝偶联剂，并在此基础上利用脂肪酸化合物改性得到改性二氧化钛纳米材料，可以有效降低油/水之间的界面张力，具有较高的分散稳定性，提高采收率。

3、本发明提供一种纳米流体，该纳米流体包括上述改性二氧化钛纳米材料，因此能够有效提高采收率，提高采油作业效率。

4、本发明提供一种石油采收的方法，该方法通过将包括改性二氧化钛纳米材料的纳米流体注入储层中，以实现提高采收率的目的。

5、本发明一方面提供了一种改性二氧化钛纳米材料的制备方法，包括以下步骤：

6、1)将1重量份的锐钛矿型二氧化钛纳米片与含1-5重量份的偶联剂溶液混合反应，得到中间体；

7、2)向所述中间体中加入1-15重量份脂肪酸化合物、0.01-1重量份催化剂进行改性反应后清洗干燥，得到所述改性二氧化钛纳米材料；

8、其中，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的至少一种，所述偶联剂含有1个端氨基；所述脂肪酸化合物为碳原子数为8-26的直链一元饱和脂肪酸。

9、如上所述的制备方法，所述碳原子数为12-22。

10、如上所述的制备方法，所述改性二氧化钛纳米材料的比表面积为40-100m2/g，厚度为2-6nm，边长为10nm～40nm。

11、如上所述的制备方法，所述锐钛矿型二氧化钛纳米片制备过程包括以下步骤：

12、将1重量份的钛源加入到含有0.1～1重量份氢氟酸的溶液中搅拌混合，控制反应温度为150-250℃，反应时间为2-24h，冷却至室温后，经清洗干燥得到所述锐钛矿型二氧化钛纳米片。

13、如上所述的制备方法，所述锐钛矿型二氧化钛纳米片的制备过程中所述氢氟酸的重量份为0.1-0.5、所述反应温度为180-230℃、所述反应时间为12-24h。

14、本发明另一方面提供一种改性二氧化钛纳米材料，通过如上所述制备方法制备得到。

15、本发明再一方面提供一种纳米流体，所述纳米流体包括如上所述改性二氧化钛纳米材料、溶剂，所述溶剂包括盐水、去离子水中的一种。

16、如上所述的纳米流体，所述改性二氧化钛纳米材料的浓度为30-1000ppm。

17、如上所述的纳米流体，所述盐水的浓度为100～300000mg/l。

18、本发明再一方面提供了一种石油采收的方法，采用如上所述纳米流体对油藏进行采收。

19、本发明提供的制备方法以锐钛矿型二氧化钛纳米片与具有端氨基的偶联剂反应得到中间体，将中间体与碳原子数一定的直链一元脂肪酸化合物，在催化剂的作用下改性得到改性二氧化钛纳米材料。其中，锐钛矿型二氧化钛与偶联剂发生脱水缩合反应，依靠共价键连接在一起，形成具有端氨基的中间体，随后，脂肪酸化合物与中间体反应，形成改性二氧化钛纳米材料。锐钛矿型二氧化钛具有亲水性，依靠偶联剂的连接作用接枝在其表面的长碳链具有疏水性，将其应用于纳米流体中，在二氧化钛纳米片与长碳链协同作用下，降低油/水界面张力，从而提高采收率，且该改性二氧化钛纳米材料呈片状，因此该纳米流体在储层中具有较高的采收率和稳定性。

20、本发明提供的改性二氧化钛纳米材料按照上述方法制备得到，因此包括该改性二氧化钛纳米材料的纳米流体能够显著提高石油采收率。

21、本发明提供的纳米流体包括上述改性二氧化钛纳米材料，因此该纳米流体具有较低的油/水界面张力，有利于提高采收率。

22、本发明提供的石油采收方法使用了上述纳米流体，因此该石油采收方法很大程度解决目前低渗透油田采收率低的问题。

技术特征：

1.一种改性二氧化钛纳米材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳原子数为12-22。

3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述锐钛矿型二氧化钛纳米片的比表面积为40-100m2/g，厚度为2-6nm，边长为10-40nm。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述锐钛矿型二氧化钛纳米片制备过程包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述锐钛矿型二氧化钛纳米片制备过程中所述氢氟酸的重量份为0.1-0.5、所述反应温度为180-230℃、所述反应时间为12-24h。

6.一种改性二氧化钛纳米材料，其特征在于，通过权利要求1-5中任意一项所述制备方法制备得到。

7.一种纳米流体，其特征在于，所述纳米流体包括权利要求6所述改性二氧化钛纳米材料、溶剂，所述溶剂包括盐水、去离子水中的一种。

8.根据权利要求7所述的纳米流体，其特征在于，所述改性二氧化钛纳米材料的浓度为30-1000ppm。

9.根据权利要求7-8中任意一项所述的纳米流体，其特征在于，所述盐水的浓度为100～300000mg/l。

10.一种石油采收的方法，其特征在于，采用权利要求7-9中任意一项所述纳米流体对油藏进行采收。

技术总结本发明提供一种改性二氧化钛纳米材料及其制备方法、应用，包括以下步骤：1)将1重量份的锐钛矿型二氧化钛纳米片与含1‑5重量份的偶联剂溶液混合反应，得到中间体；2)向所述中间体中加入1‑15重量份脂肪酸化合物、0.01‑1重量份催化剂进行改性反应后清洗干燥，得到所述改性二氧化钛纳米材料；其中，所述偶联剂包括钛酸酯偶联剂和硅烷偶联剂中的至少一种，所述偶联剂含有1个端氨基；所述脂肪酸化合物为碳原子数为8‑26的直链一元饱和脂肪酸。该改性二氧化钛纳米材料比表面积较大、分散稳定性好、界面活性强，用于石油采收过程时能够显著提高石油采收率。技术研发人员：侯吉瑞,卢卓受保护的技术使用者：中国石油大学（北京）技术研发日：技术公布日：2024/5/29