一种环境自增强的有机无机复合纳米流体及其制备方法、应用

本技术实施例涉及油田开采的调剖领域，尤其涉及一种环境自增强的有机无机复合纳米流体及其制备方法、环境自增强的有机无机复合纳米流体的应用。

背景技术：

1、在我国油田开发的中后期，大部分的油田进入高含水三次采油阶段，油藏非均质性加剧，高渗层甚至是裂缝与低渗、超低渗储层往往同时存在。注入流体的波及系数和洗油效率是关乎原油采收率的两大主要因素。岩层的非均质性特点导致注入水向高渗透层突进，而含油量高的低渗透层区域未被波及，大量残余油无法被有效开采，高含水、低采收率是目前低渗透非均质油藏开采存在的突出难题。近年来，一种新型聚合物纳米乳液驱油剂即聚丙烯酰胺基凝胶乳液微球代替传统聚合物在低渗透油藏开采中展现出较好的控水增油效果，乳液由油性介质、表面活性剂及水凝胶粒子组成，可根据油藏渗透率及储层特点匹配不同尺度凝胶粒子。凝胶粒子具有吸水溶胀的特点，大小和强度可通过聚合方法调控、运移和注入性好等优良特性，在压力差作用下，可以发生弹性形变，穿过孔喉实现调剖与驱油的动态过程。

2、近年来，关于聚丙烯酰胺基微球及其乳液制备并用于油田提升采收率领域已经有部分报导。目前对于提升聚丙烯酰胺基微球封堵性能的研究聚焦在无机增强、互穿网络、大分子双重网络交联等，研究者们大多将关注点放在所制备微凝胶的强度和粒径方面。人们尚未关注到，凝胶在高温高盐地层环境中运移的过程中，会随着时间的延长而大幅度降低其原有的强度。例如在65℃、10万矿化度储层水的环境下，2周之内凝胶抗压强度只能保留原来的10％左右；在150℃环境下，4h内凝胶强度将下降50％左右。对于低渗透等典型油藏，大量未被开发的剩余油处于地下1000-2000米深度，微球随着注入水的运移速度大约是1米/天，凝胶粒子在地层中的持续降解的过程是不可避免的，这也是本领域内研究者和工程实践者尚未关注的问题。目前聚丙烯酰胺基纳米乳液在部分低渗透油藏初步应用效果初显，而在更高温度和矿化度的油藏，效果大幅度削减。重视微球在储层环境下的降解对粒子强韧性的降低，实时增强或者修复粒子内部凝胶网络，是解决上述问题的有效策略。

技术实现思路

1、有鉴于此，本技术实施例提供一种环境自增强的有机无机复合纳米流体及其制备方法、应用，克服了现有的纳米粒子凝胶网络在地层下高温高盐环境中极易发生降解，从而失去其强韧性的缺陷，进一步提升抗压强度从而更好地满足调剖调驱需求。

2、根据本技术的第一方面，提供一种环境自增强的有机无机复合纳米流体的制备方法，包括以下处理步骤：

3、称取20-40质量份油性介质，12-20质量份乳化剂，6-8质量份表面活性剂于40-60℃混合并搅拌40-60min，得到纳米流体的油相；将所述油相温度降低至室温；

4、称取0.3-0.6质量份硅酸盐溶于4-6质量份水中，制备硅酸盐水溶液；称取1-3质量份非离子型单体溶于6-8质量份水中，制备非离子型单体溶液；将所述非离子型单体溶液与硅酸盐水溶液混合，并将混合后的溶液的ph调节为10；在所述混合后的溶液中先加入0.1-0.5质量份多羧基聚合物并搅拌均匀，再加入0.01-0.03质量份交联剂并搅拌至完全溶解，再加入0.05-0.1质量份浓度为10wt.％的作为引发剂的氧化剂溶液，得到纳米流体的水相；

5、待水相完全溶解后将其倒入油相混合并搅拌40-60min，搅拌速率为500-700rpm；向所得混合液中通入5-30min惰性气体后加入0.01-0.05质量份浓度为4wt.％的作为引发剂的还原剂溶液，引发反应；反应升温至60-80℃后降温至25℃；在300rpm搅拌速率下搅拌30min，得到环境自增强的有机无机复合纳米流体。

6、在一些可选的实施例中所述油性介质选自芳香烃、脂肪烃、植物油、矿物油中的一种或几种；

7、所述乳化剂选自司盘-20、司盘-40、司盘-60、司盘-65、司盘-80和司盘-85中的一种或几种；

8、所述表面活性剂选自聚氧乙烯单硬脂酸酯、聚氧乙烯(20eo)失水山梨醇三油酸酯、烷基酚聚氧乙烯醚、聚氧乙烯油醇醚、聚氧乙烯单油酸酯、聚氧乙烯单月桂酸酯和脂肪酸甲酯乙氧基化物中的一种或几种。

9、在一些可选的实施例中，所述芳香烃选自苯、甲苯、乙苯、二甲苯和异丙苯中的一种或几种；

10、所述脂肪烃选自正己烷、庚烷、辛烷中的一种或几种；

11、所述植物油选自花生油、玉米油、大豆油、亚麻油、葵花籽油和蓖麻油中的一种或几种；

12、所述矿物油选自石蜡、汽油、白油和煤油中的一种或几种。

13、在一些可选的实施例中，所述硅酸盐选自硅酸钾、硅酸锂、硅酸钠和硅铝酸钠中的至少一种；

14、非离子型单体选自丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、n,n-二甲基丙烯酰胺、n-乙烯基吡啶中的一种或几种；

15、多羧基聚合物选自羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、低甲氧基果胶、海藻酸钠、吉兰糖胶中的至少一种；

16、交联剂为双官能团或多官能团水溶性交联剂，选自聚乙二醇双丙烯酸酯、n,n-亚甲基双丙烯酰胺、二甲基二烯丙基氯化铵中的至少一种；

17、氧化剂选自过重铬酸钾、过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠中的一种。

18、在一些可选的实施例中，所述惰性气体为氩气或氮气；

19、所述还原剂选自硫酸亚铁、氯化亚锡、硫代硫酸钠、亚硫酸氢钠、亚硫酸氢铵中的一种。

20、根据本技术的第二方面，提供一种环境自增强的有机无机复合纳米流体，所述环境自增强的有机无机复合纳米流体采用上述的环境自增强的有机无机复合纳米流体的制备方法制备得到。

21、在一些可选的实施例中，所述环境自增强的有机无机复合纳米流体的平均粒径为40nm至800nm，纳米流体中粒子的抗压强度范围为2.0～7.0mpa。

22、根据本技术的第三方面，提供一种种环境自增强的有机无机复合纳米流体的应用，根据所述环境自增强的有机无机复合纳米流体的制备方法得到的一种环境自增强的有机无机复合纳米流体深部调驱剂，用于油田调驱。

23、在一些可选的实施例中，所述环境自增强的有机无机复合纳米流体深部调驱剂在室内岩芯封堵和驱油实验中，驱油效率可达59～70％，封堵率可达68～80％。

24、本技术实施例的环境自增强的有机无机复合纳米流体及其制备方法、应用，通过反相乳液聚合技术形成纳米流体中纳米粒子的三维网状结构，其中丙烯酰胺聚合过程中形成交联的第一层网络，多羧基聚合物与其互穿形成柔性的第二层网络，硅酸盐水溶液为前驱体最终形成无机增强网络分散于纳米粒子凝胶中。在运移过程中，可以通过捕捉地层水中可交联的离子如钙离子等最终形成耐温耐盐高强高韧水凝胶纳米粒子。克服了目前主流应用的聚丙烯酰胺为主的纳米粒子凝胶网络在地层下高温高盐环境中极易发生降解，从而失去其强韧性的缺陷。通过引入硅酸盐与丙烯酰胺形成互穿网络结构提升了纳米粒子的强度，多羧基聚合物调控纳米粒子与环境中的离子延时交联、进一步提升抗压强度能够对更深地层、低渗透区实现封堵，提高采油效率。