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题目:MN-TiO2粒子对油水界面性质的影响及其在三次采油中的应用研究

关键词:TiO2纳米粒子;表面改性;界面张力;表面活性剂;聚丙烯酰胺

  摘要


针对我国油藏的复杂条件,单一的表面活性剂应用在油田开采中无法满足要求,表面活性剂与聚合物、碱等的复配体系备受关注。纳米粒子具有高的表面活性,能够改变油水界面性质,将纳米TiO2进行表面改性(即MN-TiO2粒子)使其具有优良的亲水、亲油性能,表面活性剂、聚合物等形成的复配体系与原油具有良好的配伍性,能使原油的采收率大大提高,该技术对于推动我国三次采油技术的研发和现场应用具有重要意义。

本文采用不同改性剂改性后的纳米TiO2粒子与表面活性剂N,N,N’,N’-四甲基- N,N’-二十四烷基-1,2-二乙基溴化二铵(YND1233)、聚合物(HPAM)、碱(Na2CO3)组成的ASP体系相复配形成复合体系,通过IR、TEM等测试手段分析改性纳米粒子的物理性质,并通过界面张力测试分析复合体系与原油之间的油水界面张力随温度、矿化度、时间等的变化规律,并完善了复合体系与原油在油水界面上相互作用的机理,具体研究内容如下:

1. 使用硅烷偶联剂KH-570改性纳米TiO2与ASP体系(Na2CO3/YND1233/HPAM三元复合驱)进行复配, 通过油水界面张力测定以及矿化度测试等手段,该体系的组成比例为:0.010 wt% KH-570改性纳米TiO2,0.200 wt% YND1233,0.005 wt% HPAM,0.200 wt% Na2CO3,通过改变测试温度、无机盐离子类型和浓度、测试时间等分析该体系的稳定性,结果表明此种复配体系具有很好的耐盐性、耐温性和老化稳定性,丰富了无机盐离子在油水界面上的作用机理。

2. C18H37SiCl3作为改性剂得到TiO2-C18H37SiCl3粒子与ASP体系复配得到复合体系的油水界面性质,TiO2-C18H37SiCl3粒子最适宜浓度为0.010 wt%,ASP体系包括:0.200 wt% YND1233,0.005 wt% HPAM,0.200 wt% Na2CO3,研究了TiO2-C18H37SiCl3/Na2CO3/YND1233/HPAM体系在无机盐离子作用下界面张力的变化,探究该体系的抗盐性并丰富了无机盐离子对油水界面张力影响的机理。

3. 以改善HPAM的耐温性差、易与Ca2+、Mg2+发生聚沉等不足作为研究思路,采用KH-570改性纳米TiO2粒子表面接枝聚丙烯酰胺,得到TiO2-MPS-PAM粒子,将0.010 wt% TiO2-MPS-PAM粒子与0.200 wt%表面活性剂YND1233、0.200 wt% Na2CO3混合形成复配体系,以TiO2-MPS-PAM粒子取代HPAM,通过对该体系耐盐性、耐温性以及稳定性分析,并与上述体系进行对比,在无HPAM存在时,TiO2-MPS-PAM粒子的加入依然可以使体系的界面张力保持在10-3数量级,体系稳定且界面性质较之前相比未发生改变,说明该体系能够应用于高温高盐的油藏,具备提高其原油的采收率的潜力。