[发明专利]一种温敏改性二氧化硅纳米微球及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏改性二氧化硅纳米微球及其制备方法与应用，尤其涉及原位一步法制备温敏改性二氧化硅纳米微球的方法，属于油田提高原油采收率技术领域。

背景技术

目前我国经济飞速发展，对能源的需求急剧增长，原油对外依存度迅速飙升，国际油价高位震荡，石油作为一种不可替代的基础能源，在国民经济中的重要地位也日益凸显。

我国老油田已经进入特高含水和高采出程度的“双特高”阶段，以大庆喇萨杏主力油田为例，采收率已经超过50％，可采储量的采出程度超过80％，综合含水高达90％以上，且剩余油分布十分复杂，注水驱油开发难度越来越大。根据聚驱后的检查井资料表明：油层中仍有大量的剩余可动油，未波及的层位采出程度仍很低，但剩余油高度分散，未波及油层主要为渗透率较低的岩石空隙，由于岩石孔隙通道半径小，孔隙曲折性大，孔隙内表层粗糙，液体渗透率低，加上毛细作用显著，水驱难以有效波及，洗油效率越来越低，技术开发难度不断增加。如何有效驱替水驱后残存在岩石微孔空隙中的原油，有效提高高含水油田的波及体积和驱油效率已成为亟待解决的技术问题，亟需开展新方法进一步提高采收率。

我国在新探明石油储量中有70％左右为低渗透油藏，如长庆油/气田属于典型的地层压力异常低、储量丰度低、渗透率低的“三低”油气田，90％的储层渗透率小于1毫达西，油、气井基本没有自然产能，目前主要依靠压裂方式进行油、气生产，而现有的三次采油技术无法满足油气田的开发要求，未来低渗储层也将面临剩余油高度分散的问题，所以如何有效提高低渗、特低渗透油田的采收率已经成为研究攻关的重中之重，亟需开展新技术，依靠创新技术进一步提高“三低”油气田采收率，实现低渗透油田的经济有效开发。

面对“高含水、高分散、低渗透、低丰度”油田，生产需求与开发潜力极大，但技术攻关难度同样巨大。实践证明现有的三次采油技术并不是适用所有类型油田的提高采收率技术，必须创新性的不断解决油田在不同时期开发过程中遇到的实际问题，满足油田未来的生产与技术需求。

近些年来，国内外越来越多的研究人员将纳米材料所具有的表面效应移植应用到石油工业中，特别是在提高原油采收率方面也正在成为研究的热点。孙治国等(聚硅纳米材料在纯梁中低渗透油田的增注试验研究[J].石油天然气学报，2006，28(1))以二氧化硅纳米微球进行表面憎水亲油改性得到聚硅材料，这种聚硅材料通过吸附在油层岩石表面，使岩石表面由水湿变为油湿，形成纳米效应的较大水流滑移，达到减阻增注的目的，但是至今未见提高采收率报道，仅仅是提高增注能力，并没有达到提高采收率目的，不能称为驱油剂。

高芒来等(辽河油田杜1-24井区双北29-37井组MD膜驱矿场试验[J].油田化学，2003，20(4))报道了分子沉积膜(MD膜)在提高采收率中的应用，主要是由一种单分子双季铵盐分子靠静电吸引而组装的一种有序膜，以水为传递介质，利用阴阳离子静电吸附的反应特性，在油藏矿物表面沉积形成单层膜，降低原油与表面间的粘附力，在油膜脱落的带负电荷的岩石表面沉积，牢固吸附在表面，形成纳米级分子膜，改变岩石表面的润湿性，防止粘土膨胀，改善地层(尤其低渗透油藏)的渗透性及产生渗吸作用。成膜作用由近及远逐渐推进，在水的冲刷作用下原油不断从岩石表面剥离并被带出地层，从而提高驱油效率和原油采收率。MD膜驱可以改善水驱开发效果，对提高采收率有一定的贡献，但提高采收率幅度有限。

CN101570686A披露了一种纳米二氧化硅改性磺酸盐驱油剂及其制备方法，采用环烷基油在10℃-80℃下通过磺化、中和后得到磺酸盐，然后用纳米级的二氧化硅对该磺酸盐接枝改性，最后得到纳米改性环烷基磺酸盐驱油剂。用于驱油实验，当其用量为0.3质量分数时，能使油水界面张力降低至5×10^-4mN·m^-1，有效降低了剩余油的粘附力，使剩余油易于变形、剥离，同时减小了毛细阻力，使得剩余油滴易于聚集而形成油墙，提高采收率。该技术仅达到进一步降低界面张力的效果，没有扩大波及体积的作用，因而提高采收率作用有限。

综上所述，上述的纳米驱油技术均是将纳米级材料进行简单改性，仅仅是利用了纳米材料的表面效应改变油、水的界面性质，无法真正扩大波及体积，提高驱油效率，不能满足大幅度提高采收率的实际要求。纳米技术并不仅仅代表一种尺寸，更重要的是体现纳米级材料性能的巨大突变与智能特性，因此，研究者们必须切实针对油田的实际情况，对纳米材料进行创新性的分子设计与改性研究，赋予纳米材料“智能”特性，最终实现纳米智能化学驱油剂提高采收率的目标。