[发明专利]一种纳米沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法与在驱油中的应用

说明书

本发明提供了一种纳米沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法与在驱油中的应用。其中，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的粒径为50nm‑80nm，所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的形貌为球形，BET比表面积为1763m²/g‑1924m²/g，孔隙结构为0.32nm‑1.51nm的微孔，孔体积为0.44cm³/g‑0.63cm³/g。本发明所提供的纳米沸石咪唑酯骨架材料相态单一无杂质，分散在地层水中具有良好的稳定性，不易发生沉降。本发明所述的纳米沸石咪唑酯骨架材料能够用于采油中的原油驱替，能够显著降低油水界面张力，改善岩石润湿性，使岩石表面由亲油性向亲水性转变，原油更容易从岩石表面剥离，从而提高采收率。

技术领域

本发明属于纳米金属-有机框架材料(Metal-organic Frameworks，MOF)技术领域，具体而言，本发明涉及一种纳米沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法与应用。

背景技术

无论是作为能源还是化工原料，石油对现代社会的发展仍起着难以替代的作用。一般情况下，经过一次和二次采油后仍有三分之二的原始储量未被动用，三次采油中常见的化学驱包括碱驱，表面活性剂驱，聚合物驱及其复合使用，由于具有易对储层造成伤害，吸附滞留高，产出乳液难分离等问题，尤其是在物性较差的非常规油藏中面临着注不进，采不出的情况，都使得传统化学驱面临严峻的挑战。

纳米材料凭借其尺寸小，比表面积大，具有表面活性等优势，在提高油气采收率领域受到了广泛的关注。目前应用于驱油过程的纳米粒子的类型主要有：金属氧化物(TiO₂、Al₂O₃)，有机粒子(碳纳米管)和无机粒子(SiO₂)等，虽然有了很大的改善，但也存在着分散性差，循环利用能力差以及经济成本高等问题。同时，地层条件高温高压、地层水矿化度高且孔喉结构复杂，一般的纳米粒子在地层环境中极易发生聚沉，堵塞孔喉，导致驱油效果不理想。

纳米金属-有机框架材料(Metal-organic Frameworks，MOF)是由金属中心与有机配体通过共价键或离子-共价键连接构筑的具有规则孔道结构的有机-无机杂化纳米多孔材料，纳米沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks，ZIFs)作为金属-有机框架材料中的一类，于10多年前合成出并由Yaghi等人进一步研究且正式命名。虽然目前关于纳米沸石咪唑酯骨架材料的研究较多，但是关于纳米沸石咪唑酯骨架材料能否用于石油开采，提高产油率仍未可知。此外，纳米沸石咪唑酯骨架材料的合成方法主要有溶剂热法、液相扩散法以及模板法等。其中，溶剂热法一般是指将硝酸锌和有机配体溶解在有机溶剂中(DMF、DEF等)，在80-150℃条件下反应48-96h制得ZIFs。此法合成的ZIFs具有优良的稳定性和多孔性，但是此法合成时间较长，反应温度较高，溶剂分子容易堵塞ZIFs粒子的孔道，影响粒子的纯度和比表面积。而液相扩散法能够在室温下进行，但是不容易得到单晶，经常得到一些无定形的沉淀。模板法可以利用不同大小的模板剂来制备不同尺寸大小的ZIFs，但是此法最大的缺点是难以进行模板剂的去除，部分的ZIFs会因为模板剂的去除造成孔道的塌陷，破坏孔道结构。而且上述方法通常在制备过程中需要使用大量的有机溶剂，不环保经济。

因此，有必要开发一种新的纳米沸石咪唑酯骨架材料及其制备方法；并研究所述纳米沸石咪唑酯骨架材料在石油开采中的应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种新的纳米沸石咪唑酯骨架材料。

本发明的另一个目的在于提供所述纳米沸石咪唑酯骨架材料的制备方法。

本发明的另一个目的在于提供所述纳米沸石咪唑酯骨架材料在石油开采中用于原油驱替的应用。

本发明的另一个目的在于提供一种利用所述纳米沸石咪唑酯骨架材料进行原油驱替的方法。