CN110745833B - 一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 - Google Patents
一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN110745833B CN110745833B CN201910909062.7A CN201910909062A CN110745833B CN 110745833 B CN110745833 B CN 110745833B CN 201910909062 A CN201910909062 A CN 201910909062A CN 110745833 B CN110745833 B CN 110745833B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- silica gel
- gel medium
- porous
- modified silica
- medium
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical class O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 202
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims abstract description 98
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 98
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims abstract description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 38
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims abstract description 28
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 19
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 claims abstract description 19
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 18
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 15
- RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N silicic acid Chemical compound O[Si](O)(O)O RMAQACBXLXPBSY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 239000008098 formaldehyde solution Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims abstract description 10
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 8
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 claims abstract description 8
- 238000000265 homogenisation Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000002609 medium Substances 0.000 claims description 164
- YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N Toluene Chemical compound CC1=CC=CC=C1 YXFVVABEGXRONW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 54
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 50
- MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N isoamyl acetate Chemical compound CC(C)CCOC(C)=O MLFHJEHSLIIPHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 36
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 29
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 25
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 25
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 claims description 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 229940117955 isoamyl acetate Drugs 0.000 claims description 18
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 16
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 claims description 10
- CCGJYMZRUSUDAG-UHFFFAOYSA-N 3-trichlorosilylpropan-1-ol Chemical compound OCCC[Si](Cl)(Cl)Cl CCGJYMZRUSUDAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 9
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 9
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 238000010992 reflux Methods 0.000 claims description 9
- 239000013049 sediment Substances 0.000 claims description 8
- PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N trichloro(octadecyl)silane Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCCCC[Si](Cl)(Cl)Cl PYJJCSYBSYXGQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 7
- 239000002612 dispersion medium Substances 0.000 claims description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 5
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims description 4
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 4
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 claims description 3
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 claims description 3
- 230000003301 hydrolyzing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 claims description 2
- FGHSTPNOXKDLKU-UHFFFAOYSA-N nitric acid;hydrate Chemical compound O.O[N+]([O-])=O FGHSTPNOXKDLKU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 claims 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 abstract description 4
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 3
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 abstract description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 3
- 238000010304 firing Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 42
- 239000004005 microsphere Substances 0.000 description 6
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 6
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 6
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 239000006004 Quartz sand Substances 0.000 description 3
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 3
- 230000001112 coagulating effect Effects 0.000 description 3
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 3
- 238000006073 displacement reaction Methods 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N methanone Chemical compound O=[14CH2] WSFSSNUMVMOOMR-NJFSPNSNSA-N 0.000 description 3
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 3
- 230000020477 pH reduction Effects 0.000 description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 2
- 230000033558 biomineral tissue development Effects 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 239000009096 changqing Substances 0.000 description 2
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 2
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000012856 packing Methods 0.000 description 2
- 238000010008 shearing Methods 0.000 description 2
- FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M Sodium chloride Chemical compound [Na+].[Cl-] FAPWRFPIFSIZLT-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000010779 crude oil Substances 0.000 description 1
- 230000018044 dehydration Effects 0.000 description 1
- 238000006297 dehydration reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- -1 plugging Substances 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 1
- 239000011780 sodium chloride Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/113—Silicon oxides; Hydrates thereof
- C01B33/12—Silica; Hydrates thereof, e.g. lepidoic silicic acid
- C01B33/14—Colloidal silica, e.g. dispersions, gels, sols
- C01B33/146—After-treatment of sols
- C01B33/1465—"Build-up" of particles using only one sol and a "heel" consisting or not of the sol
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E21—EARTH OR ROCK DRILLING; MINING
- E21B—EARTH OR ROCK DRILLING; OBTAINING OIL, GAS, WATER, SOLUBLE OR MELTABLE MATERIALS OR A SLURRY OF MINERALS FROM WELLS
- E21B43/00—Methods or apparatus for obtaining oil, gas, water, soluble or meltable materials or a slurry of minerals from wells
- E21B43/16—Enhanced recovery methods for obtaining hydrocarbons
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/61—Micrometer sized, i.e. from 1-100 micrometer
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Mining & Mineral Resources (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geology (AREA)
- Fluid Mechanics (AREA)
- Environmental & Geological Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Geochemistry & Mineralogy (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于油田开采技术领域，具体涉及一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用。本发明以硅溶胶为材料，采用堆砌硅珠法，得到的加入尿素、甲醛溶液，搅拌、静置、固化后，再水洗、高温灼烧制备得到多孔硅胶介质，对多孔硅胶介质表面活化后进行改性，得到的硅胶粒径小、分散均匀且成球形，可根据需求制备亲水性多孔改性硅胶介质或疏水性多孔改性硅胶介质。多孔改性硅胶介质的粒径均在纳米级别，采用匀浆法进行填装，可防止干燥状态粘结成团状，填装时粘附在不锈钢柱柱壁上，制备成均匀、紧密的不同尺度孔隙结构的调驱剂性能评价装置。多孔改性硅胶介质质耐高温、耐盐，实验后易冲洗，能够多次重复使用。
Description
技术领域
本发明属于油田开采技术领域，具体涉及一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用。
背景技术
我国低渗透油藏探明储量占总探明储量的70%，已成为原油开采的主要领域。低渗透油藏具有储量规模大、丰度低、储层致密、开采技术要求高等特点。在低渗透油藏注水开发过程中，由于储层非均质性及微裂隙的存在，注入水不均匀推进易形成优势水流通道，造成油藏平面上水驱不均现象严重，化学调驱工艺技术已成为改善水驱不均的主要手段。而目前评价调驱剂调驱性能主要采用砂粒类填砂管，对调驱剂注入、封堵、驱油等性能进行评价，在评价不同注入参数时，需重新填装填砂管，评价装置不能循环使用，并且实验可重复性较差。
专利号为CN201510153345.5的发明专利提供了一种通过变径管以模拟地层多孔体系，用来测量以弹性微球作为油藏调驱剂的弹性性能的装置，其通过记录弹性微球通过变径部分的最大压力来表征弹性微球的强度，同时可以测定一组弹性微球的平均强度以及在不同压力下通过变径管的弹性微球的数量，优选适合不同地层的弹性微球。除以上专利涉及调驱剂的弹性性能评价外，未见更多有关调驱剂运移规律、封堵性、驱油效率、耐剪切等性能评价装置及制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多孔改性硅胶介质的制备方法，得到多孔球形结构，粒度分布均匀的多孔改性硅胶介质。
本发明的另一个目的在于提供一种多孔改性硅胶介质，可满足循环重复使用的需求。
本发明的另一个目的在于提供一种多孔改性硅胶介质的应用，解决了常规用石英砂或采出砂填装的评价装置不能循环使用、实验可重复性差的问题。
为此，本发明提供的技术方案如下：
一种多孔改性硅胶介质的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）以硅溶胶为材料，采用堆砌硅珠法，加入尿素溶液，用HCl调节pH至2-3，加入甲醛溶液，搅拌、静置、凝聚交联后，再水洗、干燥制备得到粉末状的多孔硅胶介质；
其中，尿素溶液占硅溶胶的质量百分比为5-7%，尿素溶液和甲醛溶液的摩尔比为1:1.5；
步骤2）用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，去离子水洗至中性，真空环境中干燥得到表面活化的多孔硅胶介质，加入甲苯溶液中，加入十八烷基三氯硅烷或羟丙基三氯硅烷，加热、洗涤、干燥即得。
多孔改性硅胶介质包括亲水性多孔改性硅胶介质和疏水性多孔改性硅胶介质。
步骤1）的具体过程为：
在反应容器中加入硅溶胶，采用堆砌硅珠法，加入配方量的尿素溶液，用HCl调节pH至2-3，加入配方量的甲醛溶液，搅拌均匀后，停止搅拌使溶液处于15-20℃静置反应10h-15h，待溶液凝聚交联后，加入去离子水并搅拌终止反应，继续用去离子水洗涤3-5次，直至溶液达到中性，将反应容器底部白色沉降物转移至装有搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入醋酸异戊酯并持续搅拌，三口烧瓶放入加热套中，共沸除水，当无水蒸出时停止加热，取出静置待分层后，分离上层醋酸异戊酯，将白色沉降物移入烧杯中高温500-650℃烘烤，去除醋酸异戊酯，即可得到分散的粉末状多孔硅胶介质。
所述亲水性多孔改性硅胶介质是通过对步骤1）得到的多孔硅胶介质进行亲水改性得到的，具体过程如下：
用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，再用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入羟丙基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h后，进行离心洗涤、真空干燥后，进行水解 2小时，再次水洗至中性、真空干燥后得到亲水性多孔硅胶介质。
所述疏水性多孔改性硅胶介质是通过对步骤1）得到的多孔硅胶介质进行疏水改性得到的，具体过程如下：
对多孔硅胶介质经HCl酸化处理后，用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的多孔硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h后，进行离心洗涤、真空干燥后得到疏水性多孔硅胶介质。
所述离心洗涤是分别用甲苯、乙醇进行离心洗涤。
所述水解过程是在0.1mol/L硝酸水溶液中加热60℃进行水解。
所述硅溶胶粒径为5-15nm。
一种多孔改性硅胶，由上述的制备方法得到。
一种多孔改性硅胶介质的应用，其特征在于：采用匀浆法，将孔改性硅胶介质分散到分散介质中，超声波处理使多孔改性硅胶介质高度分散，形成匀浆液，再用加压介质将匀浆液压入不锈钢柱管中，进行调驱剂性能评价实验。
本发明的有益效果是：
本发明提供的这种多孔改性硅胶介质的制备方法，以硅溶胶为材料，采用堆砌硅珠法，得到的加入尿素、甲醛溶液，搅拌、静置、固化后，再水洗、高温灼烧制备得到多孔硅胶介质，对多孔硅胶介质表面活化后进行改性，得到的硅胶粒径小、分散均匀且成球形，可根据需求制备亲水性多孔改性硅胶介质或疏水性多孔改性硅胶介质。
多孔改性硅胶介质的粒径均在纳米级别，采用匀浆法进行填装，可防止干燥状态粘结成团状，填装时粘附在不锈钢柱柱壁上，制备成均匀、紧密的不同尺度孔隙结构的调驱剂性能评价装置。
多孔改性硅胶介质耐高温、耐盐，实验后易冲洗，能够多次重复使用。
采用匀浆法，将改性得到的多孔改性硅胶介质分散到分散介质中，超声波处理使多孔改性硅胶介质高度分散，形成匀浆液，再用加压介质将匀浆液压入不锈钢柱管中用于调驱剂性能评价实验，解决了常规用石英砂或采出砂填装的评价装置不能循环使用、实验可重复性差的问题。
为让本发明的上述内容能更明显易懂，下文特举优选实施例，作详细说明如下。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
现介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。
除非另有说明，此处使用的术语（包括科技术语）对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
实施例1：
本发明提供了一种多孔改性硅胶介质的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）以硅溶胶为材料，采用堆砌硅珠法，加入尿素溶液，用HCl调节pH至2-3，加入甲醛溶液，搅拌、静置、凝聚交联后，再水洗、干燥制备得到粉末状的多孔硅胶介质；
其中，尿素溶液占硅溶胶的质量百分比为5-7%，尿素溶液和甲醛溶液的摩尔比为1:1.5；
步骤2）用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，去离子水洗至中性，真空环境中干燥得到表面活化的多孔硅胶介质，加入甲苯溶液中，加入十八烷基三氯硅烷或羟丙基三氯硅烷，加热、洗涤、干燥即得。
本发明方法得到的硅胶粒径小、分散均匀且成球形，可根据需求制备亲水性多孔改性硅胶介质或疏水性多孔改性硅胶介质。
实施例2：
本发明提供了一种多孔改性硅胶介质的制备方法，包括以下步骤：
步骤1）在反应容器中加入硅溶胶，采用堆砌硅珠法，加入配方量的尿素溶液，用HCl调节pH至2-3，加入配方量的甲醛溶液，搅拌均匀后，停止搅拌使溶液处于15-20℃静置反应10h-15h，待溶液凝聚交联后，加入去离子水并搅拌终止反应，继续用去离子水洗涤3-5次，直至溶液达到中性，将反应容器底部白色沉降物转移至装有搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入醋酸异戊酯并持续搅拌，三口烧瓶放入加热套中，共沸除水，当无水蒸出时停止加热，取出静置待分层后，分离上层醋酸异戊酯，将白色沉降物移入烧杯中高温500-650℃烘烤，去除醋酸异戊酯，即可得到分散的粉末状多孔硅胶介质。
步骤2）用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，去离子水洗至中性，真空环境中干燥得到表面活化的多孔硅胶介质，加入甲苯溶液中，加入十八烷基三氯硅烷或羟丙基三氯硅烷，加热、洗涤、干燥即得。
通过该方法可制备得到的多孔改性硅胶介质颗粒尺寸2-50μm、渗透率0.5-50×10-3μm2、耐温60-90℃、耐矿化度20000-50000mg/l。
实施例3：
本实施例采用本发明方法制备亲水性多孔改性硅胶介质，制备过程如下：
步骤1）制备多孔硅胶介质
根据需求选择合适粒径的高纯硅溶胶，首先采用堆砌硅珠法，然后按6%的比例加入尿素，用HCl调节混合溶液pH=2，按照尿素与甲醛摩尔比例1:1.5加入甲醛溶液，快速搅拌3min，停止搅拌使溶液处于15℃静置反应10h-15h，待溶液凝聚交联，加入大量去离子水并快速搅终止反应，继续用去离子水洗涤3-5次，直至溶液达到中性，将容器底部白色沉降物转移至装有搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入少量醋酸异戊酯并持续搅拌，烧瓶放入加热套中，共沸除水，当无水蒸出时停止加热，取出静置待分层后，分离上层醋酸异戊酯，将白色球移入烧杯中高温500-650℃烘烤，去除醋酸异戊酯，即可得到分散的粉末状多孔硅胶介质；
步骤2）对多孔硅胶介质进行亲水改性，得到亲水性多孔改性硅胶介质
用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，再用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入羟丙基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h后，进行离心洗涤、真空干燥后，进行水解 2小时，再次水洗至中性、真空干燥后得到亲水性多孔硅胶介质。
实施例4：
本实施例采用本发明方法制备疏水性多孔改性硅胶介质，制备过程如下：
步骤1）制备多孔硅胶介质
根据需求选择合适粒径的高纯硅溶胶，首先采用堆砌硅珠法，然后按6%的比例加入尿素，用HCl调节混合溶液pH=2，按照尿素与甲醛摩尔比例1:1.5加入甲醛溶液，快速搅拌3min，停止搅拌使溶液处于15℃静置反应10h-15h，待溶液凝聚交联，加入大量去离子水并快速搅终止反应，继续用去离子水洗涤3-5次，直至溶液达到中性，将容器底部白色沉降物转移至装有搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入少量醋酸异戊酯并持续搅拌，烧瓶放入加热套中，共沸除水，当无水蒸出时停止加热，取出静置待分层后，分离上层醋酸异戊酯，将白色球移入烧杯中高温500-650℃烘烤，去除醋酸异戊酯，即可得到分散的粉末状多孔硅胶介质；
步骤2）对多孔硅胶介质进行疏水改性，得到疏水性多孔改性硅胶介质
对多孔硅胶介质经HCl酸化处理后，用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的多孔硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h后，进行离心洗涤、真空干燥后得到疏水性多孔硅胶介质。
实施例5：
若地层为亲水性地层时，需要对多孔硅胶介质表面进行亲水改性。
在实施例3的基础上，本实施例提供了一种多孔改性硅胶介质的制备方法，首先对多孔硅胶介质经HCl酸化处理后，用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的多孔硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入羟丙基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h，对上述溶液分别用甲苯、乙醇进行离心洗涤、真空干燥后，在0.1mol/L硝酸水溶液中加热60℃水解2小时，再次水洗至中性、真空干燥后得到亲水性多孔改性硅胶介质。
实施例6：
若地层为疏水性地层时，需要对多孔硅胶介质表面进行疏水改性。
在实施例4的基础上，本实施例提供了一种多孔改性硅胶介质的制备方法，对多孔硅胶介质经HCl酸化处理后，用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h，对上述溶液分别用甲苯、乙醇进行离心洗涤、真空干燥后得到疏水性多孔改性硅胶介质。
实施例7：
本实施例提供了一种多孔改性硅胶介质的应用，采用匀浆法，将孔改性硅胶介质分散到分散介质中，超声波处理使多孔改性硅胶介质高度分散，形成匀浆液，再用加压介质将匀浆液压入不锈钢柱管中，进行调驱剂性能评价实验。
多孔改性硅胶介质填装时，根据地层亲、疏水性选择合适的多孔改性硅胶介质用来模拟地层，同时由于粒径均在纳米级别，为防止干燥状态粘结成团状，填装时易粘附在不锈钢柱柱壁上，采用匀浆法进行填装，可制备成均匀、紧密的不同尺度孔隙结构的调驱剂性能评价装置。
多孔改性硅胶介质耐高温、耐盐，实验后易冲洗，能够多次重复，因此采用本发明制备的调驱剂评价装置可循环使用，实验重复性强，用以评价调驱剂在地层中耐剪切性、深部运移性、对储层的封堵率、驱油效率等关键参数，解决了以往采用石英砂或采出砂填装评价装置的不可循环、重复性差的问题。
实施例8：
本实施例以长庆油田为例，进行现场实施。
长庆油田为亲水性储层，实验需要制备亲水性多孔改性硅胶介质，实验过程如下：
步骤1）选取粒径10nm、浓度20%的硅溶胶，采用堆砌硅珠法，然后按6%的比例加入尿素，用HCl调节混合溶液pH=2，按照尿素与甲醛摩尔比例1:1.5加入甲醛溶液，快速搅拌3min，停止搅拌使溶液处于15℃静置反应10h-15h，待溶液凝聚交联，加入大量去离子水并快速搅终止反应，继续用去离子水洗涤3-5次，直至溶液达到中性，将容器底部白色沉降物转移至装有搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入少量醋酸异戊酯并持续搅拌，烧瓶放入加热套中，共沸除水，当无水蒸出时停止加热，取出静置待分层后，分离上层醋酸异戊酯，将白色球移入烧杯中高温500-650℃烘烤，去除醋酸异戊酯，即可得到分散的粉末状多孔硅胶介质；得到的多孔硅胶介质粒径5μm，孔径10nm；
步骤2）对多孔硅胶介质经HCl酸化处理后，用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的多孔硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入羟丙基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h，对上述溶液分别用甲苯、乙醇进行离心洗涤、真空干燥后，在0.1mol/L硝酸水溶液中加热60℃水解2小时，再次水洗至中性、真空干燥后得到亲水性多孔改性硅胶介质；
步骤3）用匀浆法，将多孔改性改性硅胶介质分散到分散介质水中，超声波处理使多孔改性硅胶介质高度分散，形成匀浆液，再用加压介质（加压泵）将匀浆液压入不锈钢柱管中，得到调驱剂性能评价装置。
填装压力40MPa，填装得到100mD的调驱剂性能评价装置：
装置尺寸：300mm*30mm；
最高耐压：50MPa；
最高耐温：90℃；
装置渗透率：100×10-3μm2；
耐矿化度：＜5×104mg/L
重复性：95%；
填装颗粒使用寿命：5000h（盐水条件下）。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。
Claims (9)
1.一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）在反应容器中加入硅溶胶，采用堆砌硅珠法，加入配方量的尿素溶液，用HCl调节pH至2-3，加入配方量的甲醛溶液，搅拌均匀后，停止搅拌使溶液处于15-20℃静置反应10h-15h，待溶液凝聚交联后，加入去离子水并搅拌终止反应，继续用去离子水洗涤3-5次，直至溶液达到中性，将反应容器底部白色沉降物转移至装有搅拌器和分水器的三口烧瓶中，加入醋酸异戊酯并持续搅拌，三口烧瓶放入加热套中，共沸除水，当无水蒸出时停止加热，取出静置待分层后，分离上层醋酸异戊酯，将白色沉降物移入烧杯中高温500-650℃烘烤，去除醋酸异戊酯，即可得到分散的粉末状多孔硅胶介质；
其中，尿素溶液占硅溶胶的质量百分比为5-7%，尿素溶液和甲醛溶液的摩尔比为1:1.5；
步骤2）用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，去离子水洗至中性，真空环境中干燥得到表面活化的多孔硅胶介质，加入甲苯溶液中，加入十八烷基三氯硅烷或羟丙基三氯硅烷，加热、洗涤、干燥即得。
2.根据权利要求1所述的一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于：多孔改性硅胶介质包括亲水性多孔改性硅胶介质和疏水性多孔改性硅胶介质。
3.根据权利要求2所述一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于：所述亲水性多孔改性硅胶介质是通过对步骤1）得到的多孔硅胶介质进行亲水改性得到的，具体过程如下：
用HCl对多孔硅胶介质进行酸化处理，再用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的多孔硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入羟丙基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h后，进行离心洗涤、真空干燥后，进行水解 2小时，再次水洗至中性、真空干燥后得到亲水性多孔硅胶介质。
4.根据权利要求2所述一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于：所述疏水性多孔改性硅胶介质是通过对步骤1）得到的多孔硅胶介质进行疏水改性得到的，具体过程如下：
对多孔硅胶介质经HCl酸化处理后，用去离子水水洗3-5遍至中性，真空环境下干燥可得到表面活化的多孔硅胶介质，然后加入到甲苯溶液中，继续加入十八烷基三氯硅烷，在氮气保护下加热回流48h后，进行离心洗涤、真空干燥后得到疏水性多孔硅胶介质。
5.根据权利要求3或4所述一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于：所述离心洗涤是分别用甲苯、乙醇进行离心洗涤。
6.根据权利要求3所述一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于：所述水解过程是在0.1mol/L硝酸水溶液中加热60℃进行水解。
7.根据权利要求1所述的一种多孔改性硅胶介质的制备方法，其特征在于：所述硅溶胶粒径为5-15nm。
8.一种多孔改性硅胶介质，其特征在于：由权利要求1至6中任一项所述的制备方法得到。
9.根据权利要求8所述的一种多孔改性硅胶介质的应用，其特征在于：采用匀浆法，将多孔改性硅胶介质分散到分散介质中，超声波处理使多孔改性硅胶介质高度分散，形成匀浆液，再用加压介质将匀浆液压入不锈钢柱管中，进行调驱剂性能评价实验。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910909062.7A CN110745833B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910909062.7A CN110745833B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN110745833A CN110745833A (zh) | 2020-02-04 |
| CN110745833B true CN110745833B (zh) | 2021-07-02 |
Family
ID=69277031
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910909062.7A Active CN110745833B (zh) | 2019-09-25 | 2019-09-25 | 一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN110745833B (zh) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8039517B2 (en) * | 2003-12-02 | 2011-10-18 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Colloidal particle sols and methods for preparing the same |
| JP5141908B2 (ja) * | 2006-11-08 | 2013-02-13 | 日産化学工業株式会社 | シリカアルミナ複合ゾル及びその製造方法 |
| HUP1100603A2 (en) * | 2011-10-28 | 2013-06-28 | Debreceni Egyetem | Method and installation for preparation of silicate - alcogels, xerogels, aerogels |
| CN102755880B (zh) * | 2012-07-16 | 2014-04-02 | 北京化工大学 | 一种溶胶-凝胶法制备高纯硅胶色谱柱填料的方法 |
| CN103771429A (zh) * | 2012-10-18 | 2014-05-07 | 中国民航大学 | 一种利用共模板剂合成多孔球形二氧化硅的方法 |
-
2019
- 2019-09-25 CN CN201910909062.7A patent/CN110745833B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN110745833A (zh) | 2020-02-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Zhao et al. | Experimental study and application of gels formed by nonionic polyacrylamide and phenolic resin for in-depth profile control | |
| CN110157405B (zh) | 用于非常规储层水力压裂的覆膜支撑剂及制备和应用 | |
| CN109825263B (zh) | 一种水基钻井液用纳米封堵剂及其制备方法与钻井液 | |
| WO2021196740A1 (zh) | 暂堵剂及其制备方法、以及高温储层暂堵转向压裂的方法 | |
| CN105670600A (zh) | 一种水酸敏形变磁性示踪功能自悬浮支撑剂及其制备方法 | |
| CN106188403B (zh) | 一种高温高盐油藏防co2气窜堵剂及其制备方法 | |
| JP2008538122A (ja) | 粒子状物質のグラファイトコーティング | |
| US20170022411A1 (en) | Hydraulic fracturing system | |
| WO2010133175A1 (zh) | 采油用覆膜颗粒及采油方法 | |
| WO2019205210A1 (zh) | 一种钻井液用润滑剂及其制备方法和应用 | |
| CN105524600A (zh) | 一种油基钻井液用随钻堵漏剂及其制备方法 | |
| CN114350330B (zh) | 一种高强度强吸附封堵剂及油基钻井液 | |
| CN106700121A (zh) | 一种高效油水分离壳聚糖海绵及其制备方法 | |
| WO2020019593A1 (zh) | 一种针对粘土矿物的溶蚀酸化液及其制备方法 | |
| CN114907831A (zh) | 一种温度响应型原位相变压裂液及疏水型原位自生支撑剂 | |
| CN113337258A (zh) | 一种油基钻井液用纳米封堵剂及其制备方法以及油基钻井液 | |
| CN101768431B (zh) | 一种耐磨损支撑剂 | |
| CN110745833B (zh) | 一种多孔改性硅胶介质及其制备方法和应用 | |
| CN113004879A (zh) | 一种井壁承压封堵剂及其制备方法 | |
| CN115340855B (zh) | 一种互穿网络凝胶调剖剂及其制备方法 | |
| Krishnan et al. | Ultra-lightweight nanosand/polymer nanocomposite materials for hydraulic fracturing operations | |
| CN117363337B (zh) | 一种基于固废的石油压裂支撑剂制备工艺 | |
| CN114854387B (zh) | 一种纳米花-纳米片双无机纳米调驱体系及其应用 | |
| MX2014009377A (es) | Interfaces de fase nanohibrida para alterar la humectabilidad en aplicaciones de campo petrolero. | |
| CN115260404B (zh) | 一种水基钻井液用抗高温疏水纳米封堵剂及其制备方法与应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |