一种纳米乳液及其制备方法与应用

技术领域

本发明属于石油化工领域，具体地说，涉及一种纳米乳液及其制备方法与应用。

背景技术

石油是人们赖以生存的能量来源之一，尽管科学技术不断进步，新型能源不断被开发，但是人们在今后很长的一段时间内对石油的需求仍会稳步上升。

随着石油开采的深入，我国大部分油藏开发目前已经进入中高含水区阶段，就导致继续使用水驱对于提高采收率已经收效甚微。在此背景下，化学驱应运而生。化学驱主要包括聚合物驱、表面活性剂驱、碱驱及复合驱等，化学驱能够减缓含水量的上升、延缓产量递减，从而成为各大油田继水驱之后常采用的手段。

但化学驱对于低渗透油藏的开采仍不理想。由于低渗透油藏存在储物性差、均质性差、孔隙窄等特点，使得低渗透油藏开采过程中存在以下不足之处：1、启动压力随渗透率的降低而增大；2、采收率随渗透率的降低而降低；3、天然裂缝在一定压力下张开；4、加剧地层非均质性；5、储层水动力连通性差；6、单井控制泄油范围小。

低渗透油藏残余油主要包括孔喉剩余油、油膜和水动力滞留油、微观非均质残余油三种，常规表面活性剂只能驱动孔喉剩余油，但无法进入更小孔隙中，因此需设计高效驱油体系，通过乳化、剥离原油、改变润湿性等机理驱替更小孔隙中的残余油，提高低渗透油藏开发效果。

纳米技术是新发展起来的前沿新兴科学技术，纳米材料一维尺寸在1～100nm，具有特有的小尺寸效应、高的比表面效应、量子效应等特点，使纳米材料在很多领域都有独特的表现。

发明内容

发明目的：针对上述现有技术的不足，本发明公开了一种纳米乳液及其制备方法与应用。纳米乳液，以松节油为油相，配以非离子表面活性剂，使其原油增溶能力强、润湿反转能力强、表界面张力低、稳定性好，耐温耐盐性好，且稀释后同样可以使用并保持一定的优良性能。

技术方案：一种纳米乳液，以质量份计，包括18～52份油相、17～54份水相、16～36份表面活性剂及8～17份助表面活性剂。一般乳液的粒径的在100nm以上，大多不透明、不稳定；纳米乳液粒径在10-100nm之间，体系澄清透明，离心稳定。

进一步地，所述油相为松节油、白油、大豆油中的一种，优选松节油。

进一步地，所述水相为水，优选去离子水。

进一步地，所述表面活性剂为吐温60、曲拉通X-100、OP-10、十二烷基苯磺酸钠中的一种，优选吐温60。

进一步地，所述助表面活性剂为正戊醇、正丁醇、异丙醇中的一种或其中两种的混合物。

更进一步，所述助表面活性剂为正丁醇。

进一步地，油相与水相的质量比为1:3～3:1。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过机械搅拌或超声乳化的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，机械搅拌或超声乳化至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时机械搅拌或超声乳化，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:3～3:1之间，机械搅拌的转速为300～500转/分钟。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

有益效果：本发明公开的一种纳米乳液及其制备方法与应用具有以下有益效果：

1.在纳米乳液的配制过程中，表面活性剂和助表面活性剂的选择十分重要，他们共同决定着纳米乳液的性能。采用上述筛选的表面活性剂和助表面活性剂，可以大大减少两者的用量，从总用量在40～50wt％降低至25～35wt％之间，大大的降低成本；

2.本发明的体系自发乳化能力强，在300～500转/分钟的机械搅拌下可形成稳定的纳米乳液，无需其他能量输入，节约能源的同时可进一步降低成本；

3.油相采用生物来源油脂，配伍性强，对地层破坏小，绿色环保；

4.配制的纳米乳液具有超低的界面张力，可达10

附图说明

图1a为实施例3制备的纳米乳液原液的粒径图。

图1b为实施例3制备的纳米乳液原液10倍稀释后的粒径图。

图1c为实施例3制备的纳米乳液原液100倍稀释后的粒径图。

图1d为实施例3制备的纳米乳液原液200倍稀释后的粒径图。

图1e为实施例3制备的纳米乳液原液500倍稀释后的粒径图。

图1f为实施例3制备的纳米乳液原液1000倍稀释后的粒径图。

图2a为实施例4制备的纳米乳液加热到25℃的粒径图。

图2b为实施例4制备的纳米乳液加热到70℃的粒径图。

图3a为含有5％盐离子的实施例1制备的纳米乳液的粒径图。

图3b为实施例1制备的纳米乳液原液的粒径图。

图4为实施例1制备的纳米乳液的不同油水比的原油增溶能力示意图。

图5a为实施例5水相在原油表面的接触角图。

图5b为实施例5微乳液原液在原油表面的接触角图。

图6为实施例2制备的纳米乳液的SEM图。

图7为实施例7制备的纳米乳液的室温粒径图。

图8为实施例8制备的纳米乳液的室温粒径图。

具体实施方式：

下面对本发明的具体实施方式详细说明。

本申请中，若无特殊说明，所有涉及到的比例均为质量比。

纳米乳液的检测

配制的纳米乳液，静置一夜后，保持澄清透明，且具有明显的丁达尔效应。用离心机100g的离心加速度离心5分钟不分层。使用激光粒度仪测量粒径在10～100nm之间。

实施例1

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

52份油相、17.33份水相、22份表面活性剂及8份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为松节油。

进一步地，所述水相去离子水。

进一步地，所述表面活性剂为吐温60。

进一步地，所述助表面活性剂为质量比为1:2的正戊醇与异丙醇混合物。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，超声乳化得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，超声乳化至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时超声乳化，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在3:1。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施例2

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

33份油相、33份水相、16份表面活性剂及17份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为松节油。

进一步地，所述水相为水。

进一步地，所述表面活性剂为曲拉通X-100。

进一步地，所述助表面活性剂为质量比为1:2的正丁醇与异丙醇混合物。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过机械搅拌的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，机械搅拌至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时机械搅拌，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:1，机械搅拌的转速为300转/分钟。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施实3

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

18份油相、54份水相、16份表面活性剂及12份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为松节油。

进一步地，所述水相为水。

进一步地，所述表面活性剂为吐温60。

进一步地，所述助表面活性剂为质量比为1:2的正戊醇与异丙醇的混合物。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过机械搅拌的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，机械搅拌至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时机械搅拌，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:3，机械搅拌的转速为300转/分钟。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施实4

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

18份油相、54份水相、36份表面活性剂及10份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为松节油。

进一步地，所述水相为水。

进一步地，所述表面活性剂为吐温60。

进一步地，所述助表面活性剂为正戊醇。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过机械搅拌的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，机械搅拌至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时机械搅拌，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，且具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层，即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:3，机械搅拌的转速为500转/分钟。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施实5

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

18份油相、54份水相、20份表面活性剂及14份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为松节油。

进一步地，所述水相为水。

进一步地，所述表面活性剂为吐温60。

进一步地，所述助表面活性剂为质量比为4:1的正丁醇与正戊醇的混合物。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过超声乳化的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，超声乳化至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时超声乳化，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，且具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:3。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施例6

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

18份油相、54份水相、22份表面活性剂及16份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为松节油。

进一步地，所述水相为水。

进一步地，所述表面活性剂为曲拉通X-100。

进一步，所述助表面活性剂为正丁醇。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过超声乳化的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，超声乳化至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时超声乳化，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，且具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层，即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:3。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施例7

一种纳米乳液，以质量份计：

包括32份油相、32份水相、20份表面活性剂及16份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为白油。

进一步地，所述水相为去离子水。

进一步地，所述表面活性剂为OP-10。

进一步，所述助表面活性剂为正丁醇。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过超声乳化的方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，超声乳化至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时超声乳化，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，且具有明显的丁达尔效应，用离心机100g的离心加速度5min不分层即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:1，机械搅拌的转速为300～500转/分钟。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

实施例8

一种纳米乳液，以质量份计，包括：

18份油相、54份水相、16份表面活性剂及17份助表面活性剂。

进一步地，所述油相为大豆油。

进一步地，所述水相为水。

进一步地，所述表面活性剂为十二烷基苯磺酸钠。

进一步地，所述助表面活性剂为异丙醇。

一种纳米乳液的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取配方量的油相，然后再向其中加入配方量的表面活性剂，通过机械搅拌方式得到透明的混合液；

(2)再向其中加入配方量的水，机械搅拌至全部乳化得到乳化液；

(3)最后向其中滴加配方量的助表面活性剂，同时机械搅拌，直至滴入最后一滴时体系瞬间澄清透明；

(4)静置1h以上后体系仍保持澄清透明，即得到纳米乳液。

进一步地，纳米乳液在配制过程中，油水比保持固定比例，油水比在1:3，机械搅拌的转速为400转/分钟。

用上述纳米乳液作为低渗透油藏的驱油剂。

性能表征：

1、米乳液的效果验证：

(1)实施例3中纳米乳液稀释稳定性

如图1a-图1f的粒径图可以看出，无论是原液，还是稀释了1000倍的稀释液，其粒径主要都分布在10～20nm之间，说明了该体系具有良好的稀释稳定性。在原油开采过程中可以稀释使用，大大降低成本。

表1 实施例3中不同倍数纳米乳液稀释液的粘度及表面张力

(2)实施例4中纳米乳液的耐温性

从图2a和图2b的粒径图中可以看出，纳米乳液在加热过程中，粒径会略有增大，但还在10～100nm之间，有稍大粒径出现的概率增加，但整体稳定。除此之外，部分纳米乳液耐温性可达到90℃，少数纳米乳液可耐温120℃。说明本发明的纳米乳液具有良好的耐温性，为高温低渗油藏的开采提供可行性。

(3)实施例1中纳米乳液的耐盐性

盐离子模拟矿化水，选择NaCl与CaCl

从图3a和图3b的粒径图中可以看出，纳米乳液在加入盐离子后，粒径会略有增大，但还在10～100nm之间，有稍大粒径出现的概率增加，但整体稳定。除此之外，部分纳米乳液耐盐性可达7％，少数纳米乳液可耐盐10％。说明具有良好的耐盐性，为高盐低渗油藏的开采提供可行性。

(4)实施例1中纳米乳液溶油能力

从图4可知，纳米乳液的原油增溶能力随着体系内部物质比例的变化而出现明显变化，主要由油水比决定，通常其原油增溶能力随油水比的减小而降低。我们纳米乳液油水比控制在3:1～1:3之间，溶油能力在25～30％之间，在地层中能够很好的溶解原油，以提高采收率。

(5)实施例5中纳米乳液润湿反转能力

从图5a和图5b可以看出，水在老化原油的载玻片表面接触角有70.81°，纳米乳液原液接触角16.77°，10倍稀释液接触角27.35°，500倍稀释液接触角29.00°。从一系列接触角，说明都具有较好的润型反转能力，能够在地下油藏中改变地层的润湿性，利于原油的开采。

(6)实施例6中纳米乳液静态洗油能力

将实施例6制备的纳米乳液分别稀释到指定的倍数，然后分别测试静态洗油能力，具体结果见表2：

表2 不同稀释倍数纳米乳液稀释液的静态洗油

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从表2可以看出随着稀释倍数的增加，纳米乳液稀释液的静态洗油效率都有明显的减小，但稀释至1000倍仍能保持在25％以上的洗油效率，是十分可观的。相比于0.5g/L纯表面活性剂(约为纳米乳液500倍稀释)的18.30％，纳米乳液还有显著的效果，稀释1000倍的洗油效果优于其2倍浓度纯表剂的洗油效果。说明其效果优于表面活性剂驱，是一个较好的用于低渗油田的纳米乳液开采液。

(7)实施例2中纳米乳液毛细管举升能力

实施例6制备的纳米乳液分别稀释到指定的倍数，然后分别测试毛细管举升能力，具体测试结果件表3：

表3 不同倍数纳米乳液稀释液的毛细管举升

选择市面常见的300μm毛细管，先将其进行疏水改性，再饱和原油，后放入纳米乳液中，记录原油举升高度。

从表3可知：原液和10倍稀释液对于300μm疏水性毛细管原油举升的高度远大于100倍及以上的稀释液，且直到500倍的稀释液举升高度也远远高于0.5g/L纯表面活性剂的举升高度，说明我们的纳米乳液对于减小毛细管阻力有十分明显的作用，在地层孔隙低的部分也能有较好的流动性，有利于低渗油田的开采。

(8)实施例2中纳米乳液的稀释液性质

将实施例2制备的纳米乳液分别稀释到指定的倍数，然后分别测试耐温性和耐盐性，具体结果件表4和表5：

表4 不同倍数纳米乳液稀释液的耐温性

表5 不同倍数纳米乳液稀释液的耐盐性

从表4我们可以看出，该微乳液稀释液除10倍稀释耐温性较差，其他稀释倍数可耐温90℃。从表5我们可以看出，该微乳液稀释液均可耐盐5％。该微乳液使用时建议稀释倍数不超过500倍。

(9)实施例2中纳米乳液的SEM图

实施例2制备的纳米乳液，制样后进行SEM测试，具体如图6所示，从图6可知：微乳液样品的粒径分布在10-20nm之间。。

(10)实施例7和实施例8中的室温粒径图

图7为实施例7制备的纳米乳液的室温粒径图。图8为实施例8制备的纳米乳液的室温粒径图。从图7和图8可知，实施例7制备的纳米乳液、实施例8制备的纳米乳液的粒径均在10～100nm之间。

上面对本发明的实施方式做了详细说明。但是本发明并不限于上述实施方式，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。