一种两相用触变剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及油气田开发技术领域，特别是一种两相用触变剂及其制备方法。

背景技术

在生活及生产中，触变剂在各种日用品及工业产品中具有十分广泛的应用，如化妆品、涂料、钻井液等方面。针对不同的溶液体系，科研人员已经开发出不同的触变剂体系以满足产品的悬浮性能要求。目前市面上存在的触变剂较多，但基于所使用的溶剂种类不同，同一种触变剂体系在不同溶剂中悬浮性能差距较大，特别是对于油相与非油相溶剂之间的性能差异尤其明显，这也导致现有触变剂无法在油相与非油相溶剂之间实现一剂多用。

为了解决这一问题，本专利提供了一种新型触变剂体系，该触变剂主要针对聚合物、无机盐等颗粒状物质的悬浮体系制备，克服了现有油相悬浮体系与非油相悬浮体系配方差异较大，无法通用的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种两相用触变剂及其制备方法，在制备初期具备悬浮功效的同时还具有良好的流动性，随着时间的增强悬浮效果更好。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：一种两相用触变剂，包括下述重量百分比的原料：溶剂：49～71％；阳离子表面活性剂：3～5％；非离子表面活性剂：1～3％；改性蒙脱土：1～3％；其余为正电荷悬浮颗粒物质；所述的非离子表面活性剂与改性蒙脱土的重量百分比占比一致。

优选地，所述的各原料的百分比分别为：溶剂：55～65％；阳离子表面活性剂：3～4％；非离子表面活性剂：2～3％；改性蒙脱土：2～3％；其余为正电荷悬浮颗粒物质。

进一步地，各原料的百分比分别为：溶剂：60％；阳离子表面活性剂：3％；非离子表面活性剂：2％；改性蒙脱土：2％；正电荷悬浮颗粒物质为：33％。

优选地，所述的溶剂为油相溶剂，油相溶剂为白油、煤油中的一种或多种。

优选地，所述的溶剂为非油相溶剂，非油相溶剂为十六烷基三甲基氯化铵、十二烷基酰胺丙基二甲基胺、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基二甲基苄基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵中的一种或多种。

优选地，所述的非离子表面活性剂为Tween-10、Tween-20、Span-60、Span-80、OP-1、OP-4、NP-10中的一种或多种。

优选地，所述的正电荷悬浮颗粒物质为聚合物粉末、生物胶质粉末、无机盐、无机纳米颗粒、有机胶凝颗粒中的一种或多种。

进一步地，所述的带正电荷悬浮颗粒物质，掺和有带负电荷的微生物；所述的蒙脱土，掺和有用于微生物生长的营养物质。

一种两相用触变剂的制备方法，包括以下步骤：

S1、将阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂依次加入溶剂中，在添加过程中持续以200-500r/min速度搅拌；

S2、搅拌10分钟后调节转速至4000-8000r/min，加入改性蒙脱土并继续搅拌20分钟；

S3、待蒙脱土分散均匀后调节转速至200-500r/min，继续搅拌30分钟，完成触变剂体系的制备。

进一步地，所述的步骤S3中触变剂体系的制备完成后，在进行应用时：先将带正电荷悬浮颗粒物质与带负电荷的微生物混合；在转速200-1000r/min下，将正电荷悬浮颗粒物质加入触变剂体系中，搅拌15-30分钟，得到稳定的悬浮分散体系。

需要说明的是，在步骤S1～步骤S3中，蒙脱土是一类由纳米厚度的表面带负电荷的硅酸盐片层，依靠层间的静电作用而堆积在一起构成的土状矿物；制备触变剂体系时，先加入阳离子表面活性剂分散均匀，然后再加入蒙脱土，带正电荷的阳离子表面活性剂吸附在蒙脱土上，当蒙脱土形成片层结构时，相当于让阳离子表面活性剂吸附在片层上，于是让阳离子表面活性剂量起到悬浮分散的效果。

此外，蒙脱土由于层间的大量无机离子而表现出的疏油性，不利于蒙脱土与油相溶剂的混合分散，因此蒙脱土需要改性。当蒙脱土中，加入阳离子表面活性剂后，阳离子表面活性剂相当于作为有机改性剂对蒙脱土进行了改性，从而得到了改性蒙脱土。

当制备悬浮分散体系时，以改性氧化铁作为带正电的悬浮颗粒物质进行说明：将改性氧化铁作为正电荷悬浮颗粒物质加入，由于改性氧化铁带正电荷，且其量远大于改性蒙脱土、阳离子表面活性剂，于是大量改性蒙脱土存在于蒙脱土片层结构中，在改性蒙脱土之间的同性互斥的作用下，将蒙脱土片层之间的间距撑开，具有较好的流动性。简而言之，当带正电荷的氧化铁插入到蒙脱土片层后，改变了层间的电荷分布，使层间正电荷密度大；正常情况下，会使得片层之间的吸附力增大；但是由于氧化铁的量远大于蒙脱土，在氧化铁之间的互斥作用下，反而使得片层之间的排斥力增大，增大了蒙脱土片层间的结构。

此外，带负电荷的微生物的量是远小于带正电荷的悬浮颗粒物质的。微生物吸附在悬浮颗粒物质上，分散在蒙脱土片层间。

如果悬浮分散体系配备好后，单纯地作为悬浮剂用；在制备完成的初期流动性较好，随着时间推移，随着带负电荷的微生物的繁殖，微生物的增多会中和带正电的悬浮颗粒，使得蒙脱土片层间的间距变小，从而减小悬浮分散体系的流动性，但是悬浮效果随着时间推移却更好。

如果悬浮分散体系，用于油气井中。那么配备的初期，悬浮分散体系的流动性，有利于注入；随着时间推移悬浮效果的增加，有利于起到分散作用。

需要说明的是，悬浮颗粒物质，例如聚合物粉末、生物胶质粉末、无机盐、无机纳米颗粒、有机胶凝颗粒中的一种或多种。有的带正电荷，有的呈中性，有的甚至呈现负电荷，需要对其改性处理，让其最终呈现为带正电荷。

需要说明的是，微生物并不是总是带负电荷。以细菌为例，若想要细菌带负电，则需要让细菌培养液的pH比细菌的等电点高，使得细菌的游离氨基电离受抑制，游离羧基电离，细菌则带负电。如果如果培养液的pH比细菌的等电点低，细菌的游离羧基电离受抑制，游离氨基电离，细菌会带正电，这是需要注意的。因此为了达到细菌带负电荷的目的，在一般的培养、染色、血清试验等过程中，细菌要处于偏碱性(pH为7～7.5)、中性(pH为7)和偏酸性(6＜pH＜7)等环境，这些情况都高于细菌的等电点；所以，此时细菌的表面总是带负电荷。此外，细菌细胞壁的磷壁酸含有大量酸性较强的磷酸基，更加导致细菌表面带负电荷。

本发明具有以下优点：

离子表面活性剂与带负电荷的改性蒙脱土的结合，阳离子表面活性剂存在于蒙脱土片层之间，拉近了蒙脱土片层间的间距，在制备触变剂体系时，保证了良好的悬浮效果；

此外，在制备悬浮分散体系时，通过引入大量带正电荷的悬浮颗粒物质，在初步制备时，由于大量带正电荷的悬浮颗粒物质存在于蒙脱土片层间之间，使得制备初期的悬浮分散体系的流动性很好，利于混合或者注入；

悬浮分散体系制备一段时间后，随着一些带正电荷的悬浮颗粒物质从蒙脱土片层间脱离，从而使得蒙脱土片层间之间的间距减小，间距减小时形成的晶格将悬浮颗粒物质围住，从而使得整个悬浮分散体系具有悬浮效果；

随着时间的增长，当带负电荷的微生物大量繁殖时，微生物与带正电荷的悬浮颗粒物质中和，从而使得悬浮颗粒物质的带正电荷量减小，从而使得蒙脱土片层的间距变小，从而获得良好的悬浮效果。

附图说明

图1为样品1在制备完成初期的光谱图；

图2为样品2在制备完成初期的光谱图；

图3为样品3在制备完成初期的光谱图；

图4为样品4在制备完成初期的光谱图；

图5为样品5在制备完成初期的光谱图；

图6为样品6在制备完成初期的光谱图；

图7为样品7在制备完成初期的光谱图；

图8为样品8在制备完成初期的光谱图；

图9为对比1在制备完成初期的光谱图；

图10为对比2在制备完成初期的光谱图；

图11为对比3在制备完成初期的光谱图；

图12为对比4在制备完成初期的光谱图；

图13为对比5在制备完成初期的光谱图；

图14为对比6在制备完成初期的光谱图；

图15为对比7在制备完成初期的光谱图；

图16为对比8在制备完成初期的光谱图；

图17为对比a在初期与90天后的光谱图；

图18为对比b在制备完成初期的光谱图；

图19为对比c在制备完成初期的光谱图；

图20为对比d在制备完成初期的光谱图；

图21为对比e在制备完成初期的光谱图；

图22为对比f在制备完成初期的光谱图；

图23为对比g在制备完成初期的光谱图；

图24为对比h在制备完成初期的光谱图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

一、实施例

实施例1

制备两相用触变剂，所需原料如表1所示。

表1实施例1原料表

需要说明的是，在49份聚合物粉末(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将白油置入反应容器中，控制搅拌速率在300r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至5000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至300r/min，加入聚合物粉末，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

还包括有的方式是，根据不同的连接方式中，还波有的需求是，根据这些需求中，还得到有的方法是，根据不同的连接方法之间，还得到有的方式是，

实施例2

制备两相用触变剂，所需原料表如表2所示。

表2实施例2原料表

需要说明的是，在28份生物胶质粉末(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：

将煤油置入反应容器中，控制搅拌速率在200r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至4000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至200r/min，加入聚合物粉末，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

实施例3

制备两相用触变剂，所需原料表如表3所示。

表3实施例3原料表

需要说明的是，在32份聚合物粉末(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将聚乙二醇200置入反应容器中，控制搅拌速率在500r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至6000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至400r/min，加入聚合物粉末，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

实施例4

制备两相用触变剂，所需原料如表4所示。

表4实施例4原料表

需要说明的是，在21份纳米氧化铝颗粒(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将乙二醇置入反应容器中，控制搅拌速率在400r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至8000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至300r/min，加入纳米氧化铝颗粒，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

实施例5

制备两相用触变剂，所需原料如表5所示。

表5实施例5原料表

需要说明的是，在28份胍胶粉末(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将白油置入反应容器中，控制搅拌速率在300r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至8000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至500r/min，加入胍胶粉末，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

实施例6

制备两相用触变剂，所需原料如表6所示。

表6实施例6原料表

需要说明的是，在33份氯化钾颗粒(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将异丙醇置入反应容器中，控制搅拌速率在500r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至8000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至500r/min，加入氯化钾颗粒，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

实施例7

制备两相用触变剂，所需原料如表7所示。

表7实施例7原料表

需要说明的是，在35份聚合物粉末(含有带负电荷微生物)中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将二乙二醇二甲醚置入反应容器中，控制搅拌速率在400r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至6000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至800r/min，加入聚合物粉末，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

实施例8

制备两相用触变剂，所需原料如表8所示。

表8实施例8原料表

需要说明的是，在31份纳米氧化铁颗粒(含有带负电荷微生物中，微生物占2％；在1.5份改性蒙脱土(含有营养物质)，营养物质占据30％。

两相用触变剂的制备方法：将二乙二醇置入反应容器中，控制搅拌速率在500r/min，依次加入阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂，添加结束后搅拌10分钟，后调节搅拌速率至4000r/min，加入改性蒙脱土，搅拌20分钟。

悬浮体系的制备：将两相用触变剂调节搅拌速率至800r/min，加入纳米氧化镁颗粒，搅拌30分钟，完成悬浮体系的制备。

二、试验例

试验例1

样品：对实施例1～实施例8中制备的悬浮体系进行性能测试，实施例1～实施例8中制备的悬浮体系依次标记为：样品1、样品2、样品3、样品4、样品5、样品6、样品7、样品8；

对比一：采用不带正电荷的悬浮颗粒物质，分别与实施例1～实施例8按相同的方法制备悬浮体系，分别形成对比1、对比2、对比3、对比4、对比5、对比6、对比7、对比8；

对比二：采用不加带正电荷的微生物，其他条件相同，按实施例1～实施例8相同的方法制备悬浮体现，分别形成对比a、对比b、对比c、对比d、对比e、对比f、对比g、对比h。

对上述的样品、对比一、对比二，进行下列性能检测：

①静止稳定性：测试方法：分别将实施例1～实施例8中制备的悬浮体系样品和对照例样品在恒温25℃静置放置，观察样品的外观；

②粘度：测试方法：分别取实施例1～实施例8中制备的悬浮体系样品用六速旋转粘度计测得样品粘度。

实验结果如下表9、图1～图24所示：

表9样品性能测试结果

由表9可以看出，本发明实施例1～实施例8中制备的悬浮体系的悬浮稳定性较好，在90天后无分成沉降，并且中部液体的粘度变化不大；对比1～对比8，30天后出现分层现象，并且中部粘度变大(表明发生了沉降)，即悬浮效果不佳；对比a～对比h，7天后就出现了分层现象，并且中部粘度变化很大(表明沉淀现象严重)，悬浮效果差。

从图1～图24中：不同颜色-表示不同的时间段；△T％-表示透光率，如果在0向上浮动，说明上层有析出；△BS％表示反散射率，如果在0附近波动越大，说明下层有沉淀。

从图1～图8可以看出，本实施例1～实施例8对应的样品1～样品8，△T％的向上浮动量非常小，△BS％波动小，即上层基本无析出，下层沉淀非常少，因此悬浮效果好。

从图9～图16可以看出，对比1～对比8，△T％的向上浮动量非常小，△BS％具有一定波动，即上层基本无析出，下层具有少许沉淀，因此悬浮效果一般。

从图17～图24可以看出，对比a～对比h，△T％的向上浮动量非常小，△BS％具有波动大，即上层基本无析出，下层沉淀多，因此悬浮效果差。

通过表9、图1～图24可以得出：加入带负电荷微生物，能大幅度提高悬浮效果；加入带正电荷的悬浮颗粒物质，能一定程度提高悬浮效果；本方案通过带正电荷的悬浮颗粒物质+带负电荷微生物，使得产品在90天后依然能保持良好的悬浮效果。

上述实施例仅表达了较为优选的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。