CN107556997A - 纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系及其制备方法，该泡沫体系按重量百分数计由如下组分组成：阳离子表面活性剂0.2‑0.8％、稳定剂0.01‑0.1％、阻聚剂0.5％‑1.0％、助剂0.3‑1.0％；矿化水余量；所述的阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵；所述的稳定剂选自改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2；所述的阻聚剂为枸橼酸钠；所述的助剂选自乙二醇、十二醇；所述矿化水为氯化钠、无水氯化钙和无水硫酸镁的混合水溶液。本发明的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系起泡性能和稳泡性能好、界面活性高，具有原料廉价易得，而且制备方法简单、泡沫综合性能好。
Description
技术领域
本发明涉及油田化学应用技术领域，具体涉及一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系及其制备方法。
背景技术
我国大部分油田都进入中、高含水期，甚至是特高含水期，产量逐年递减，开发矛盾日渐突出。从我国油藏目前的特点来看，化学驱是有效的三次开采方式。化学驱包括聚合物驱、碱驱、表面活性剂驱和复合驱(二元复合驱和三元复合驱)等。注聚合物可以改善流度比、提高注入水的波及体积，改善非均质油藏的开发效果，但在驱替过程中高渗透条带仍然引起聚合物的突进，导致聚合物发生严重的串流，使聚合物驱油效率降低。同样，碱驱、表面活性剂驱、复合驱这些化学驱技术也容易受到储层非均质性的影响，地层中纵向上的流度差异较大，化学剂不能完全到达剩余油富集的部位，也就不能充分地驱替原油，同时碱的加入对地层伤害大，且容易引起结垢从而影响油井生产。
泡沫流体为非牛顿流体，具有低滤失、低密度、遇水稳定、遇油消泡等特性，随着渗透率的增大，泡沫的表观粘度增大，可以有效的调整高低渗层的流度差异，从而达到高低渗透层同时推进，可以实现地层等流度驱替，进而提高波及体积。泡沫流体中含有一定浓度的表面活性剂溶液，可降低油水界面张力和改善岩石孔隙表面润湿性，提高洗油效率，降低地层残余油饱和度。在应用中为提高泡沫的稳定性能，常加入一定量的聚合物作为稳泡剂，但是聚合物的加入会降低泡沫的起泡体积，对泡沫的可起泡性产生不利影响，而且聚合物的耐盐和抗剪切性能较差，聚合物残渣会对地层造成伤害。
发明内容
本发明目的在于克服上述背景技术的不足，而提供一种起泡性能好、稳泡性能强、界面活性高的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，本发明还提供了一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法。
为实现上述目的，本发明所提供的一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：阳离子表面活性剂0.2-0.8％、稳定剂0.01-0.1％、阻聚剂0.05％-0.1％、助剂0.01-0.04％、矿化水余量；
所述的阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂选自改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂选自乙二醇、十二醇；
所述矿化水为氯化钠、无水氯化钙和无水硫酸镁的混合水溶液。
优选地，所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂选自改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂选自乙二醇、十二醇；
所述矿化水为氯化钠、无水氯化钙和无水硫酸镁的混合水溶液。
最佳地，所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂选自改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂选自乙二醇、十二醇；
所述矿化水为氯化钠、无水氯化钙和无水硫酸镁的混合水溶液。
上述技术方案中，所述矿化水按质量份数由10000份水、85-95份氯化钠、8.5-12.5份无水氯化钙、11.6-15.6份无水硫酸镁混合而成。
上述技术方案中，所述矿化水按质量份数由10000份水、90份氯化钠、10.5份无水氯化钙、13.6份无水硫酸镁混合而成。
上述技术方案中，所述改性纳米SiO2的粒径为20-30nm，接触角为60-70°；所述改性纳米MgO的粒径为20-30nm，接触角为60-70°；所述改性纳米TiO2的粒径为20-30nm，接触角为50-60°。
上述技术方案中，所述改性纳米SiO2的制备方法为：
1)将纳米SiO2粉体经过干燥至恒重后，加入乙醇配置成SiO2乳液，并超声振荡0.5-0.8小时，滴加γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂，同时缓慢滴加去离子水，经过升温、回流反应后，得到悬浊液；
2)将步骤1)所得的悬浊液经过超声洗涤、离心和干燥后，即得改性纳米SiO2。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米SiO2制备过程中的步骤1)中，以加入γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂后得到得乳状液中的总质量为100％计，所述的γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂的质量分数为0.05-0.07％。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米SiO2制备过程中的步骤1)中，所述升温是的温度为60-75℃。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米SiO2制备过程中的步骤1)中，所述回流时间为0.5-1h。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米SiO2制备过程中的步骤2)中，所述的洗涤溶剂为乙醇，洗涤次数为3-4次。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米SiO2制备过程中的步骤2)中，所述的离心速度为8000-10000r/min。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米SiO2制备过程中的步骤2)中，所述的干燥的温度为60-70℃，干燥时间为2-3h。
上述技术方案中，所述改性纳米MgO的制备方法，包括如下步骤：将纳米MgO粉体经过干燥至恒重后，升温至70-80℃，加入钛酸酯偶联剂，高速搅拌20-25min，使钛酸酯偶联剂均匀分布在纳米MgO粉体表面，最后冷却至室温，即得改性纳米MgO。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米MgO制备过程中的步骤中，以改性纳米MgO的总质量为100％计，所述的钛酸酯偶联剂的质量分数为0.02-0.05％。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米MgO制备过程中的步骤中，所述高速搅拌的搅拌速度为10000-15000r/min。
上述技术方案中，所述改性纳米TiO2的制备方法，包括如下步骤：将纳米TiO2粉体经过干燥至恒重后，升温至70-80℃，加入钛酸酯偶联剂，高速搅拌20-25min，使钛酸酯偶联剂均匀分布在纳米TiO2粉体表面，最后冷却至室温，即得改性纳米TiO2。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米TiO2制备过程中的步骤中，以改性纳米TiO2的总质量为100％计，所述的钛酸酯偶联剂的质量分数为0.01-0.03％。
根据本发明的优选实施方案，在改性纳米TiO2制备过程中的步骤中，所述高速搅拌的搅拌速度为10000-15000r/min。
本发明还提供了一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于50-150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入步骤1)的反应釜中，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于50-150r/min下，搅拌0.5-1h搅拌均匀，即可。
与现有技术相比，本发明存在如下优点：
其一，本发明通过在泡沫体系中加入合适改性纳米ZnO、改性纳米SiO2、改性纳米TiO2的纳米粒子，可与表面活性剂发生协同作用，使其强烈的吸附在气泡表面，减小泡沫间的接触面积，形成致密粒子化膜，抑制气泡的聚集和歧化，延长液膜的排液时间，同时又可在油水界面保持稳定，从而降低油水界面张力，起到增强泡沫性能和降低油水界面张力的作用。
其二，本发明主要通过采用的化合物均为工业化生产的精细化学品，原料易得、生产成本低，而且该泡沫体系泡沫性能优良，泡沫稳定时间长，与地层水配伍性好，能有效降低界面张力。
其三，本发明的泡沫体系中无碱，从而降低了碱对地层和油井带来的伤害，有利于油田的可持续开采。
其四，本发明的泡沫体系加入纳米粒子后，进行粘土吸附实验，阳离子表面活性剂被粘土的吸附率降低50％以上。
其五，本发明的泡沫体系不含聚合物，不存在聚合物残渣会对地层造成伤害。
其六，本发明的泡沫体系所生成的泡沫在温度为45-85℃条件下，矿化度为10000mg/L、钙镁含量为500mg/L的条件下，泡沫性能良好，达到了中强泡沫强度。
其七，本发明的泡沫体系与矿化度为10000mg/L、钙镁含量为500mg/L的水配制成的溶液，与原油之间能达到≤10-2mN/m的超低界面张力。
具体实施方式
下面结合实施例详细说明本发明的实施情况，但它们并不构成对本发明的限定，仅作举例而已。同时通过说明本发明的优点将变得更加清楚和容易理解。
实施例1：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：2：1：2混合而成；
所述的稳定剂由改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2按质量比为1：1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇和十二醇按质量比为1:1混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、85g氯化钠、8.5g无水氯化钙、11.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为413mL，泡沫半衰期为25min，泡沫综合指数为8543mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到4.1×10-3mN/m。
实施例2：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：1：1：1混合而成；
所述的稳定剂由改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2按质量比为1：1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇和十二醇按质量比为1:1混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、95g氯化钠、12.5g无水氯化钙、15.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为411mL，泡沫半衰期为24min，泡沫综合指数为8043mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到3.9×10-3mN/m。
实施例3：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：2：3混合而成；
所述的稳定剂由改性纳米SiO2、改性纳米TiO2按质量比为1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇和十二醇按质量比为1:1混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为420mL，泡沫半衰期为26min，泡沫综合指数为8364mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到6.1×10-3mN/m。
实施例4：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：1混合而成；
所述的稳定剂由改性纳米MgO、改性纳米TiO2按质量比为1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为418mL，泡沫半衰期为26min，泡沫综合指数为8568mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到3.3×10-3mN/m。
实施例5：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：2：3：4混合而成；
所述的稳定剂由改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2按质量比为1：2：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇和十二醇按质量比为1:2混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于100r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于100r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为428mL，泡沫半衰期为26min，泡沫综合指数为8705mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到1.3×10-3mN/m。
实施例6：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：2：1混合而成；
所述的稳定剂由改性纳米SiO2、改性纳米MgO按质量比为1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为十二醇；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为421mL，泡沫半衰期为27min，泡沫综合指数为9025mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到6.4×10-3mN/m。
实施例7：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：1混合而成；
所述的稳定剂为改性纳米SiO2；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为十二醇；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为431mL，泡沫半衰期为27min，泡沫综合指数为9143mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到5.6×10-3mN/m。
实施例8：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：1混合而成；
所述的稳定剂为改性纳米MgO；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于50r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡0.5h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于50r/min下，搅拌0.5h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为421mL，泡沫半衰期为27min，泡沫综合指数为9210mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到5.3×10-3mN/m。
实施例9：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十四烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂为改性纳米TiO2；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为十二醇；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于50r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡0.5h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于50r/min下，搅拌0.5h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为433mL，泡沫半衰期为27min，泡沫综合指数为9112mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到5.9×10-3mN/m。
实施例10：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十六烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂为改性纳米SiO2、改性纳米MgO按照质量比1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇、十二醇按照质量比为1:1混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于50r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡0.5h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于50r/min下，搅拌0.5h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为432mL，泡沫半衰期为27min，泡沫综合指数为9042mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到4.7×10-3mN/m。
实施例11：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十四烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂为改性纳米SiO2、改性纳米TiO2按照质量比1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇、十二醇按照质量比为1:1混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于50r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡0.5h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于50r/min下，搅拌0.5h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为431mL，泡沫半衰期为25min，泡沫综合指数为8934.75mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到5.3×10-3mN/m。
实施例12：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，由如下组分组成：50g十二烷基三甲基溴化铵，6g改性纳米MgO，7g枸橼酸钠，3g十二醇、余量为矿化水。矿化水为10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁搅拌均匀而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将十二烷基三甲基溴化铵、十二醇、部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至溶解完全；
2)将稳定剂(改性纳米MgO)、阻聚剂(枸橼酸钠)和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡使稳定剂分散均匀制得纳米溶胶；
3)将纳米溶胶和剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)加入反应釜，于150r/min的搅拌速度下搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为429mL，泡沫半衰期为25min，泡沫综合指数为8043.75mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到4.3×10-2mN/m。
实施例13：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，由如下组分组成：40g十四烷基三甲基溴化铵，2g改性纳米SiO2，6g枸橼酸钠，2g乙二醇，余量为矿化水。矿化水为10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁搅拌均匀而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将十四烷基三甲基溴化铵、丙酮、部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至溶解完全；
2)将稳定剂(改性纳米SiO2)、阻聚剂(枸橼酸钠)和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡使稳定剂分散均匀制得纳米溶胶；
3)将纳米溶胶和剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)加入反应釜，于150r/min的搅拌速度下搅拌均匀，即可。
在温度60℃，矿化度15000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系起泡体积为428mL，泡沫半衰期为35min，泡沫综合指数为12840mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在60℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到8.2×10-3mN/m。
实施例14：
一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，由如下组分组成：60g十六烷基三甲基溴化铵，8g改性纳米TiO2，9g枸橼酸钠，4g乙二醇，余量为矿化水。矿化水为10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁搅拌均匀而成。
本发明纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将十六烷基三甲基溴化铵、乙二醇和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至溶解完全；
2)将稳定剂(改性纳米TiO2)、阻聚剂(枸橼酸钠)和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡使稳定剂分散均匀制得纳米溶胶；
3)将纳米溶胶和剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)加入反应釜，于150r/min的搅拌速度下搅拌均匀，即可。
在温度60℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系起泡体积为417mL，泡沫半衰期为23min，泡沫综合指数为7193mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在60℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到8.3×10-2mN/m。
实施例1～14中改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2分别由如下方法制备而成：
改性纳米SiO2的制备方法，包括如下步骤：
1)将纳米SiO2粉体经过干燥至恒重后，加入乙醇配置成SiO2乳液(SiO2乳液中纳米SiO2的质量分数为10％)，并超声振荡0.5-0.8小时，滴加γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂(所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂的添加量与SiO2乳液的质量比为0.05-0.07：100)，同时缓慢滴加去离子水，经过升温至60-75℃、回流0.5-1h反应后，得到悬浊液；
2)将步骤1)所得的悬浊液经过超声洗涤、离心和干燥后，即得改性纳米SiO2；其中，超声洗涤具体为采用乙醇超声洗涤3-4次，离心速度为8000-10000r/s，干燥的温度为60-70℃，干燥时间为2-3h。
改性纳米MgO的制备方法，包括如下步骤：
将纳米MgO粉体经过干燥至恒重后，升温至70-80℃，加入钛酸酯偶联剂(所述钛酸酯偶联剂的添加量与纳米MgO粉体的质量比为0.02-0.05：100)，在搅拌速度为10000-15000r/min的高速条件下搅拌20-25min，使钛酸酯偶联剂均匀分布在纳米MgO粉体表面，最后冷却至室温，即得改性纳米MgO。
改性纳米TiO2的制备方法，包括如下步骤：
将纳米TiO2粉体经过干燥至恒重后，升温至70-80℃，加入钛酸酯偶联剂(所述钛酸酯偶联剂的添加量与纳米TiO2粉体的质量比为0.01-0.03:100)，在搅拌速度为10000-15000r/min的条件下高速搅拌20-25min，使钛酸酯偶联剂均匀分布在纳米TiO2粉体表面，最后冷却至室温，即得改性纳米TiO2。
对比例1：
一种泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：2：3混合而成；所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇和十二醇按质量比为1:1混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得阻聚剂溶液；
3)将步骤2)中阻聚剂溶液加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为220mL，泡沫半衰期为13min，泡沫综合指数为2364mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到2.1×10-1mN/m。
对比例2：
一种泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十四烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：1混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得阻聚剂溶液；
3)将步骤2)中阻聚剂溶液加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于150r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为218mL，泡沫半衰期为14min，泡沫综合指数为3068mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到2.7×10-1mN/m。
对比例3：
一种泡沫体系，按重量百分数计由如下组分组成：
所述的阳离子表面活性剂由十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵按质量比为1：2：3：4混合而成；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂为乙二醇和十二醇按质量比为1:2混合而成；
所述矿化水按质量份数由10000g水、90g氯化钠、10.5g无水氯化钙、13.6g无水硫酸镁混合而成。
泡沫体系的制备方法，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)加入到反应釜中，于100r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将阻聚剂和部分矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为20～30％)混合，经超声振荡1h，使稳定剂分散均匀，即得阻聚剂溶液；
3)将步骤2)中阻聚剂溶液加入反应釜，再加入剩余的矿化水(占矿化水总质量的质量百分数为40～60％)，于100r/min下，搅拌1h搅拌均匀，即可。
在温度50℃，矿化度10000mg/L、钙镁500mg/L的条件下，使用Ross-Miles泡沫测量仪，测得泡沫体系的起泡体积为268mL，泡沫半衰期为17min，泡沫综合指数为3729mL·min，达到中强泡沫强度。采用TX-500C旋转滴界面张力仪在70℃，转速为5100转/分条件下，测得最低界面张力达到1.6×10-1mN/m。
本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，按重量百分数计由如下组分组成：阳离子表面活性剂0.2-0.8％、稳定剂0.01-0.1％、阻聚剂0.05％-0.1％、助剂0.01-0.04％、矿化水余量；
所述的阳离子表面活性剂选自十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基溴化铵；
所述的稳定剂选自改性纳米SiO2、改性纳米MgO、改性纳米TiO2；
所述的阻聚剂为枸橼酸钠；
所述的助剂选自乙二醇、十二醇；
所述矿化水为氯化钠、无水氯化钙和无水硫酸镁的混合水溶液。
2.根据权利要求1所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，按重量百分数计由如下组分组成：阳离子表面活性剂0.4-0.6％、稳定剂0.02-0.08％、阻聚剂0.06％-0.09％、助剂0.02-0.03％、矿化水余量。
3.根据权利要求2所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，按重量百分数计由如下组分组成：阳离子表面活性剂0.5％、稳定剂0.06％、阻聚剂0.07％、助剂0.03％、矿化水余量。
4.根据权利要求1或2或3所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，所述矿化水按质量份数由10000份水、85-95份氯化钠、8.5-12.5份无水氯化钙、11.6-15.6份无水硫酸镁混合而成。
5.根据权利要求4所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，所述矿化水按质量份数由10000份水、90份氯化钠、10.5份无水氯化钙、13.6份无水硫酸镁混合而成。
6.根据权利要求1或2或3所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，所述改性纳米SiO2的粒径为20-30nm，接触角为60-70°；所述改性纳米MgO的粒径为20-30nm，接触角为60-70°；所述改性纳米TiO2的粒径为20-30nm，接触角为50-60°。
7.根据权利要求6所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，所述改性纳米SiO2的制备方法为：
1)将纳米SiO2粉体经过干燥至恒重后，加入乙醇配置成SiO2乳液，并超声振荡0.5-0.8小时，滴加γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂，同时缓慢滴加去离子水，经过升温、回流反应后，得到悬浊液，其中，所述γ-氨丙基三乙氧基硅烷改性剂与SiO2乳液的质量比为0.05-0.07：100；
2)将步骤1)所得的悬浊液经过超声洗涤、离心和干燥后，即得改性纳米SiO2。
8.根据权利要求6所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，所述改性纳米MgO的制备方法，包括如下步骤：将纳米MgO粉体经过干燥至恒重后，升温至80℃，加入钛酸酯偶联剂，高速搅拌20-25min，使钛酸酯偶联剂均匀分布在纳米MgO粉体表面，最后冷却至室温，即得改性纳米MgO；其中，所述钛酸酯偶联剂的添加量与纳米MgO粉体的质量比为0.02-0.05：100。
9.根据权利要求6所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系，其特征在于，所述改性纳米TiO2的制备方法，包括如下步骤：将纳米TiO2粉体经过干燥至恒重后，升温至80℃，加入钛酸酯偶联剂，高速搅拌20-25min，使钛酸酯偶联剂均匀分布在纳米TiO2粉体表面，最后冷却至室温，即得改性纳米TiO2；其中，所述钛酸酯偶联剂的添加量与纳米TiO2粉体的质量比为0.01-0.03:100。
10.制备权利要求1或2或3所述的纳米粒子增强型低界面张力泡沫体系的方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)在常温下，将阳离子表面活性剂、助剂和部分矿化水加入到反应釜中，于50-150r/min的搅拌速度下，直至完全溶解；
2)将稳定剂、阻聚剂和部分矿化水混合，经超声振荡0.5-1h，使稳定剂分散均匀，即得纳米溶胶；
3)将步骤2)所得的纳米溶胶加入步骤1)的反应釜中，再加入剩余的矿化水，于50-150r/min下，搅拌0.5-1h搅拌均匀，即可。
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