本发明涉及油气田用表面活性剂，特别是涉及一种油气田用功能性表面活性剂及其制备方法。
背景技术：
1、石油又称原油，是有机物质在地壳深部经过数百万年的压力和高温条件下形成的油质物质，是各种烷烃、环烷烃、芳香烃的混合物，与煤一样属于化石燃料；原油开采可分为三个阶段：①在地层内部压力作用下以自喷方式开采的一次采油阶段，这个阶段也是最容易开采的阶段；②依靠注水或注气来提高地层压力的二次采油阶段，这个阶段通常可以获得30％左右的采收率；③为了有效动用地层中剩余的储量，学者们又提出了依靠化学驱、微生物驱、混合驱等更先进的技术手段进行的三次采油阶段，其中化学驱中的表面活性剂驱油技术是目前发展最快最有潜力的研究方向。
2、表面活性剂在化学驱中具有重要地位，通过注入表面活性剂到油藏中，改变原油和岩石表面之间的相互作用，降低油水间的界面张力，促进原油的排移，提高采收率，表面活性剂主要分为阴离子型、阳离子型、两性离子和非离子型表面活性剂以及其他种类的表面活性剂，阴离子型表面活性剂中，磺酸盐型表面活性剂价格低、拥有良好的水溶性，在复配使用时表现出较好的界面活性，在低浓度条件下即可获得较低界面张力，因此得到广泛应用。
3、但现有技术中的表面活性剂存在耐高低温和耐盐性能不佳的问题，从而导致采收率低。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种油气田用功能性表面活性剂及其制备方法，制得的表面活性剂稳定性好，具有较好的流变性和耐温耐盐性能，能够有效的降低油水界面张力，提高对石油的采收率。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种油气田用功能性表面活性剂，包括改性纳米粒子、含氮杂环烷烃和有机硅表面活性剂；改性纳米粒子为磺酸基改性纳米二氧化硅；含氮杂环烷烃为由c-n、c-o或c-c键组成的大环烷烃；有机硅表面活性剂为笼型低聚倍半硅氧烷，其中含氮杂环烷烃和有机硅表面活性剂的摩尔比为1：1～1：20，以含氮杂环烷烃和有机硅表面活性剂的总质量计，改性纳米粒子的质量百分比为1～2wt％。
3、优选的，含氮杂环烷烃选自1,4,7-三氮杂环壬烷、1,4,7,10-四氮杂环十二烷、1,4,7,10,13-五氮杂环十五烷中的一种或多种。
4、优选的，笼型低聚倍半硅氧烷为单氯丙基七异丁基低聚笼型倍半硅氧烷。
5、上述油气田用功能性表面活性剂的制备方法，包括以下步骤：
6、s1、制备磺酸基改性纳米二氧化硅；
7、s2、将含氮杂环烷烃溶于溶剂一中，然后加碱，并在氮气条件下进行搅拌，制得含氮杂环烷烃溶液；
8、s3、将笼型低聚倍半硅氧烷溶于溶剂一中，然后转移至恒压滴液漏斗中，并滴加到s2的含氮杂环烷烃溶液中，加热反应后，过滤保留滤液，将滤液洗涤后旋转浓缩，得到浓缩液；
9、s4、将s1的磺酸基改性纳米二氧化硅加入到s3的浓缩液中，在超声搅拌的条件下反应，得到油气田用功能性表面活性剂。
10、优选的，s1包括以下步骤，
11、s1.1、制备氨基改性的纳米二氧化硅
12、将纳米二氧化硅和氨基硅烷偶联剂溶于溶剂二中，超声分散后恒温搅拌回流反应，然后冷却至室温，离心分离，得氨基改性的纳米二氧化硅；
13、s1.2、将氨基改性的纳米二氧化硅进行磺酸基改性
14、将3-氯-2-羟基丙磺酸钠溶于去离子水中，完全溶解后加入s1.1制得的氨基改性的纳米二氧化硅，超声分散后，油浴加热反应，得到磺酸基改性纳米二氧化硅的分散液，将磺酸基改性纳米二氧化硅的分散液分离纯化后，真空干燥，得到磺酸基改性纳米二氧化硅的粉末。
15、优选的，s1.1中，氨基硅烷偶联剂与纳米二氧化硅多的质量比为1：0.5～1。
16、优选的，s1.1中，溶剂二包括乙醇和甲苯中的一种或两种；恒温搅拌回流反应的反应温度为60～120℃，恒温反应的时间为18～24h。
17、优选的，s1.2中，超声分散的时间为5min，油浴加热反应为在70℃下反应24h；分离纯化为先进行旋转浓缩后采用透析袋进行纯化。
18、优选的，s2和s3中的溶剂一均为氯仿，s2中碱为氢氧化钠。
19、优选的，s2中，搅拌为常温下搅拌30min。
20、优选的，s3中，滴加为在30min内缓慢滴加完毕；加热反应为在常温搅拌15min后，升温至65℃，反应16～32h；洗涤为使用蒸馏水洗涤三次，除去未反应的含氮杂环烷烃。
21、优选的，s3中，含氮杂环烷烃与笼型低聚倍半硅氧烷的摩尔比为1～20：1。
22、优选的，s4中，以浓缩液为基准，磺酸基改性纳米二氧化硅的质量百分比为0.05～2.0wt％。
23、本发明的机理
24、含氮杂环烷烃氮原子上含有孤对电子，易于引入其他官能团进行修饰；笼型低聚倍半硅氧烷由于硅氧键的键能稳定、易于旋转、键角大以及键长长等，使得其具有较高的生物相容性与表面活性，同时也能耐高低温；进行功能化改性得到的磺酸基改性纳米二氧化硅，在高温和高盐环境下具有较好的抗聚集和抗干扰能力；本发明以含氮杂环烷烃为亲水基团，以笼型低聚倍半硅氧烷为疏水基团，通过亲核取代反应制得油气田用功能性表面活性剂，同时引入磺酸基改性纳米二氧化硅与氮杂环烷烃和笼型低聚倍半硅氧烷共同接枝，形成三维网状结构，增加了表面活性剂的流变性的同时也增加了其耐高低温和耐盐性能，并且表现出有效的降低油水界面张力的能力。
25、本发明的有益效果：
26、本发明提供的一种油气田用功能性表面活性剂，稳定性好，具有较好的流变性和耐温耐盐性能，对岩石具有良好的湿润性，能够有效的降低油水界面张力，提高对石油的采收率。
27、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
1.一种油气田用功能性表面活性剂，其特征在于：包括改性纳米粒子、含氮杂环烷烃和有机硅表面活性剂；改性纳米粒子为磺酸基改性纳米二氧化硅；含氮杂环烷烃为由c-n、c-o或c-c键组成的大环烷烃；有机硅表面活性剂为笼型低聚倍半硅氧烷，其中含氮杂环烷烃和有机硅表面活性剂的摩尔比为1：1～1：20，以含氮杂环烷烃和有机硅表面活性剂的总质量计，改性纳米粒子的质量百分比为1～2wt％。
2.根据权利要求1所述的一种油气田用功能性表面活性剂，其特征在于：含氮杂环烷烃选自1,4,7-三氮杂环壬烷、1,4,7,10-四氮杂环十二烷、1,4,7,10,13-五氮杂环十五烷中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的一种油气田用功能性表面活性剂，其特征在于：笼型低聚倍半硅氧烷为单氯丙基七异丁基低聚笼型倍半硅氧烷。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：s1包括以下步骤，
6.根据权利要求5所述的一种油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：s1.1中，溶剂二包括乙醇和甲苯中的一种或两种；恒温搅拌回流反应的反应温度为60～120℃，恒温反应的时间为18～24h。
7.根据权利要求5所述的一种油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：s1.2中，超声分散的时间为5min，油浴加热反应为在70℃下反应24h；分离纯化为先进行旋转浓缩后采用透析袋进行纯化。
8.根据权利要求4所述的一种油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：s2和s3中的溶剂一均为氯仿，s2中碱为氢氧化钠。
9.根据权利要求4所述的一种油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：s2中，搅拌为常温下搅拌30min。
10.根据权利要求4所述的一种油气田用功能性表面活性剂的制备方法，其特征在于：s3中，滴加为在30min中缓慢滴加完毕；加热反应为在常温搅拌15min后，升温至65℃，反应16～32h；洗涤为使用蒸馏水洗涤三次，除去未反应的含氮杂环烷烃。
