本发明涉及油气田开采，尤其是一种示踪-活性碳量子的制备方法及在储层的应用。
背景技术：
1、大多数国内油田当前已进入三次采油阶段，含水率处于高含水期与特高含水期，同时采出程度高，已迈入“双高”生命期，优势通道发育。了解储层非均质性强度、大小，注水井与生产井之间的连通关系，掌握注入水的流场，对优势通道的调控和提高采收率具有重要的意义。示踪剂作为井间示踪监测技术的重要载体，能够进入储层并携带流体和地质信息。示踪剂主要分为化学类、放射性同位素类、稳定同位素类、微量物质类、纳米量子类示踪剂等5类。但化学类示踪剂存在注入量大成本高的缺点；放射性同位素类示踪剂对环境危害大；稳定同位素类示踪剂分析手段复杂且费用昂贵，而且符合条件的稳定同位素较少。因此现有的示踪剂均存在不同的缺陷，还需不断研究改进示踪剂技术。
2、另一方面，目前非常规油气资源在能源供给中显得越来越重要，因此非常规油气勘探开发意义重大。低渗、超低渗、致密储层具有低孔隙度、低渗透率、渗流阻力大等特点。对于微纳米尺度孔隙，常规油气开采技术难以有效应用。蓄能开发是一种有效的采油方式，表面活性剂作为常用蓄能渗吸采油剂，其具有的微纳米级别粒径能够进入致密油藏储层孔隙中，作用机理为改善储层岩石润湿性和降低油水界面张力，提高采收率。但表面活性剂在储层中的吸附量损失较大，表面活性剂的耐高温性能差，界面活性受到温度、矿化度、水质条件等因素的影响，导致蓄能开发的适用范围有限。因此，目前还需要继续探索和研究能大幅度提高原油采收率的新材料新技术。纳米材料具有较高的相对表面积，粒度小，在多孔介质中具有高流动性，能够降低界面张力、改变岩石浸润性等效果。量子点是由少量量子构成的发光半导体纳米结构，通常尺寸在几个纳米之间，同时具有光学特性、界面效应和量子效应。量子点三维尺寸都处于纳米级尺寸范围内的量子点具有纳米结构材料独特的尺寸效应，这种尺寸效应使其具有比表面积大、活性高、带隙宽等独特的性质。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种具有油气储层示踪和驱油双重性能的碳量子点的制备方法。
2、本发明提供的具有油气储层示踪和驱油双重性能的碳量子点的制备方法，步骤如下：
3、s1、将尿素和柠檬酸钠粉末充分搅拌混合形成混合料，通过水浴加热将混合料加热至60-80℃，然后将事先预热至60-80℃的改性剂加入混合料中，快速搅拌至白色膏状物。所述改性剂选自烷基醇聚氧乙烯醚、聚乙二醇中的至少一种。尿素和柠檬酸钠的用量摩尔比为(5-7):1。所述改性剂用量质量占步骤s1反应体系总质量的15％-20％。
4、s2、将步骤s1的白色膏状物加热至120℃-200℃反应1-4h，得到棕黑色固体产物。
5、s3、将棕黑色固体产物进行研磨，然后加入无水乙醇并配合超声波清洗，干燥，得到初步提纯的棕黑色粉末。
6、s4、将棕黑色粉末溶解于超纯水中，离心分离，取离心瓶上清液使用孔径为0.45微米、0.22微米的超滤膜依次过滤提纯；然后将过滤后的溶液加入截止分子质量为1000d的透析袋中，置于超纯水中连续透析数小时，最后将透析袋内清液干燥处理，得到棕黑色粉末状固体，即为示踪-活性碳量子点，其三维尺寸中的任何一维尺寸在1-10nm范围内。
7、优选的是，所述烷基醇聚氧乙烯醚脂肪醇碳链长度为12-22，eo数为3-35。
8、优选的是，步骤s3和s4中，干燥可以采用冷冻干燥或加热干燥，加热干燥温度不高于80℃。
9、上述方法制备的碳量子点具有荧光效应，最佳激发波长在270-300nm之间，在480-560nm发射光波长下具有最大荧光强度。
10、本发明还提供了一种上述示踪-活性碳量子点的应用，在油气田开采中该碳量子点同时用作示踪剂和驱油剂。主要适用于注水开发油藏，直接采用油田注入水配制成纳米流体，然后泵入地层。
11、所述示踪-活性碳量子点的使用浓度极低，识别精度为ppm级(浓度百万分之一)，还可以在苛刻环境(高温、高矿化度、酸碱度、复杂水质)快速配制(5分钟以内)、泵入储层对油气储层全天候示踪。
12、所述示踪-活性碳量子点可单独使用，也可与其他表面活性剂(例如十二烷基苯磺酸钠、椰油酸二乙醇酰胺、月桂酰胺丙基羟磺基甜菜碱等)复配使用。
13、所述示踪-活性碳量子点的平均粒径在10nm以内，能实现纳米孔隙、纳微孔隙、微米孔隙介质的全面进入和波及。具有的主要作用效果：①示踪-活性碳量子点降低油水张力1.0mn/m以下，②在岩石表面的吸附量虽极低(累计回收质量可达90％以上)，③能高效调控亲油/亲水岩石表面近乎超水湿状态(岩石表面的三相接触角35°)，④示踪-活性碳量子点在油水界面吸附，可根据不同应用场景对原油原位乳化增粘或原位降粘，在①+②+③+④四种协同作用下实现示踪-活性碳量子点的高效驱油。
14、与现有技术相比，本发明的有益之处在于：
15、(1)本发明通过高效、简便的绿色“固相自下而上反应法”一步合成示踪-活性碳量子点，该方法原理可靠，原材料价廉易得，可以大批量低成本生产。在现场应用方面可以使用地层注入水直接配制示踪-活性碳量子点纳米流体，无需额外的配注系统，机械搅拌即可溶解，具有工业化合成与大规模应用潜力。
16、(2)相对于现有的采用表面活性剂作为蓄能渗吸采油剂的方法相比，本发明将表面活性剂与碳量子点通过化学接枝作用制成示踪-活性碳量子点，其随着温度的升高无浊点，高温下体系溶液还是长时间处于清亮的均一状态，示踪-活性碳量子点体现出显著的耐高温性能及抗盐性，在高温、高盐储层依旧具有较好的适用性。避免了表面活性剂作为蓄能渗吸采油剂的技术缺陷。另外，与现有的碳量子点-表面活性剂复配体系用作驱油剂的方法相比，本发明是将表面活性剂与碳量子点通过化学反应制成了一种新的示踪-活性碳量子点，且使用的表面活性剂用量也少。而碳量子点与表面活性剂复配体系中表面活性剂独立存在，没有与碳量子之间发生化学作用，因此表面活性剂依然存在耐温性差的问题，无法适用于高温储层，耐温，耐盐，耐矿化度的性能较差。
17、(3)与单一碳量子点(未采用改性剂改性的纯碳量子点)材料相比，本发明的示踪-活性碳量子点具有更好的降低油水界面张力的能力、改善岩石表面润湿性能力、更好的分散稳定性。
18、(4)所述示踪-活性碳量子点纳米流体作为高效驱油剂可以在油-水界面自发富集，低能乳化洗油，具有高效，节约，环境友好的特点。
19、(5)本发明的示踪-活性碳量子点的纳米流体不仅可以准确监测油藏中的水流路径，为储层通信的原位监测提供新的参考，而且可以通过改变水-岩-油三元体系的性质作为驱油剂以达到采油作用。因此，本发明的示踪-活性碳量子点纳米颗粒具有示踪和增强采收率的双重用途。
20、本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
1.一种示踪-活性碳量子点的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的示踪-活性碳量子点的制备方法，其特征在于，步骤s1中，尿素和柠檬酸钠的用量摩尔比为(5-7):1。
3.如权利要求2所述的示踪-活性碳量子点的制备方法，其特征在于，所述改性剂用量质量占步骤s1反应体系总质量的15％-20％。
4.如权利要求1所述的示踪-活性碳量子点的制备方法，其特征在于，所述烷基醇聚氧乙烯醚脂肪醇碳链长度为12-22，eo数为3-35。
5.如权利要求1所述的示踪-活性碳量子点的制备方法，其特征在于，步骤s3和s4中，干燥操作采用冷冻干燥或加热干燥，加热干燥温度不高于80℃。
6.一种权利要求1-5任意一项所述制备方法制备的示踪-活性碳量子点的应用，其特征在于，同时用作油气田开采的示踪剂和驱油剂。
7.如权利要求6所述的示踪-活性碳量子点的应用，其特征在于，用于注水开发油藏中，直接采用油田注入水配制成纳米流体，然后泵入地层。
8.如权利要求6所述的示踪-活性碳量子点的应用，其特征在于，采用高温水、高矿化度水、或高酸碱度水中的任意一种在5分钟内快速配制成纳米流体，泵入储层对油气储层全天候示踪。
