[發明專利]納米材料締合清潔壓裂液體系及其在油氣田中的應用

有效

• 申請號: 201210143073.7
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN103387827A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發明（設計）人: 黃靜;王寶峰;王淑榮;薛承瑾;蔣廷學;陳作;張保平;魏娟明
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;歐穎

技術領域

本發明涉及一種納米材料締合清潔壓裂液體系及其在油氣田中的應用，尤其是在油氣田增產改造中的應用。

背景技術

水力壓裂技術在油氣田開采中發揮了重要作用，是低滲特低滲儲層提高單井產量的主體工藝技術。無殘渣的清潔壓裂液對支撐裂縫和地層傷害小，是國內外壓裂液研究的發展趨勢和熱點。隨著深井超深井油氣勘探開發的深入，常規壓裂液體系在高溫下受熱剪切黏度降低過快，無法滿足超深井壓裂改造的要求，因此壓裂液體系耐溫性能的提高將成為壓裂工藝進步的技術關鍵。納米材料和技術是近十幾年來科技發展的前沿技術，由于組成納米材料的微粒尺寸小使得其表面原子數、表面能和表面張力隨粒徑的下降急劇增大，而表現出許多不同于常規材料的新奇特性，使得納米材料在許多領域都得到了廣泛的應用。近年來，納米材料也逐漸引起了油田開發者的注意，并在油田鉆探、注采開發、油田污水處理和油氣管道防護等方面得到了應用。將納米材料引入到清潔壓裂液中，形成納米材料締合清潔壓裂液體系，可耐受更高的油氣田溫度，從而拓深油氣鉆探開發的深度。這些納米粒子可以充當石油工業的完井和油氣增產的流體的穩定劑和流體漏失控制劑，能維持流體在高溫下的高黏度和降低濾失性，而不造成對油層傷害。

如何研發出耐高溫的納米材料締合清潔壓裂液體系成為本領域技術人員關心的課題。如中國專利申請102093874A涉及一種陰離子型納米復合清潔壓裂液及其制備方法。其產品質量組分如下：陰離子粘彈性表面活性劑：3～7份，助表面活性劑：0.05～0.5份，反離子鹽：3～10份，納米顆粒：0.05～0.5份，水100份。將以上組分按配比通過溶液共混攪拌均勻既可制成一種陰離子型納米復合清潔壓裂液。該產品有較高的粘彈性，具有良好的攜砂性能，完全能滿足油氣田現場壓裂液造縫、攜砂要求，其產品可耐油氣田溫度為75~95℃。而文獻SPE?552-558,2008，Nanotechnology?applications?in?viscoelastic?surfactant?stimulation?fuids介紹了與納米技術結合的粘彈性表面活性劑壓裂液（VES），該新型壓裂液在高溫下仍可保持粘度并且不對儲層產生傷害。該納米粒子是一種35nm的無機晶體，該晶體有著獨特的表面活性，它通過化學吸附可使VES膠束在較高溫度下（250℉即121℃）不會濾失。

但納米材料締合清潔壓裂液體系的耐溫性能的提高還有待進一步的研發和改進。

發明內容

本發明提供一種納米材料締合清潔壓裂液體系，所述體系包含納米材料、清潔壓裂液和分散助劑，其中，所述分散助劑為液態三元醇。

本發明提供的納米材料締合清潔壓裂液體系能應用于高達130℃以上的油氣田，在該溫度下仍可保持一定的體系黏度，在油田中具備良好的應用前景。

本發明所述納米材料為MgC₂O₄、Al(OH)₃、γ-Al₂O₃、SiO₂、TiO₂和ZnO粉體中的一種或多種。本發明所述的納米材料可以商購；但更為優選的是所述納米材料采用實驗室自制的方法獲取，自制過程中可根據納米粒子粒徑的需要及其應用于清潔壓裂液的特性，在傳統納米材料的制備方法基礎上，適當調整制備方法，使得其尤其適用于本發明所述的納米材料締合清潔壓裂液體系的形成。如本發明實施例1~6中所采用的制備納米材料的方法簡單，反應條件溫和，產率高，可重復性強。

在本發明中，所述三元醇在所述清潔壓裂液體系中的體積分數優選為5~50%，更優選的是10~20%；如此用量的分散助劑三元醇使得納米材料能完全溶于所述清潔壓裂液中，且不至于用量過大而損壞清潔壓裂液體系的應用效果和浪費成本。

在本發明中，經大量實驗證明，所述納米材料在所述清潔壓裂液體系中的質量分數優選為0.01~20%，更優選的是0.1~1%。

本發明所述清潔壓裂液例如為含粘彈性表面活性劑濃度為0.1～4wt%的水溶液。

本發明還提供一種如上所述納米材料締合清潔壓裂液體系在油氣田增產改造中的應用。其中，所述應用溫度為120~180℃，更為優選的是所述應用溫度為125~175℃。

本發明所述納米材料締合清潔壓裂液體系的制備方法例如為：將0.1g納米材料分散于5ml分散助劑中，將其加入到40ml清潔壓裂液中形成清潔壓裂液體系。