[發(fā)明專利]納米材料在清潔壓裂液中的分散方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210143485.0
• 申請日: 2012-05-09
• 公開（公告）號: CN103387828A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設計）人: 王寶峰;黃靜;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(fā)明涉及幾種納米材料在清潔壓裂液中的分散方法的建立。

背景技術

水力壓裂技術在油氣田開采中發(fā)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(fā)展趨勢和熱點。隨著深井超深井油氣勘探開發(fā)的深入，常規(guī)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(fā)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(shù)、表面能和表面張力隨粒徑的下降急劇增大，而表現(xiàn)出許多不同于常規(guī)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(fā)者的注意，并在油田鉆探、注采開發(fā)、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，以適應深井超深井高溫儲層清潔壓裂液改造的需要。這些納米粒子可以充當石油工業(yè)的完井和油氣增產的流體的穩(wěn)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。

但是超細納米粒子在使用過程中可能導致粉塵問題，引起粉塵爆炸，影響操作人員的身體健康，落在設備上的粉塵還會影響操作、造成電器設備失靈，引起事故，這給超細納米粒子的處理和運輸帶來了困難。再者，由于納米粒子的粒徑小，自發(fā)團聚現(xiàn)象嚴重，將其直接加入到壓裂液等井筒作業(yè)流體中，很難得到具有良好分散性的體系，而具有良好分散性體系的建立，是納米材料在壓裂液等井筒作業(yè)流體中發(fā)揮作用的關鍵。目前國內外納米材料在壓裂液等井筒作業(yè)流體中分散方法的建立還未見報道。

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。又如文獻中國涂料選用了不同類型的分散劑對納米TiO₂粉體在水中分散性的比較，2008,23(1):43-45，其中探討了分散劑種類及用量對納米TiO₂粉體在水相中分散穩(wěn)定的影響。而文獻印染助劑公布了納米二氧化鈦在整理液中的分散穩(wěn)定性研究，2006,23(10):37-39，其中研究了不同分散劑在不同條件下對納米二氧化鈦粉體在整理液中分散穩(wěn)定性的影響，并采用分散相的沉降高度和分散體系中粒子的粒度分布進行評價。但上述各文獻中均未涉及納米材料在清潔壓裂液中的分散。

發(fā)明內容

發(fā)明的目的是開發(fā)一種分散方法，避免超細納米粒子引起的粉塵問題，同時使得超細納米粒子在水基清潔壓裂液中得到高度分散，對于納米材料在壓裂液等井筒作業(yè)流體中的應用具有重要的理論意義和實際應用價值。

本發(fā)明提供一種納米材料在清潔壓裂液中的分散方法，先將所述納米材料加入分散助劑液態(tài)三元醇中，再將該溶液與所述清潔壓裂液混合。

根據(jù)本發(fā)明，所述液態(tài)三元醇為C_nH_2n-1(OH)₃，其中3≤n≤6。

在本發(fā)明中，優(yōu)選所述納米材料加入分散助劑中后、其在溶液中的質量分數(shù)為0.01～40wt%，更優(yōu)選0.1～20wt%。

在本發(fā)明的一個實施方案中，納米材料與分散助劑的混合溶液與所述清潔壓裂液的質量比為0.01~2∶1，優(yōu)選為0.02~1∶1。

本發(fā)明中，優(yōu)選所述納米材料為MgC₂O₄、Al(OH)₃、γ-Al2O3、SiO2、TiO2和ZnO粉體中的一種或多種。優(yōu)選所述納米材料的粒徑為0.2～100nm。不管所述納米材料是實驗室自制的還是商購的，在使用本發(fā)明的分散方法時，其效果都很好。

在本發(fā)明的分散方法中，優(yōu)選所述納米材料加入分散助劑中后攪拌2~240min，且該溶液與清潔壓裂液混合后再攪拌2~240min；更優(yōu)選均攪拌10~60min。

本發(fā)明中所述清潔壓裂液為含粘彈性表面活性劑（又稱為VES或增稠劑）濃度為0.1～4wt%的水溶液。