[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(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210143485.0
• 申請(qǐng)日: 2012-05-09
• 公開（公告）號(hào): CN103387828A
• 公開（公告）日: 2013-11-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王寶峰;黃靜;王淑榮;薛承瑾;蔣廷學(xué);陳作;張保平;魏娟明
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)石油化工股份有限公司;中國(guó)石油化工股份有限公司石油工程技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C09K8/68
• 分類號(hào): C09K8/68
• 代理公司: 北京聿宏知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11372
• 代理人: 吳大建;歐穎

技術(shù)領(lǐng)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(shù)

水力壓裂技術(shù)在油氣田開采中發(fā)揮了重要作用，是低滲特低滲儲(chǔ)層提高單井產(chǎn)量的主體工藝技術(shù)。無殘?jiān)那鍧崏毫岩簩?duì)支撐裂縫和地層傷害小，是國(guó)內(nèi)外壓裂液研究的發(fā)展趨勢(shì)和熱點(diǎn)。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(jìn)步的技術(shù)關(guān)鍵。納米材料和技術(shù)是近十幾年來科技發(fā)展的前沿技術(shù)，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(lǐng)域都得到了廣泛的應(yīng)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(hù)等方面得到了應(yīng)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(yīng)深井超深井高溫儲(chǔ)層清潔壓裂液改造的需要。這些納米粒子可以充當(dāng)石油工業(yè)的完井和油氣增產(chǎn)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(duì)油層傷害。

但是超細(xì)納米粒子在使用過程中可能導(dǎo)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(shè)備上的粉塵還會(huì)影響操作、造成電器設(shè)備失靈，引起事故，這給超細(xì)納米粒子的處理和運(yùn)輸帶來了困難。再者，由于納米粒子的粒徑小，自發(fā)團(tuán)聚現(xiàn)象嚴(yán)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(guān)鍵。目前國(guó)內(nèi)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(bào)道。

如中國(guó)專利申請(qǐng)102093874A涉及一種陰離子型納米復(fù)合清潔壓裂液及其制備方法。又如文獻(xiàn)中國(guó)涂料選用了不同類型的分散劑對(duì)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(duì)納米TiO₂粉體在水相中分散穩(wěn)定的影響。而文獻(xiàn)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(duì)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(jìn)行評(píng)價(jià)。但上述各文獻(xiàn)中均未涉及納米材料在清潔壓裂液中的分散。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明的目的是開發(fā)一種分散方法，避免超細(xì)納米粒子引起的粉塵問題，同時(shí)使得超細(xì)納米粒子在水基清潔壓裂液中得到高度分散，對(duì)于納米材料在壓裂液等井筒作業(yè)流體中的應(yīng)用具有重要的理論意義和實(shí)際應(yīng)用價(jià)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(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.01～40wt%，更優(yōu)選0.1～20wt%。

在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)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(zhì)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(shí)驗(yàn)室自制的還是商購的，在使用本發(fā)明的分散方法時(shí)，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。