[發明專利]一種納米復合纖維清潔壓裂液及其制備方法

在審

• 申請號: 201310528685.2
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN103555312A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 孟尚志;郭本廣;趙軍;張勁;莫日和;張文忠;肖麗佳;張飛;侯騰飛
• 申請（專利權）人: 中聯煤層氣有限責任公司;中國石油大學（北京）
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

技術領域

本發明涉及煤層氣井壓裂增產技術領域，特別涉及納米復合纖維清潔壓裂液及其制備方法。

背景技術

煤層氣是一種由煤層生成并主要以吸附狀態儲集于煤層中的以甲烷為主要成分的非常規天然氣。其熱值與常規天然氣相當，是通用煤氣的2～5倍，燃燒后很少產生污染物，屬于優質潔凈氣體能源。

煤層氣儲層具有低孔、低滲的特征，自然產能低，通常需要采取壓裂施工才能獲得適當的工業產量，實現經濟開采。水力壓裂煤層是完井-增產措施最常見的也是最重要的手段之一。其原理為：利用水動力在井眼形成高壓，當壓力超過煤層抗壓強度后，煤層裂縫張開并開始延伸，形成大量“T”型裂縫；繼續注入帶有支撐劑的攜砂液，裂縫向前延伸并填以支撐劑，關井后裂縫閉合在支撐劑上，從而在井底附近地層內形成具有一定幾何尺寸和導流能力的填砂裂縫，溝通煤層裂隙，改善煤層的滲流特性，提高煤層滲流能力；最后通過煤層氣排水-降壓-解吸的過程，達到正常排氣的目的。

煤層氣井壓裂施工常用的壓裂液有：活性水壓裂液、線性膠壓裂液、交聯凍膠壓裂液等。

其中，活性水壓裂液粘度低，可以在低滲煤層中造縫，但是同時由于其粘度低的特點，會增大濾失、造成支撐劑沉降過快、攜砂能力弱。

發明內容

本發明解決的技術問題在于提供一種納米復合纖維清潔壓裂液，攜砂性能好。

本發明公開了一種納米復合纖維清潔壓裂液，包括：

0.01wt%～0.2wt%的納米纖維復合物；

0.8wt%～1.5wt%的纖維分散劑；

3wt%～5wt%的防膨劑；

0.3wt%～0.6wt%的調理劑；

0.1wt%～0.3wt%的防垢劑；

余量為水；

所述納米纖維復合物為聚合物/無機離子納米復合纖維、聚合物/碳納米管復合纖維或聚合物/層狀填料復合纖維。

優選的，所述納米纖維復合物的纖維表面和端面顆粒以50～70nm均勻分散。

優選的，所述納米纖維復合物的長度為0.5～1cm。

優選的，所述納米纖維復合物為聚合物/蒙脫土納米復合纖維、聚合物/石墨納米復合纖維、聚合物/金屬氧化物納米復合纖維。

優選的，所述聚合物/蒙脫土納米復合纖維的制備方法為：

將蒙脫土水溶液與十六烷基三甲基氯化銨在硅烷偶聯劑作用下反應，得到有機蒙脫土；

將所述有機蒙脫土與聚合物共混擠出，得到粒料；

將所述粒料經紡絲，得到聚合物/蒙脫土納米復合纖維。

優選的，所述纖維分散劑為陰離子表面活性劑。

優選的，所述防膨劑為氯化鉀或氯化鈉。

優選的，所述調理劑為氫氧化鈉或氫氧化鉀。

優選的，所述防垢劑為乙二胺四乙酸二鈉。

本發明還公開了一種納米復合纖維清潔壓裂液的制備方法，包括以下步驟：

將0.01wt%～0.2wt%的納米纖維復合物，0.8wt%～1.5wt%的纖維分散劑，3wt%～5wt%的防膨劑，0.3wt%～0.6wt%的調理劑和0.1wt%～0.3wt%的防垢劑加入水中，攪拌溶解，得到納米復合纖維清潔壓裂液；

所述納米纖維復合物為聚合物/無機離子納米復合纖維、聚合物/碳納米管復合纖維或聚合物/層狀填料復合纖維。

與現有技術相比，本發明納米復合纖維清潔壓裂液，包括：0.01wt%～0.2wt%的納米纖維復合物；0.8wt%～1.5wt%的纖維分散劑；3wt%～5wt%的防膨劑；0.3wt%～0.6wt%的調理劑；0.1wt%～0.3wt%的防垢劑；余量為水；所述納米纖維復合物為聚合物/無機離子納米復合纖維、聚合物/碳納米管復合纖維或聚合物/層狀填料復合纖維。由于納米復合纖維均勻分散在壓裂液中，能夠形成纖維網絡，因此提高了壓裂液的攜砂性能，并且改變了沉降方式，減慢了支撐劑的沉降速率。其次，所述納米復合纖維與纖維分散劑、防膨劑、調理劑和防垢劑相互配合作用形成的壓裂液還可以與支撐劑形成空間網絡，有效預防支撐劑回流。而且其可以封堵不同尺寸的微裂縫，有效降低濾失率，對煤層傷害率僅為3%～10%。

附圖說明

圖1為實施例2、實施例3及比較例1制備的壓裂液的摩阻隨剪切速率的變化圖；

圖2為實施例2與比較例1制備的壓裂液動態濾失曲線圖。

具體實施方式