[發明專利]一種耐溫型復合清潔壓裂液及其制備方法

在審

• 申請號: 201810191925.7
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108285783A
• 公開（公告）日: 2018-07-17
• 發明（設計）人: 趙明偉;戴彩麗;張躍;吳一寧;李玉陽;吳雪鵬
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C09K8/66;C09K8/584;C09K8/86
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發明公開了一種耐溫型復合清潔壓裂液及其制備方法，其組分及質量百分比如下：表面活性劑1?2％；反離子助劑1?2％；納米顆粒1?2％；余量為水。其制備方法為：先將普通親水型納米二氧化硅與酸酐類有機物進行酯化反應，得到酸酐改性表面羧基化納米顆粒，然后利用改性后的納米顆粒制備納米流體，依次加入耐溫型表面活性劑、反離子助劑，混合均勻后恒溫靜置靜置即得到所述耐溫型復合清潔壓裂液。本發明的耐溫型復合清潔壓裂液的制備方法簡單，成本低廉，利用酸酐改性的納米二氧化硅顆粒在清潔壓裂液中具有雙重機理作用，進一步強化長鏈表面活性劑的成膠結構，從而提高清潔壓裂液的粘彈性和耐溫性，拓寬清潔壓裂液在復雜儲層中的應用。

技術領域

本發明屬于功能納米材料和油氣田開發中的采油化學技術領域，具體涉及一種耐溫型復合清潔壓裂液及其制備方法。

背景技術

隨著國民經濟的高速發展，石油作為一種高效廣泛的能源，對其需求也在不斷提高。隨著油氣勘探與開發的不斷進行，易開采儲層儲量不斷減少，因此目前針對低滲透油氣層的開發正處于技術儲備階段。在我國低滲油氣層中含有豐富的油氣儲量，但由于較低的自然產能導致其依靠自身能量無法實現有效生產，因此必須通過壓裂的方法提高采收率，其中壓裂液是壓裂工藝重要影響因素之一，有“壓裂血液”之稱。目前油田現場常見的壓裂液種類包括，水基壓裂液、油基壓裂液、泡沫壓裂液等。隨著目前綠色化學的推行，利用粘彈性表面活性劑配制成的清潔壓裂液具有良好的粘彈性，并且對地層的傷害較低以及無殘渣等特點，成為近幾年來的研究重點。然而，常規的清潔壓裂液在實際應用中存在著穩定性不足，耐溫性能較差等問題。

為了克服上述問題，研究者們通過探索新型粘彈性表面活性劑，以得到強度更高耐溫性更好的壓裂液體系，CN107445857A公開了一種具有CO₂響應性能的長鏈烷基酸酰胺丙基二甲胺的制備方法，通過合成反應制備出一種具有長鏈結構并對CO₂響應的表面活性劑，由于其尾鏈較長，具有較好的耐溫性，通入CO₂后能夠形成具有一定強度的凝膠。然而該發明制備的凝膠無法長期穩定存在，當CO₂消耗完之后，凝膠會隨著時間的推移粘度逐漸減少，無法滿足壓裂工藝后期要求。發明專利CN 103320114 B公開了一種多元締合型聚合物清潔壓裂液增稠劑，評價指標為：0.3％水溶液20℃粘度≥30mPa·s；破膠后溶液粘度≤5mPa·s；靜態懸砂時間≥10min。然而此發明所提供的締合型長碳鏈烷基丙烯酰胺聚合物合成工藝復雜，涉及化學品成本較高，聚合物單體易在地層中殘留且無法降解。

利用納米材料來進一步增強清潔壓裂液的性能也成為當前研究熱點之一，CN107033868 A公開了一種納米材料強化清潔壓裂液及其制備方法，利用季銨鹽類陽離子表面活性劑與納米二氧化硅復配得到一種新型復合清潔壓裂液體系，能夠進一步提高壓裂液的稠度和粘彈性，驗證了納米二氧化硅具有提高壓裂液性能的功能性，然而該發明所用的季銨鹽類陽離子表面活性劑耐溫性不足，僅適用于中低溫地層環境，此外，該發明所用的納米二氧化硅為普通親水納米二氧化硅，容易在水溶液發生團聚，盡管能夠依靠超聲使其短暫分散，但仍無法充分發揮納米二氧化硅的強化功能作用。發明專利CN 104927799 A公開了一種碳納米管復合稠化劑及制備方法，該稠化液物質組成質量份數如下：粘彈性表面活性劑1％～5％，改性碳納米管顆粒0.05-0.4％，反離子鹽0-8％，助劑0％～3％，其余加水至100％，將以上組分按配比混合攪拌均勻既可制成一種碳納米管復合稠化劑，然而目前碳納米管材料成本過高，其強化作業機理也僅存在于物理吸附強化方式，無法滿足更高的耐溫性，無法滿足現場應用推廣。

盡管目前針對清潔壓裂液所進行的研究能夠對其現狀和缺點進行改善，但卻依然存在適用范圍較低，成本較高，納米材料作用機理單一，耐溫性不足，無法大規模應用等缺點。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明通過提供一種耐溫型復合清潔壓裂液，其制備方法簡單，成本低廉，利用一種新型酸酐改性的納米二氧化硅顆粒，進一步強化長鏈表面活性劑的成膠結構，從而提高清潔壓裂液的粘彈性和耐溫性，拓寬清潔壓裂液在復雜儲層中的應用。