[發(fā)明專利]一種耐溫型復(fù)合清潔壓裂液及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910136287.3
• 申請日: 2019-02-25
• 公開（公告）號: CN109609113B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙明偉;戴彩麗;張躍;吳一寧;李玉陽;吳雪鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油大學(xué)（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(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

本發(fā)明公開了一種耐溫型復(fù)合清潔壓裂液及其制備方法，其組分及質(zhì)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(jī)物進(jìn)行酯化反應(yīng)，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(fù)合清潔壓裂液。本發(fā)明的耐溫型復(fù)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(jī)理作用，進(jìn)一步強(qiáng)化長鏈表面活性劑的成膠結(jié)構(gòu)，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(fù)雜儲層中的應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于功能納米材料和油氣田開發(fā)中的采油化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種耐溫型復(fù)合清潔壓裂液及其制備方法。

背景技術(shù)

隨著國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)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(fā)的不斷進(jìn)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(fā)正處于技術(shù)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(chǎn)能導(dǎo)致其依靠自身能量無法實(shí)現(xiàn)有效生產(chǎn)，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(xiàn)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(xué)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?jiān)忍攸c(diǎn)，成為近幾年來的研究重點(diǎn)。然而，常規(guī)的清潔壓裂液在實(shí)際應(yīng)用中存在著穩(wěn)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(qiáng)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(yīng)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(yīng)制備出一種具有長鏈結(jié)構(gòu)并對CO₂響應(yīng)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(qiáng)度的凝膠。然而該發(fā)明制備的凝膠無法長期穩(wěn)定存在，當(dāng)CO₂消耗完之后，凝膠會隨著時(shí)間的推移粘度逐漸減少，無法滿足壓裂工藝后期要求。發(fā)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(jià)指標(biāo)為：0.3％水溶液20℃粘度≥30mPa·s；破膠后溶液粘度≤5mPa·s；靜態(tài)懸砂時(shí)間≥10min。然而此發(fā)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(fù)雜，涉及化學(xué)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(jìn)一步增強(qiáng)清潔壓裂液的性能也成為當(dāng)前研究熱點(diǎn)之一，CN107033868 A公開了一種納米材料強(qiáng)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(fù)配得到一種新型復(fù)合清潔壓裂液體系，能夠進(jìn)一步提高壓裂液的稠度和粘彈性，驗(yàn)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(fā)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(huán)境，此外，該發(fā)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(fā)生團(tuán)聚，盡管能夠依靠超聲使其短暫分散，但仍無法充分發(fā)揮納米二氧化硅的強(qiáng)化功能作用。發(fā)明專利CN 104927799 A公開了一種碳納米管復(fù)合稠化劑及制備方法，該稠化液物質(zhì)組成質(zhì)量份數(shù)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(fù)合稠化劑，然而目前碳納米管材料成本過高，其強(qiáng)化作業(yè)機(jī)理也僅存在于物理吸附強(qiáng)化方式，無法滿足更高的耐溫性，無法滿足現(xiàn)場應(yīng)用推廣。

盡管目前針對清潔壓裂液所進(jìn)行的研究能夠?qū)ζ洮F(xiàn)狀和缺點(diǎn)進(jìn)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(jī)理單一，耐溫性不足，無法大規(guī)模應(yīng)用等缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明通過提供一種耐溫型復(fù)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(jìn)一步強(qiáng)化長鏈表面活性劑的成膠結(jié)構(gòu)，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(fù)雜儲層中的應(yīng)用。