本發(fā)明涉及一種納米材料的應(yīng)用。

背景技術(shù)：

清潔自轉(zhuǎn)向酸是一種基于粘彈性表面活性劑的轉(zhuǎn)向酸液體系(thevisco-elasticsurfactantbasedacid，簡稱ves)，又叫清潔自轉(zhuǎn)向酸液體系(clearself-divertingacid，簡稱cda或者sda)，它以粘彈性表面活性劑為酸液體系添加劑。因其對地層無傷害，有文獻(xiàn)稱其為“清潔轉(zhuǎn)向酸”；又因其可以在井下地層(就地)隨著酸化反應(yīng)的進(jìn)行自動增大粘度，起到轉(zhuǎn)向酸化作用，而不需要交聯(lián)劑，因此又被稱作“自轉(zhuǎn)向酸”，或者“就地轉(zhuǎn)向酸液體系(insitudivertingacid)”。

清潔自轉(zhuǎn)向酸中的主要成分之一的表面活性劑是導(dǎo)致清潔自轉(zhuǎn)向酸抗溫性能差的主要原因，加上清潔自轉(zhuǎn)向酸本身具有很強(qiáng)的酸性，能與大多數(shù)物質(zhì)反應(yīng)，因此很難進(jìn)一步提高其耐溫性能，無法實(shí)現(xiàn)高溫深層勘探開發(fā)壓裂改造的需要。納米材料由于其自身獨(dú)特的性能，是一種性能非常優(yōu)異的新材料，它在油氣田的開發(fā)方面有廣泛的用途，并且用途效果極其明顯。例如在驅(qū)油、鉆井、降壓增注、封堵、稠油降粘、固井、油田管道防腐和油田污水處理等方面都得到了廣泛研究和用途。目前納米材料在清潔自轉(zhuǎn)向酸方面的研究國內(nèi)還沒有報(bào)道。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于現(xiàn)有技術(shù)的狀況，本發(fā)明的目的是利用納米材料獨(dú)特的小尺寸效應(yīng)和表面效應(yīng)，將其應(yīng)用到清潔自轉(zhuǎn)向酸中，制備新型納米清潔自轉(zhuǎn)向酸體系，可以降低清潔自轉(zhuǎn)向酸中表面活性劑的用量，同時(shí)能夠保持流體的粘彈性，有望大大降低清潔自轉(zhuǎn)向酸的成本。

本發(fā)明提供的是納米材料在清潔自轉(zhuǎn)向酸體系中的應(yīng)用。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米材料用于在清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的制備 中降低表面活性劑用量。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述應(yīng)用包括：將納米材料分散于分散助劑中，形成混合液；將該混合液加入到清潔自轉(zhuǎn)向酸中，形成清潔自轉(zhuǎn)向酸體系，其中所述清潔自轉(zhuǎn)向酸為含有酸和表面活性劑的水溶液。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米材料選自金屬氧化物、金屬氫氧化物和非金屬氧化物中的至少一種，優(yōu)選選自mgc2o4、al(oh)3、γ-al2o3、sio2、tio2和zno中的至少一種。根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述納米材料的粒徑為0.5-100nm，優(yōu)選為0.5-50nm，更優(yōu)選為0.5-30nm。所述納米材料可以采用本領(lǐng)域公知的液相化學(xué)法合成或者商購獲得。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述分散助劑為水溶性液態(tài)三元醇cnh2n-1(oh)3，其中3≦n≦6，優(yōu)選丙三醇、丁三醇和戊三醇中的至少一種，更優(yōu)選丙三醇和丁三醇中的至少一種。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，納米材料的質(zhì)量(以克計(jì))與分散助劑的體積(以體積計(jì))之比為1:1至1:50(g/ml)，優(yōu)選為1:2至1:40(g/ml)，更優(yōu)選為1:3至1:30(g/ml)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述分散助劑與組所述清潔自轉(zhuǎn)向酸的體積比為1:10至7:10(g/ml)；納米材料的質(zhì)量(以克計(jì))與所述清潔自轉(zhuǎn)向酸的體積(以體積計(jì))之比為0.1:40至8:40(g/ml)。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述表面活性劑選自市售frk-vda-l表面活性劑；所述酸為無機(jī)酸，優(yōu)選為hcl。

根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，所述清潔自轉(zhuǎn)向酸體系中，表面活性劑的質(zhì)量百分含量小于10wt％，優(yōu)選小于8wt％，更優(yōu)選為小于5wt％。

本發(fā)明將納米材料應(yīng)用到清潔自轉(zhuǎn)向酸體系中，有效降低了清潔自轉(zhuǎn)向酸體系中表面活性劑的用量，且同時(shí)能保持流體的黏度，在降低成本和提高清潔自轉(zhuǎn)向酸的綜合性能方面具有潛在的應(yīng)用價(jià)值。

附圖說明

圖1顯示對比例1未使用納米材料的清潔自轉(zhuǎn)向酸在60℃和170s^-1剪切速率下的黏度。

圖2顯示實(shí)施例1使用sio2納米材料的清潔自轉(zhuǎn)向酸在60℃和170s^-1剪切速 率下的黏度。

圖3顯示實(shí)施例2使用tio2納米材料的清潔自轉(zhuǎn)向酸在60℃和170s^-1剪切速率下的黏度。

圖4顯示實(shí)施例3使用γ-al2o3納米材料的清潔自轉(zhuǎn)向酸在60℃和170s^-1剪切速率下的黏度。

說明：圖中□表示黏度，△表示溫度，○表示剪切速率，橫坐標(biāo)表示時(shí)間

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例并結(jié)合附圖對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。

frk-vda-l表面活性劑、助排劑、緩蝕劑、鐵離子穩(wěn)定劑均從北京佛瑞克技術(shù)發(fā)展有限公司購得；納米材料sio2、γ-al2o3和納米tio2均采用本領(lǐng)域公知的液相合成法獲得；其他材料若無特殊說明，均為普通商購獲得。

對比例1

在流變儀樣品杯中加滿frk-vda-l型清潔自轉(zhuǎn)向酸后，對樣品加熱。同時(shí)轉(zhuǎn)子以剪切速率170s^-1轉(zhuǎn)動，控制升溫速度為3℃/min±0.2℃/min至測試溫度60℃±0.3℃，并且在整個試驗(yàn)過程中保持這個溫度，評價(jià)新型清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的耐溫耐剪切能力和高溫下的流變性，所得的黏度曲線如圖1所示。沒有納米材料的情況下，此濃度的清潔自轉(zhuǎn)向酸的粘度在測試溫度保持在60mpa·s左右。

frk-vda-l型清潔自轉(zhuǎn)向酸主要由frk-vda-l表面活性劑、濃鹽酸、緩蝕劑、鐵穩(wěn)劑和助排劑依一定的順序混配均勻而成，組成如表1所示。

表1

備注：表面活性劑原液frk-vda-l有效濃度為25％；濃鹽酸a.r有效濃度 36％。

實(shí)施例1

將納米sio2分散于5ml丙三醇中，然后加入到40ml的frk-vda-l型清潔自轉(zhuǎn)向酸中，通過加水將表面活性劑的含量調(diào)整為4.0wt％，形成新型的納米清潔自轉(zhuǎn)向酸體系。在流變儀樣品杯中加滿此種清潔自轉(zhuǎn)向酸體系后，對樣品加熱。同時(shí)轉(zhuǎn)子以剪切速率170s^-1轉(zhuǎn)動，控制升溫速度為3℃/min±0.2℃/min至測試溫度60℃±0.3℃，并且在整個試驗(yàn)過程中保持這個溫度，評價(jià)新型清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的耐溫耐剪切能力和高溫下的流變性，所得的黏度曲線如圖2所示?？梢钥吹搅黧w能夠在60℃保持50mpa·s以上。

實(shí)施例2

將納米tio2分散于5ml丙三醇中，然后加入到40ml的frk-vda-l型清潔自轉(zhuǎn)向酸中，通過加水將表面活性劑的含量調(diào)整為4.0wt％，形成新型的納米清潔自轉(zhuǎn)向酸體系。在流變儀樣品杯中加滿此種清潔自轉(zhuǎn)向酸后，對樣品加熱。同時(shí)轉(zhuǎn)子以剪切速率170s^-1轉(zhuǎn)動，控制升溫速度為3℃/min±0.2℃/min至測試溫度60℃±0.3℃，并且在整個試驗(yàn)過程中保持這個溫度，評價(jià)新型清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的耐溫耐剪切能力和高溫下的流變性，所得的黏度曲線如圖3所示?？梢钥吹搅黧w能夠在60℃保持60mpa·s以上。

實(shí)施例3

將納米γ-al2o3分散于5ml丙三醇中，然后加入到40ml的frk-vda-l型清潔自轉(zhuǎn)向酸中，通過加水將表面活性劑的含量調(diào)整為3.0wt％，形成新型的納米清潔自轉(zhuǎn)向酸體系。在流變儀樣品杯中加滿此種清潔自轉(zhuǎn)向酸體系后，對樣品加熱。同時(shí)轉(zhuǎn)子以剪切速率170s^-1轉(zhuǎn)動，控制升溫速度為3℃/min±0.2℃/min至測試溫度60℃±0.3℃，并且在整個試驗(yàn)過程中保持這個溫度，評價(jià)新型清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的耐溫耐剪切能力和高溫下的流變性，所得的黏度曲線如圖4所示?？梢钥吹搅黧w能夠在60℃保持40-50mpa·s左右。

表2實(shí)施例1-3所用的納米材料的粒徑和bet比表面積

實(shí)施例1-3和對比例1的清潔自轉(zhuǎn)向酸體系的耐溫耐剪切能力和高溫下的流變性測試結(jié)果表明加入納米材料能有效降低清潔自轉(zhuǎn)向酸中表面活性劑的用量，同時(shí)可以保持清潔自轉(zhuǎn)向酸的黏度。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。