本發(fā)明涉及納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液及其制備方法，屬于油氣田開發(fā)中的采油化學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

在我國(guó)低滲油氣層中含有豐富的油氣儲(chǔ)量，但由于較低的自然產(chǎn)能導(dǎo)致其依靠自身能量無(wú)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，即在采油的過程中將具有一定特性的流體注入地層，在壓力作用下使油層產(chǎn)生裂縫，之后加入支撐劑充填裂縫，以提高油氣層的滲透能力從而增加產(chǎn)量。目前油田現(xiàn)場(chǎng)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，對(duì)地層的低傷害，無(wú)殘留并具有高效能的壓裂液成為當(dāng)前熱門研究主題。其中，利用粘彈性表面活性劑(ves)配制成的清潔壓裂液具有良好的粘彈性，并且對(duì)地層的傷害較低以及無(wú)殘?jiān)忍攸c(diǎn)，成為近幾年來的研究重點(diǎn)。然而，粘彈性表面活性劑在實(shí)際應(yīng)用中存在著穩(wěn)定性不足，耐溫耐鹽性較差，用料成本較高等問題。

為了克服上述問題，研究者們通過探索新型清潔壓裂液，或在原有的研究基礎(chǔ)上對(duì)壓裂液進(jìn)行強(qiáng)化，以得到強(qiáng)度更高穩(wěn)定性更好的壓裂液體系。cn104694114a公開了一種新型超分子清潔壓裂液，該壓裂液在較低濃度下能夠得到較高的稠度和粘彈性，具備較好的流變性和攜砂性能。cn103555312a公開了一種納米復(fù)合纖維清潔壓裂液以及其制備方法，其包含納米纖維復(fù)合物、纖維分散劑、防膨劑、調(diào)理劑和防垢劑，該壓裂液中存在一種纖維網(wǎng)絡(luò)，能夠提高壓裂液的強(qiáng)度和攜砂性能，減緩支撐劑的沉降速率，降低濾失率。cn102093874a公開了一種陰離子型納米復(fù)合壓裂液，其產(chǎn)品質(zhì)量組分包括：陰離子粘彈性表面活性劑3～7份，助表面活性劑：0.05～0.5份，反離子鹽：3～10份，納米顆粒：0.05～0.5份，水100份。該產(chǎn)品具有良好的粘彈性和攜砂性能，可以用于50-100℃的地層。cn103387827a公開了一種納米材料締合清潔壓裂液體系及其在油氣田中的應(yīng)用，該體系包含納米材料、清潔壓裂液和分散助劑液態(tài)三元醇。該產(chǎn)品能夠在高達(dá)130℃的溫度下仍可保持一定的體系粘度，有利于其在高溫深井油田中的應(yīng)用。

盡管目前針對(duì)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，相應(yīng)的成本較高，無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用等缺點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述清潔壓裂液存在的問題，本發(fā)明提出了一種納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液，其制備方法簡(jiǎn)單，能夠進(jìn)一步提高壓裂液的稠度和粘彈性能，從而達(dá)到減少表面活性劑用量，降低成本的目的。

本發(fā)明提供一種納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液，其原料組分及質(zhì)量百分比為：季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑0.7-4％；反離子助劑0.5-2％；納米材料0.05-2％以及水余量，總量為100％。

在上述納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液中，季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑為烷基三甲基銨鹽型、二烷基二甲基銨鹽型以及烷基二甲基芐基銨型表面活性劑中的一種。

在上述納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液中，納米材料為親水性sio2納米顆粒。

進(jìn)一步的，親水性sio2納米顆粒粒徑為7-40nm。

在上述納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液中，反離子助劑為氯化鈉、硝酸鈉、氯化鉀、水楊酸鈉、對(duì)甲苯磺酸鈉或十二烷基硫酸鈉中的一種。

本發(fā)明提供了納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液的制備方法，包括以下步驟：

先將納米材料加入到水中，磁力攪拌60-90分鐘至均勻，然后將溶液放入超聲波清洗器中在50℃下超聲分散2-3小時(shí)，直至溶液澄清透明，得到納米材料水溶液。

以所得納米材料水溶液為基液，分別配制季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑溶液和反離子助劑溶液，最后將兩種溶液等體積混合均勻，得到所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液。

本發(fā)明提供的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液及其制備方法，能在現(xiàn)有清潔壓裂液的基礎(chǔ)下，進(jìn)一步提高壓裂液的稠度和粘彈性能，從而達(dá)到減少表面活性劑用量，降低成本的目的。

本發(fā)明采用的季銨鹽類陽(yáng)離子表面活性劑在反離子助劑的作用下形成具有一定粘彈性的大分子蠕蟲狀膠束，尺寸為7-40nm的親水性sio2納米顆粒由于其具有較高的比表面積，能夠吸附溶液中的表面活性劑膠束分子，形成一種膠束-納米顆粒交聯(lián)結(jié)構(gòu)。此外，納米顆粒強(qiáng)烈的吸附作用能夠屏蔽膠束之間的靜電排斥作用，促使膠束之間相互纏繞，達(dá)到提高壓裂液稠度和粘彈性能的目的。

附圖說明

圖1為實(shí)施例4中實(shí)施例1所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液的穩(wěn)態(tài)剪切粘度測(cè)試結(jié)果。

圖2為實(shí)施例5中實(shí)施例1所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液的粘彈性測(cè)試結(jié)果。

具體實(shí)施方式

為了進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明的特征和效果進(jìn)行理解，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對(duì)發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步描述，但本發(fā)明并不受限于以下實(shí)例。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供了一種納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液，其組分及質(zhì)量百分比含量如下：

十六烷基三甲基溴化銨1.8％；水楊酸鈉0.9％；粒徑為7-40nm的親水性sio2納米顆粒0.1％以及水余量。

本實(shí)施例的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液按照以下方法制備，步驟如下：

先將親水性sio2納米顆粒0.5g加入到500ml水中，磁力攪拌60分鐘至均勻，然后將溶液放入超聲波清洗器中在50℃下超聲分散2小時(shí)，直至溶液澄清透明，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的sio2水溶液。

取200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的sio2水溶液為基液，加入十六烷基三甲基溴化銨7.2g，放入溫度為45℃的水浴鍋內(nèi)進(jìn)行充分溶解，制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.6％的十六烷基三甲基溴化銨溶液。

取200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1％的sio2水溶液為基液，加入水楊酸鈉3.6g，充分溶解后，制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.8％的水楊酸鈉溶液。

最后將兩種溶液等體積混合均勻，得到所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液400ml。

實(shí)施例2

本實(shí)施例提供了一種納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液，其組分及質(zhì)量百分比含量如下：

十六烷基三甲基氯化銨1.5％；硝酸鈉0.7％；粒徑為7-40nm的親水性sio2納米顆粒0.2％以及水余量。

本實(shí)施例的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液按照以下方法制備，步驟如下：

先將親水性sio2納米顆粒1.0g加入到500ml水中，磁力攪拌60分鐘至均勻，然后將溶液放入超聲波清洗器中在50℃下超聲分散3小時(shí)，直至溶液澄清透明，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％的sio2水溶液。

取200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％的sio2水溶液為基液，加入十六烷基三甲基氯化銨6.0g，放入溫度為45℃的水浴鍋內(nèi)進(jìn)行充分溶解，制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.0％的十六烷基三甲基氯化銨溶液。

取200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.2％的sio2水溶液為基液，加入硝酸鈉2.8g，充分溶解后，制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.4％的硝酸鈉溶液。

最后將兩種溶液等體積混合均勻，得到所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液400ml。

實(shí)施例3

本實(shí)施例提供了一種納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液，其組分及質(zhì)量百分比含量如下：

十二烷基二甲基芐基氯化銨2.0％；對(duì)甲苯磺酸鈉1.0％；粒徑為7-40nm的親水性sio2納米顆粒0.3％以及水余量。

本實(shí)施例的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液按照以下方法制備，步驟如下：

先將親水性sio2納米顆粒1.5g加入到500ml水中，磁力攪拌60分鐘至均勻，然后將溶液放入超聲波清洗器中在50℃下超聲分散3小時(shí)，直至溶液澄清透明，得到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的sio2水溶液。

取200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的sio2水溶液為基液，加入十二烷基二甲基芐基氯化銨8.0g，放入溫度為45℃的水浴鍋內(nèi)進(jìn)行充分溶解，制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.0％的十二烷基二甲基芐基氯化銨溶液。

取200ml質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.3％的sio2水溶液為基液，加入對(duì)甲苯磺酸鈉4.0g，充分溶解后，制備成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2.0％的對(duì)甲苯磺酸鈉溶液。

最后將兩種溶液等體積混合均勻，得到所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液400ml。

實(shí)施例4

采用上述實(shí)施例1中的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液進(jìn)行穩(wěn)態(tài)剪切粘度測(cè)試。

采用haakemars60流變儀測(cè)試上述納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液在25℃下的穩(wěn)態(tài)剪切粘度，測(cè)試結(jié)果如圖1所示。

由圖1可以看出，實(shí)施例1所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液在低剪切速率下剪切粘度基本保持不變，出現(xiàn)平臺(tái)值，這是由于在低剪切粘度下，壓裂液中膠束的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能保持相對(duì)的穩(wěn)定。隨著剪切速率的增加，壓裂液粘度開始下降，表現(xiàn)出剪切變稀的現(xiàn)象，這是因?yàn)楦咚偌羟惺沟媚z束網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。

實(shí)施例5

采用實(shí)施例1所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液進(jìn)行粘彈性測(cè)試。采用haakemars60流變儀測(cè)試納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液在25℃下的粘彈性，測(cè)試結(jié)果如圖2所示?？梢钥闯?，實(shí)施例1所述的納米材料強(qiáng)化清潔壓裂液表現(xiàn)出良好的粘彈性能。