一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用的制作方法
一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用。以该纳米复合压裂液的总重量为基准，其原料组成包括：粘弹性表面活性剂0.5-5%、纳米材料0.05-3%、缔合高分子物质0.1-0.5%以及水余量。该纳米复合压裂液的制备方法包括以下步骤：将缔合高分子物质加入到水中并搅拌均匀，然后依次加入粘弹性表面活性剂和纳米材料（若包括盐类物质则最后加入），搅拌均匀后，得到所述的纳米复合压裂液。该纳米复合压裂液能够应用于油气藏压裂改造中。本发明的纳米复合压裂液具有粘弹性表面活性剂用量低、制备方法简单、滤失量小、携砂性好等优点。
【专利说明】一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用，属于石油开采领域中的油 气田开发【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着油气藏开采的不断深入，低渗透储层的改造越来越成为主要的开发领域，因 此压裂改造技术已经成为油气田开发的一项重要增产措施。而作为压裂改造的工作液，低 伤害高效能压裂液已经成为压裂液研究的热门及发展趋势。自上世纪90年代逐步开发应 用的粘弹性表面活性剂（VES)压裂液具有较好的粘弹性、无残渣及低伤害等特点，因此已作 为理想的压裂改造用液体成为国内外学者的主要研究对象。但是，粘弹性表面活性剂压裂 液在应用过程中也存在滤失量高，表面活性剂用量大等方面局限而限制了它的应用。
[0003] 将现有表面活性剂压裂液的性能优化，开发更具滤失量小、用量小、性能好的粘弹 性表面活性剂压裂液已成为业内人士的共同研究方向。CN102093874A公开了一种阴离子型 纳米复合压裂液，其采用以脂肪酸甲酯磺酸钠等阴离子表面活性剂为主剂，甜菜碱等两性 表面活性剂为助剂，与纳米二氧化硅、碳酸钙等纳米颗粒复合，能够使压裂液用于50-100°C 的地层。US7544643B2公开了一种压电、热电纳米材料与粘弹性表面活性剂复合的体系，其 可以稳定高温下耐剪切的稳定性，同时加入纳米颗粒的粘弹性表面活性剂压裂液滤失量明 显减少。但是，上述现有技术中的粘弹性表面活性剂压裂液的粘弹性和携砂性等性能还有 待提商。
[0004] 因此，研发出一种含有粘弹性表面活性剂的纳米复合压裂液仍是本领域亟待解决 的问题之一。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纳米复合压裂液及其制备方法 与应用。本发明的纳米复合压裂液具有粘弹性表面活性剂用量低、制备方法简单、滤失量 小、携砂性好等优点。
[0006] 为达上述目的，本发明提供一种纳米复合压裂液，以所述纳米复合压裂液的总重 量为基准，其原料组成包括：粘弹性表面活性剂〇. 5-5% ;纳米材料0. 05-3% ;缔合高分子物 质0. 1-0. 5%以及水余量。
[0007] 根据本发明的【具体实施方式】，优选地，以所述纳米复合压裂液的总重量为基准，其 原料组成还包括盐类物质〇. 1-8%。
[0008] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述纳米材料包括Si02、ZnO、LiTa0 3、BaTi03、 SrTi03、PbZrTi03、KNbO3和BiFeO3等中的一种或几种的组合。更优选地，所述纳米材料为 ZnO0
[0009] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述纳米材料的颗粒粒径为10_200nm。
[0010] 在本发明的纳米复合压裂液中，通过加入纳米材料，能够改善粘弹性表面活性剂 的性能，可以大幅度降低表面活性剂的用量；而且，纳米材料颗粒能够与粘弹性表面活性剂 胶束形成缔合作用增强胶束的空间网络结构，增强压裂液的耐温性能，同时在应用过程中 能够形成类似聚合物应用过程中形成的滤饼，有效降低滤失量。
[0011] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述粘弹性表面活性剂包括两性表面活性剂， 所述两性表面活性剂包括油酸钠、油酰基牛磺酸钠、烷基氧化胺和烷基酰胺丙基氧化胺等 中的一种或几种的组合；其中，所述烷基的碳链长度为18-22。
[0012] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述粘弹性表面活性剂还可以包括具有二个 亲水基团或三个亲水基团和二个疏水基团或三个疏水基团的酰胺氧化胺以及具有二个亲 水基团或三个亲水基团和二个疏水基团或三个疏水基团的牛磺酸钠中的一种或两种的组 合，其中，所述酰胺氧化胺和所述牛磺酸钠的总碳链长度分别为36-54。也就是说，所述粘弹 性表面活性剂可以包括总碳链长度为36-54的二聚酰胺氧化胺和/或三聚酰胺氧化胺。
[0013] 其中，所述具有二个亲水基团或三个亲水基团和二个疏水基团或三个疏水基团的 酰胺氧化胺具有如下式I、式II或式III所示的结构：
【权利要求】
1. 一种纳米复合压裂液，w所述纳米复合压裂液的总重量为基准，其原料组成包括： 粘弹性表面活性剂 0.5-5%; 纳米材料 0.05-3%; 缔合高分子物质 0.1-0.5%; 水 余量。
2. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，W所述纳米复合压裂液的总重量为基准， 其原料组成还包括盐类物质0. 1-8%。
3. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其中，所述纳米材料包括Si〇2、化0、Li化〇3、 BaTi〇3、SrTi〇3、PbZrTi〇3、KNb〇3 和 Bi化〇3 中的一种或几种的组合。
4. 根据权利要求1或3所述的纳米复合压裂液，其中，所述纳米材料的颗粒粒径为 l〇-200nm。
5. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其中，所述粘弹性表面活性剂包括油酸轴、 油醜基牛賴酸轴、焼基氧化胺和焼基醜胺丙基氧化胺中的一种或几种的组合；其中，所述焼 基的碳链长度为18-22。
6. 根据权利要求1或5所述的纳米复合压裂液，其中，所述粘弹性表面活性剂还包括具 有二个亲水基团或H个亲水基团和二个疏水基团或H个疏水基团的醜胺氧化胺W及具有 二个亲水基团或H个亲水基团和二个疏水基团或H个疏水基团的牛賴酸轴中的一种或两 种的组合，其中，所述醜胺氧化胺和所述牛賴酸轴的总碳链长度分别为36-54。
7. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其中，所述缔合高分子物质包括聚丙帰醜 胺和/或聚丙帰酸。
8. 根据权利要求1或7所述的纳米复合压裂液，其中，所述缔合高分子物质的分子量为 5, 000-5, 000, 000。
9. 根据权利要求2所述的纳米复合压裂液，其中，所述盐类物质包括氯化轴、氯化钟和 氯化胺中的一种或几种的组合。
10. 权利要求1-9任一项所述的纳米复合压裂液的制备方法，其包括W下步骤： 当所述纳米复合压裂液的原料组成不包括盐类物质时，将缔合高分子物质加入到水中 并揽拌均匀，然后依次加入粘弹性表面活性剂和纳米材料，揽拌均匀后，得到所述的纳米复 合压裂液； 当所述纳米复合压裂液的原料组成包括盐类物质时，将缔合高分子物质加入到水中并 揽拌均匀，然后依次加入粘弹性表面活性剂、纳米材料和盐类物质，揽拌均匀后，得到所述 的纳米复合压裂液。
11. 权利要求1-9任一项所述的纳米复合压裂液在油气藏压裂改造中的应用。
【文档编号】E21B43/26GK104419396SQ201310372987
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】杨江, 崔伟香, 邱晓惠, 管保山, 卢拥军 申请人:中国石油天然气股份有限公司
【专利摘要】本发明提供一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用。以该纳米复合压裂液的总重量为基准，其原料组成包括：粘弹性表面活性剂0.5-5%、纳米材料0.05-3%、缔合高分子物质0.1-0.5%以及水余量。该纳米复合压裂液的制备方法包括以下步骤：将缔合高分子物质加入到水中并搅拌均匀，然后依次加入粘弹性表面活性剂和纳米材料（若包括盐类物质则最后加入），搅拌均匀后，得到所述的纳米复合压裂液。该纳米复合压裂液能够应用于油气藏压裂改造中。本发明的纳米复合压裂液具有粘弹性表面活性剂用量低、制备方法简单、滤失量小、携砂性好等优点。
【专利说明】一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用，属于石油开采领域中的油 气田开发【技术领域】。
【背景技术】
[0002] 随着油气藏开采的不断深入，低渗透储层的改造越来越成为主要的开发领域，因 此压裂改造技术已经成为油气田开发的一项重要增产措施。而作为压裂改造的工作液，低 伤害高效能压裂液已经成为压裂液研究的热门及发展趋势。自上世纪90年代逐步开发应 用的粘弹性表面活性剂（VES)压裂液具有较好的粘弹性、无残渣及低伤害等特点，因此已作 为理想的压裂改造用液体成为国内外学者的主要研究对象。但是，粘弹性表面活性剂压裂 液在应用过程中也存在滤失量高，表面活性剂用量大等方面局限而限制了它的应用。
[0003] 将现有表面活性剂压裂液的性能优化，开发更具滤失量小、用量小、性能好的粘弹 性表面活性剂压裂液已成为业内人士的共同研究方向。CN102093874A公开了一种阴离子型 纳米复合压裂液，其采用以脂肪酸甲酯磺酸钠等阴离子表面活性剂为主剂，甜菜碱等两性 表面活性剂为助剂，与纳米二氧化硅、碳酸钙等纳米颗粒复合，能够使压裂液用于50-100°C 的地层。US7544643B2公开了一种压电、热电纳米材料与粘弹性表面活性剂复合的体系，其 可以稳定高温下耐剪切的稳定性，同时加入纳米颗粒的粘弹性表面活性剂压裂液滤失量明 显减少。但是，上述现有技术中的粘弹性表面活性剂压裂液的粘弹性和携砂性等性能还有 待提商。
[0004] 因此，研发出一种含有粘弹性表面活性剂的纳米复合压裂液仍是本领域亟待解决 的问题之一。
【发明内容】
[0005] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种纳米复合压裂液及其制备方法 与应用。本发明的纳米复合压裂液具有粘弹性表面活性剂用量低、制备方法简单、滤失量 小、携砂性好等优点。
[0006] 为达上述目的，本发明提供一种纳米复合压裂液，以所述纳米复合压裂液的总重 量为基准，其原料组成包括：粘弹性表面活性剂〇. 5-5% ;纳米材料0. 05-3% ;缔合高分子物 质0. 1-0. 5%以及水余量。
[0007] 根据本发明的【具体实施方式】，优选地，以所述纳米复合压裂液的总重量为基准，其 原料组成还包括盐类物质〇. 1-8%。
[0008] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述纳米材料包括Si02、ZnO、LiTa0 3、BaTi03、 SrTi03、PbZrTi03、KNbO3和BiFeO3等中的一种或几种的组合。更优选地，所述纳米材料为 ZnO0
[0009] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述纳米材料的颗粒粒径为10_200nm。
[0010] 在本发明的纳米复合压裂液中，通过加入纳米材料，能够改善粘弹性表面活性剂 的性能，可以大幅度降低表面活性剂的用量；而且，纳米材料颗粒能够与粘弹性表面活性剂 胶束形成缔合作用增强胶束的空间网络结构，增强压裂液的耐温性能，同时在应用过程中 能够形成类似聚合物应用过程中形成的滤饼，有效降低滤失量。
[0011] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述粘弹性表面活性剂包括两性表面活性剂， 所述两性表面活性剂包括油酸钠、油酰基牛磺酸钠、烷基氧化胺和烷基酰胺丙基氧化胺等 中的一种或几种的组合；其中，所述烷基的碳链长度为18-22。
[0012] 在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述粘弹性表面活性剂还可以包括具有二个 亲水基团或三个亲水基团和二个疏水基团或三个疏水基团的酰胺氧化胺以及具有二个亲 水基团或三个亲水基团和二个疏水基团或三个疏水基团的牛磺酸钠中的一种或两种的组 合，其中，所述酰胺氧化胺和所述牛磺酸钠的总碳链长度分别为36-54。也就是说，所述粘弹 性表面活性剂可以包括总碳链长度为36-54的二聚酰胺氧化胺和/或三聚酰胺氧化胺。
[0013] 其中，所述具有二个亲水基团或三个亲水基团和二个疏水基团或三个疏水基团的 酰胺氧化胺具有如下式I、式II或式III所示的结构：
【权利要求】
1. 一种纳米复合压裂液，w所述纳米复合压裂液的总重量为基准，其原料组成包括： 粘弹性表面活性剂 0.5-5%; 纳米材料 0.05-3%; 缔合高分子物质 0.1-0.5%; 水 余量。
2. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，W所述纳米复合压裂液的总重量为基准， 其原料组成还包括盐类物质0. 1-8%。
3. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其中，所述纳米材料包括Si〇2、化0、Li化〇3、 BaTi〇3、SrTi〇3、PbZrTi〇3、KNb〇3 和 Bi化〇3 中的一种或几种的组合。
4. 根据权利要求1或3所述的纳米复合压裂液，其中，所述纳米材料的颗粒粒径为 l〇-200nm。
5. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其中，所述粘弹性表面活性剂包括油酸轴、 油醜基牛賴酸轴、焼基氧化胺和焼基醜胺丙基氧化胺中的一种或几种的组合；其中，所述焼 基的碳链长度为18-22。
6. 根据权利要求1或5所述的纳米复合压裂液，其中，所述粘弹性表面活性剂还包括具 有二个亲水基团或H个亲水基团和二个疏水基团或H个疏水基团的醜胺氧化胺W及具有 二个亲水基团或H个亲水基团和二个疏水基团或H个疏水基团的牛賴酸轴中的一种或两 种的组合，其中，所述醜胺氧化胺和所述牛賴酸轴的总碳链长度分别为36-54。
7. 根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其中，所述缔合高分子物质包括聚丙帰醜 胺和/或聚丙帰酸。
8. 根据权利要求1或7所述的纳米复合压裂液，其中，所述缔合高分子物质的分子量为 5, 000-5, 000, 000。
9. 根据权利要求2所述的纳米复合压裂液，其中，所述盐类物质包括氯化轴、氯化钟和 氯化胺中的一种或几种的组合。
10. 权利要求1-9任一项所述的纳米复合压裂液的制备方法，其包括W下步骤： 当所述纳米复合压裂液的原料组成不包括盐类物质时，将缔合高分子物质加入到水中 并揽拌均匀，然后依次加入粘弹性表面活性剂和纳米材料，揽拌均匀后，得到所述的纳米复 合压裂液； 当所述纳米复合压裂液的原料组成包括盐类物质时，将缔合高分子物质加入到水中并 揽拌均匀，然后依次加入粘弹性表面活性剂、纳米材料和盐类物质，揽拌均匀后，得到所述 的纳米复合压裂液。
11. 权利要求1-9任一项所述的纳米复合压裂液在油气藏压裂改造中的应用。
【文档编号】E21B43/26GK104419396SQ201310372987
【公开日】2015年3月18日 申请日期:2013年8月23日 优先权日:2013年8月23日
【发明者】杨江, 崔伟香, 邱晓惠, 管保山, 卢拥军 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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