[发明专利]一种纳米复合压裂液及其制备方法与应用

说明书

技术领域

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

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。

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℃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高。

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

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。

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。

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0.1-8%。

在上述纳米复合压裂液中，优选地，所述纳米材料包括SiO₂、ZnO、LiTaO₃、BaTiO₃、SrTiO₃、PbZrTiO₃、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ZnO。

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。

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。

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。

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。

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：