[发明专利]一种纳米材料复合强化冻胶压裂液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米材料复合强化冻胶压裂液，由以下质量百分比的组分组成：稠化剂0.4％～1％、交联剂0.25％～1％、纳米SiO₂颗粒0.02％～0.5％，纳米纤维素0.02％～0.1％，余量为水。本发明还公开了其制备方法，包括将纳米SiO₂颗粒和纳米纤维素按设定比例加入水中，混合均匀，再将混合溶液50℃下超声分散直至澄清透明，得到基液；用一部分基液加入稠化剂，搅拌直至澄清透明，得到第一溶液；另一部分基液加入交联剂，搅拌至澄清透明，得到第二溶液；将第一溶液和第二溶液按比例混合均匀，即得纳米材料复合强化冻胶压裂液。本发明的冻胶压裂液，制备方便，价格低廉，满足油气田现场压裂液性能指标，进一步提高压裂液稠度和黏弹性能，减少聚合物用量，减少残渣，易返排，减小对储层伤害。

技术领域

本发明涉及油气田开发中的采油化学技术领域，尤其是一种纳米材料复合强化冻胶压裂液及其制备方法。

背景技术

随着石油经济的迅速发展，油田开发的进行，油田常规方式开采出来的石油越来越少，所以石油的深度开发和开采效率的提高变得尤为突出。近年来，全球对非常规油气资源的开发突飞猛进，特别是美国，加拿大等国家。20世纪90年代以来，我国低渗透油气藏的探明储量不断增大，目前其比例在已在探明储量中占到了60％以上，拥有很大的开发前景。虽然大量低孔、低渗透油气藏亟待开发，但是因为这类油气藏分布区域较广、地质情况比较复杂，从而导致勘探开发难度大，开采步伐缓慢，所以在开采过程中多采用压裂技术进行生产。其中压裂液作为压裂技术重要的组成部分之一，是压裂成败的关键。目前在油田生产中较常用的压裂液体系主要的压裂液种类包括，水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。其中，以高分子物质为稠化剂的水基压裂液体系应用最为广泛。这类水基压裂液体系成本低廉，技术发展成熟，且现场施工效果较好。CN104927828A公开了一种耐高温醋酸锆交联冻胶压裂液，但仍存在压裂液破胶困难，残渣含量高，对储层伤害大的问题。CN103387827A公开了一种纳米材料缔合清洁压裂液体系，但存在着成本较高，无法大规模在油田中应用的问题。尽管目前针对压裂液所进行的研究能够对其现状和缺点进行改善，但依然存在着上述问题。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种纳米材料复合强化冻胶压裂液及其制备方法。本发明的纳米材料复合强化冻胶压裂液，制备方便，价格低廉，满足油气田现场压裂液性能指标，并且能够进一步提高压裂液的稠度和黏弹性能，减少聚合物用量，达到减少残渣，易返排，减小对储层的伤害。

为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：

一种纳米材料复合强化冻胶压裂液，由以下质量百分比的组分组成：稠化剂0.4％～1％、交联剂0.25％～1％、纳米SiO₂颗粒0.02％～0.5％，纳米纤维素CNF 0.02％～0.1％，余量为水。优选的，所述的稠化剂为部分水解聚丙烯酰胺、丙烯酰胺与丙烯酸盐共聚物、丙烯酰胺与丙烯酸酯共聚物、丙烯酰胺与丙基磺酸盐共聚物中的一种。

优选的，所述部分水解聚丙烯酰胺，由纯聚丙烯酰胺PAM在碱性溶液中进行酰胺基水解反应得到，水解度为20％～30％，相对分子质量为700～900万。

优选的，所述丙烯酰胺与丙烯酸盐共聚物，水解度为20～30％，分子量为1000～1500万，为丙烯酰胺和丙烯酸钠两种单体的共聚物，两种单体的质量比为2:1～3：1。

优选的，所述丙烯酰胺与丙烯酸酯共聚物，水解度为20～40％，分子量为500～800万，为丙烯酰胺和1,3丙基磺酸脂两种单体的共聚物，两种单体的质量比为3：1～5：1。

优选的，丙烯酰胺与丙基磺酸盐共聚物，水解度为30～40％，分子量为300～600万，为丙烯酰胺和烯丙基磺酸钠两种单体的共聚物，两种单体的质量比为1:1～4:1。

优选的，所述的交联剂为醋酸锆。