[发明专利]一种耐温型复合清洁压裂液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐温型复合清洁压裂液及其制备方法，其组分及质量百分比如下：表面活性剂1‑2％；反离子助剂1‑2％；纳米颗粒1‑2％；余量为水。其制备方法为：先将普通亲水型纳米二氧化硅与酸酐类有机物进行酯化反应，得到酸酐改性表面羧基化纳米颗粒，然后利用改性后的纳米颗粒制备纳米流体，依次加入耐温型表面活性剂、反离子助剂，混合均匀后恒温静置静置即得到所述耐温型复合清洁压裂液。本发明的耐温型复合清洁压裂液的制备方法简单，成本低廉，利用酸酐改性的纳米二氧化硅颗粒在清洁压裂液中具有双重机理作用，进一步强化长链表面活性剂的成胶结构，从而提高清洁压裂液的粘弹性和耐温性，拓宽清洁压裂液在复杂储层中的应用。

技术领域

本发明属于功能纳米材料和油气田开发中的采油化学技术领域，具体涉及一种耐温型复合清洁压裂液及其制备方法。

背景技术

随着国民经济的高速发展，石油作为一种高效广泛的能源，对其需求也在不断提高。随着油气勘探与开发的不断进行，易开采储层储量不断减少，因此目前针对低渗透油气层的开发正处于技术储备阶段。在我国低渗油气层中含有丰富的油气储量，但由于较低的自然产能导致其依靠自身能量无法实现有效生产，因此必须通过压裂的方法提高采收率，其中压裂液是压裂工艺重要影响因素之一，有“压裂血液”之称。目前油田现场常见的压裂液种类包括，水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。随着目前绿色化学的推行，利用粘弹性表面活性剂配制成的清洁压裂液具有良好的粘弹性，并且对地层的伤害较低以及无残渣等特点，成为近几年来的研究重点。然而，常规的清洁压裂液在实际应用中存在着稳定性不足，耐温性能较差等问题。

为了克服上述问题，研究者们通过探索新型粘弹性表面活性剂，以得到强度更高耐温性更好的压裂液体系，CN107445857A公开了一种具有CO₂响应性能的长链烷基酸酰胺丙基二甲胺的制备方法，通过合成反应制备出一种具有长链结构并对CO₂响应的表面活性剂，由于其尾链较长，具有较好的耐温性，通入CO₂后能够形成具有一定强度的凝胶。然而该发明制备的凝胶无法长期稳定存在，当CO₂消耗完之后，凝胶会随着时间的推移粘度逐渐减少，无法满足压裂工艺后期要求。发明专利CN 103320114 B公开了一种多元缔合型聚合物清洁压裂液增稠剂，评价指标为：0.3％水溶液20℃粘度≥30mPa·s；破胶后溶液粘度≤5mPa·s；静态悬砂时间≥10min。然而此发明所提供的缔合型长碳链烷基丙烯酰胺聚合物合成工艺复杂，涉及化学品成本较高，聚合物单体易在地层中残留且无法降解。

利用纳米材料来进一步增强清洁压裂液的性能也成为当前研究热点之一，CN107033868 A公开了一种纳米材料强化清洁压裂液及其制备方法，利用季铵盐类阳离子表面活性剂与纳米二氧化硅复配得到一种新型复合清洁压裂液体系，能够进一步提高压裂液的稠度和粘弹性，验证了纳米二氧化硅具有提高压裂液性能的功能性，然而该发明所用的季铵盐类阳离子表面活性剂耐温性不足，仅适用于中低温地层环境，此外，该发明所用的纳米二氧化硅为普通亲水纳米二氧化硅，容易在水溶液发生团聚，尽管能够依靠超声使其短暂分散，但仍无法充分发挥纳米二氧化硅的强化功能作用。发明专利CN 104927799 A公开了一种碳纳米管复合稠化剂及制备方法，该稠化液物质组成质量份数如下：粘弹性表面活性剂1％～5％，改性碳纳米管颗粒0.05-0.4％，反离子盐0-8％，助剂0％～3％，其余加水至100％，将以上组分按配比混合搅拌均匀既可制成一种碳纳米管复合稠化剂，然而目前碳纳米管材料成本过高，其强化作业机理也仅存在于物理吸附强化方式，无法满足更高的耐温性，无法满足现场应用推广。

尽管目前针对清洁压裂液所进行的研究能够对其现状和缺点进行改善，但却依然存在适用范围较低，成本较高，纳米材料作用机理单一，耐温性不足，无法大规模应用等缺点。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明通过提供一种耐温型复合清洁压裂液，其制备方法简单，成本低廉，利用一种新型酸酐改性的纳米二氧化硅颗粒，进一步强化长链表面活性剂的成胶结构，从而提高清洁压裂液的粘弹性和耐温性，拓宽清洁压裂液在复杂储层中的应用。