[发明专利]一种自组装纳米粒子复合材料及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种自组装纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。该复合材料通过季铵盐、两亲性嵌段聚合物、醇和溶剂的自组装得到，其中季铵盐的结构通式为式I，两亲性嵌段聚合物的结构通式为式II，醇的结构通式为Rsubgt;5/subgt;‑OH。将该自组装纳米粒子复合材料添加入压裂液中，能够降低压裂液界面张力，提高驱油效果，同时具有优异的降黏效果和稳定性。

技术领域

本发明属于压裂领域，具体涉及一种自组装纳米粒子复合材料及其制备方法和应用。

背景技术

水基压裂液粘度大，摩阻低，在压裂施工时可压开地层，形成复杂裂缝并携带大量支撑剂进入裂缝，从而形成通道，达到富集油气的目的。页岩气层岩石结构致密，渗透率低，开采难度大，通常需要压裂增产。传统的植物胶或聚合物压裂液价格低廉，应用广泛。然而分子水合半径大，难以进入细小孔喉，因而驱油效果不佳。常规储集岩中孔喉直径一般大于2μm，而致密砂岩孔喉直径为0.3-2μm，致密页岩的孔喉直径更是低至0.1μm。将其加入压裂液中，压裂液的表面张力较大，驱油效果不佳，而且降粘效果也不佳。

目前的驱油剂针对驱油和降粘效果虽有一定改性，但是稳定性较差，例如当前的常用驱油剂多为聚合物，聚合物驱油法是将聚合物加到注水中引起粘度的增加，粘度增加带来了流度比的降低，减小了波及带的含油饱和度，从而提高驱油效率，但是聚合物驱油剂根本问题在于稳定性差。造成这些现象的原因在于驱油剂体系中存在分子链内、分子链间缔合，这是一个动态平衡，温度上升、矿化度的升高有利于平衡向分子链内缔合方向移动，导致了稳定性变差。

发明内容

本发明针对现有的压裂液驱油、降粘效果不佳和稳定性差的问题，提供一种自组装纳米粒子复合材料，将该复合材料添加入压裂液中，能够降低压裂液界面张力，提高驱油效果，且具有优异稳定性。同时，利用复合材料中的纳米粒子的大体积疏水内腔，可携带油溶性功能成分(稀释剂、催化剂、氧化剂等)进出孔喉，达到降黏目的。

本发明第一方面提供了一种自组装纳米粒子复合材料，通过季铵盐、两亲性嵌段聚合物、醇和溶剂的自组装得到，其中季铵盐的结构通式为式I，醇的结构通式为R₅-OH；

式I中，R₁、R₂、R₃、R₄相同或不同，各自独立地为C₁-C₃₀的直链烷基；X选自卤素；

式II中，m、n为30-150的整数；

R₅为C₁-C₁₀的直链烷基。

根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，式I中，R₁、R₂、R₃、R₄各自独立地为C₁-C₂₀的直链烷基。

根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，所述季铵盐选自十烷基三甲基氯化铵、十烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十二烷基三甲基溴化铵、十四烷基三甲基氯化铵、十四烷基三甲基溴化铵、十六烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵、十八烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。

根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，所述两亲性嵌段聚合物选自泊洛沙姆407、泊洛沙姆188、泊洛沙姆338和泊洛沙姆124中的一种或多种。

根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，R₅为C₁-C₈的直链烷基。

根据本发明所述的复合材料的一些实施方式，所述醇选自正丙醇、正丁醇、正戊醇和正辛醇中的一种或多种。