[发明专利]纳米材料缔合清洁压裂液体系及其在油气田中的应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纳米材料缔合清洁压裂液体系及其在油气田中的应用，尤其是在油气田增产改造中的应用。

背景技术

水力压裂技术在油气田开采中发挥了重要作用，是低渗特低渗储层提高单井产量的主体工艺技术。无残渣的清洁压裂液对支撑裂缝和地层伤害小，是国内外压裂液研究的发展趋势和热点。随着深井超深井油气勘探开发的深入，常规压裂液体系在高温下受热剪切黏度降低过快，无法满足超深井压裂改造的要求，因此压裂液体系耐温性能的提高将成为压裂工艺进步的技术关键。纳米材料和技术是近十几年来科技发展的前沿技术，由于组成纳米材料的微粒尺寸小使得其表面原子数、表面能和表面张力随粒径的下降急剧增大，而表现出许多不同于常规材料的新奇特性，使得纳米材料在许多领域都得到了广泛的应用。近年来，纳米材料也逐渐引起了油田开发者的注意，并在油田钻探、注采开发、油田污水处理和油气管道防护等方面得到了应用。将纳米材料引入到清洁压裂液中，形成纳米材料缔合清洁压裂液体系，可耐受更高的油气田温度，从而拓深油气钻探开发的深度。这些纳米粒子可以充当石油工业的完井和油气增产的流体的稳定剂和流体漏失控制剂，能维持流体在高温下的高黏度和降低滤失性，而不造成对油层伤害。

如何研发出耐高温的纳米材料缔合清洁压裂液体系成为本领域技术人员关心的课题。如中国专利申请102093874A涉及一种阴离子型纳米复合清洁压裂液及其制备方法。其产品质量组分如下：阴离子粘弹性表面活性剂：3～7份，助表面活性剂：0.05～0.5份，反离子盐：3～10份，纳米颗粒：0.05～0.5份，水100份。将以上组分按配比通过溶液共混搅拌均匀既可制成一种阴离子型纳米复合清洁压裂液。该产品有较高的粘弹性，具有良好的携砂性能，完全能满足油气田现场压裂液造缝、携砂要求，其产品可耐油气田温度为75~95℃。而文献SPE 552-558,2008，Nanotechnology applications in viscoelastic surfactant stimulation fuids介绍了与纳米技术结合的粘弹性表面活性剂压裂液（VES），该新型压裂液在高温下仍可保持粘度并且不对储层产生伤害。该纳米粒子是一种35nm的无机晶体，该晶体有着独特的表面活性，它通过化学吸附可使VES胶束在较高温度下（250℉即121℃）不会滤失。

但纳米材料缔合清洁压裂液体系的耐温性能的提高还有待进一步的研发和改进。

发明内容

本发明提供一种纳米材料缔合清洁压裂液体系，所述体系包含纳米材料、清洁压裂液和分散助剂，其中，所述分散助剂为液态三元醇。

本发明提供的纳米材料缔合清洁压裂液体系能应用于高达130℃以上的油气田，在该温度下仍可保持一定的体系黏度，在油田中具备良好的应用前景。

本发明所述纳米材料为MgC₂O₄、Al(OH)₃、γ-Al₂O₃、SiO₂、TiO₂和ZnO粉体中的一种或多种。本发明所述的纳米材料可以商购；但更为优选的是所述纳米材料采用实验室自制的方法获取，自制过程中可根据纳米粒子粒径的需要及其应用于清洁压裂液的特性，在传统纳米材料的制备方法基础上，适当调整制备方法，使得其尤其适用于本发明所述的纳米材料缔合清洁压裂液体系的形成。如本发明实施例1~6中所采用的制备纳米材料的方法简单，反应条件温和，产率高，可重复性强。

在本发明中，所述三元醇在所述清洁压裂液体系中的体积分数优选为5~50%，更优选的是10~20%；如此用量的分散助剂三元醇使得纳米材料能完全溶于所述清洁压裂液中，且不至于用量过大而损坏清洁压裂液体系的应用效果和浪费成本。

在本发明中，经大量实验证明，所述纳米材料在所述清洁压裂液体系中的质量分数优选为0.01~20%，更优选的是0.1~1%。

本发明所述清洁压裂液例如为含粘弹性表面活性剂浓度为0.1～4wt%的水溶液。

本发明还提供一种如上所述纳米材料缔合清洁压裂液体系在油气田增产改造中的应用。其中，所述应用温度为120~180℃，更为优选的是所述应用温度为125~175℃。

本发明所述纳米材料缔合清洁压裂液体系的制备方法例如为：将0.1g纳米材料分散于5ml分散助剂中，将其加入到40ml清洁压裂液中形成清洁压裂液体系。