[发明专利]一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液

说明书

本发明涉及一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液，由基液和交联剂组成，基液与交联剂的质量比例为100:0.3‑0.6，所述基液由以下组分按质量百分比组成：0.3‑0.6%稠化剂，0.02‑0.06%水溶性纳米粒子，0.3‑0.5%粘土稳定剂，0.3‑0.5%表面活性剂，0.1‑0.3%温度稳定剂，其余为水；所述交联剂为三乙醇胺硼络合物。所述稠化剂为羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的任意一种。所述水溶性纳米粒子为表面修饰后粒径为1‑10nm的SiO₂或ZnO颗粒，其表面修饰方法为：在50ml乙醇溶液中，加入5‑15g的3‑氨丙基三乙氧基硅烷，然后再加入4‑8g SiO₂或ZnO纳米粒子，反应40min后，加入0.01‑0.03g十二烷基硫酸钠和4‑7g丙烯酸单体，用0.01‑0.03g过硫酸铵引发。本发明利用纳米粒子增强压裂液的网络结构，提升其耐温、抗剪切能力，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发领域油气田增产过程中使用的压裂液体系，特别是涉及一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液。

背景技术

压裂液是保证压裂正常施工的关键，压裂液的性能是施工中关注的重点。现有的以瓜尔胶为主的水基压裂液体系能满足储层温度在150摄氏度以下的井的施工，但是随着越来越多150摄氏度以上井温的储层开发，对压裂液的性能提出了新的要求。为满足高温井的要求，采用改性瓜尔胶、配位数较高的金属交联剂和优异的温度稳定剂能一定程度地提高压裂液性能，但是由于瓜尔胶结构的限制，同时重金属交联剂会对储层产生严重伤害，这种方法对压裂液性能的提高有很大的局限性。已有学者将纳米SiO₂加入到表面活性剂压裂液中，提高了表面活性剂压裂液的流变性能与耐温性能，也改变了岩石的润湿性；更有学者将纳米Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂等材料加入到聚合物中，形成了性能良好的压裂液，减少了对储层的伤害。中国发明专利“一种纳米材料复合强化冻胶压裂液及其制备方法”(CN2018103064643)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，其制备方法为：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。上述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。但该方法需要在超声的条件下分散纳米粒子，这在油气田现场是很不方便的，因此此项技术很难在现场得到大规模推广。最有效的方法是改变纳米粒子的表面，使其能很容易地分散在水中，才能扩大其使用范围。

同时，虽然纳米材料具备独特的性能，但是纳米材料多为无机材料，必须对其表面改性，增加其水溶性，才能与有机材料瓜尔胶相互作用，满足现场施工要求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液，该纳米粒子复合高温瓜胶压裂液利用纳米粒子增强压裂液的网络结构，提升其耐温、抗剪切能力，使得添加纳米粒的压裂液可以使用在高温储层，具有广阔的市场应用前景。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。

一种纳米粒子复合高温瓜胶压裂液，由基液和交联剂组成，基液与交联剂的质量比例为100:0.3-0.6，所述基液由以下组分按质量百分比组成：0.3-0.6％稠化剂，0.02-0.06％水溶性纳米粒子，0.3-0.5％粘土稳定剂，0.3-0.5％表面活性剂，0.1-0.3％温度稳定剂，其余为水。

所述稠化剂为羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的任意一种。