[发明专利]一种低温溶解型清洁纳米压裂液及其制备和使用方法

说明书

本发明公开了一种低温溶解型清洁纳米压裂液，按质量百分比计，其由如下组分组成：10％～57％脂肪族季铵盐、5％～20％分子接枝剂、10％～40％醇、3％～10％催化剂、0％～40％烷基糖苷APG、0％～30％醚。本发明制备的纳米压裂液兼具低温溶解，携砂强，防膨胀，防水敏，盐敏，无残渣，耐酸碱，渗透好，易返排，耐高温地层，可用压裂返排液或生产井产出水配制携砂液，低成本、环保重复利用，在孔壁生成无润湿纳米膜，减少诱发地震的危险。可在地面温度‑20℃～50℃施工，适应储层温度5℃～200℃高矿化度超致密煤岩、泥岩、页岩、砂岩、砾岩、碳酸盐岩、火成岩等岩石建造体积网络裂缝体系，具有优异性能及较高应用价值。

技术领域

本发明涉及地下能源开采技术领域，特别涉及一种可重复利用的低温溶解型清洁纳米压裂液及其制备方法。

背景技术

作为重要的能源来源，地层中的煤层气、页岩气、页岩油等的储量非常大，其中煤层气主要以吸附态储存在0.5纳米左右的孔缝中，页岩气主要以吸附态储存在2～10纳米左右的孔缝中，在5℃～200℃的超致密煤岩、泥岩、页岩、砂岩、砾岩、碳酸盐岩、火成岩、油页岩等地下油气储层中，煤层气、页岩气、超致密储层油气、页岩油、油页岩油气储量也非常大，但是这些储层如不进行压裂产出的油气量有限甚至无法产出，因此，压裂成了提高产能的主要途径。

压裂液是压裂效果的关键因素之一，现有技术中的压裂液存在的主要问题如下：现有的压裂液即使称为清洁，但基本上都是采用聚合物或瓜尔胶等高分子材料作为重要组分来堵塞微米纳米孔缝；由于聚合物或瓜尔胶作为压裂液时多采用硼交联，而硼元素又是环保禁用组分，并且现有压裂液中多含汞、镉、铬、砷、铅、镍、铍、银、铜、锌、锰、硒、锆等重金属原子和硫化物、有机氯、氟元素等，返排液不利环保，其处理费用极其昂贵，因此不利于清洁生产；重要的是由于储能地层和高矿化度地层的润湿性强，粘土膨胀率高，水敏、酸敏、碱敏、盐敏性强，压裂液残渣多，极易造成敏感堵塞，堵塞纳米、微米孔缝；还需要说明的是，当施工环境温度-20℃不易溶解，压裂液不能起粘，不能携砂，无法进行压裂施工，且压裂液不能重复利用，严重制约压裂法开采地下能源的发展。

因此，如何提供一种清洁环保且可低温溶解的可重复利用的压裂液，是本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种可重复利用的低温溶解型清洁纳米压裂液，制备出的纳米压裂液安全防爆、绿色环保，且具有良好的性能。

为了达到上述效果，本发明采用如下技术方案：

一种低温溶解型清洁纳米压裂液，按重量百分比计，包括以下组分：10％～ 57％脂肪族季铵盐、5％～20％分子接枝剂、10％～40％醇、3％～10％催化剂、0％～40％烷基糖苷APG、0％～30％醚。

优选的，所述脂肪族季铵盐为C₁₆～C₂₂单长链季铵盐、C₁₆～C₂₂双长链季铵盐、C₁₆～C₂₂三长链季铵盐、咪唑啉季铵盐、吡啶季铵盐或瓜尔胶季铵盐。

进一步的，所述脂肪族季铵盐为C₁₆～C₂₂单长链(氯化、硫酸、碳酸、磷酸) 季铵盐、C₁₆～C₂₂双长链(氯化、硫酸、碳酸、磷酸)季铵盐、C₁₆～C₂₂三长链(氯化、硫酸、碳酸、磷酸)季铵盐、咪唑啉(氯化、硫酸、碳酸、磷酸)季铵盐、吡啶(氯化、硫酸、碳酸、磷酸)季铵盐或瓜尔胶(氯化、硫酸、碳酸、磷酸) 季铵盐。

上述优选技术方案的有益效果是：可根据地层温度特点选择季铵盐及季铵盐的碳原子数C₁₆、C₁₈、C₂₂，地层温度越高，季铵盐的碳原子数越多，耐温粘度越高。