[发明专利]一种清洁环保耐高温型纳米压裂液及其制备方法

说明书

本发明公开了一种清洁环保耐高温型纳米压裂液及其制备方法，包括如下重量份的组分：胍胶5～8份、改性木质素磺酸盐1～3份、有机硼交联剂1～2份、纳米材料0.5～1份、粘土稳定剂2～3份、助排剂2～3份、破胶剂0.3～0.5份、相变填料2～3份、水100份。本发明通过改性木质素磺酸盐、有机硼交联剂、纳米材料及相变填料的复配，使胍胶长分子链杂化形成稳定的网络结构，提高其耐温耐剪切性能，使胍胶在高温和高剪切下具有了优异的携砂性能。

技术领域

本发明涉及油气田开采技术领域，尤其是涉及一种清洁环保耐高温型纳米压裂液及其制备方法。

背景技术

在石油领域，压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，又称水力压裂。压裂是人为地使地层产生裂缝，改善油在地下的流动环境，使油井产量增加，对改善油井井底流动条件、减缓层间和改善油层动用状况可起到重要的作用。

随着全球能源需求的不断增加及油气勘探开发水平的不断提高，浅层石油资源大量被开发而不断减少，油气勘探开发不得不向深部地层发展，油气藏开发面临的地层温度已越来越高。针对埋藏深、岩性致密，渗透性较差、且射孔后自然产能低甚至无产量的储层，需要依靠水力压裂的增产措施形成人工裂缝，连通原有的低效孔缝来提高油气产量。

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，不利于清洁生产；此外，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。

再者，压裂施工中最常用的是水基压裂液，其中胍胶是应用最广泛的稠化剂。在高温（如170℃以上）时其糖苷键会发生断裂，导致压裂液粘度快速下降，失去携砂性能。如何提高压裂液耐温性能，以保证其在高温深井施工中的使用效果具有重要意义。

综上，如何提供一种清洁环保且可在高温深井施工中可重复利用的压裂液，是亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是针对现有胍胶压裂液的耐温性能差和抗剪切性差的问题，提供一种清洁环保耐高温型纳米压裂液。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种清洁环保耐高温型纳米压裂液，包括如下重量份的组分：胍胶5～8份、改性木质素磺酸盐1～3份、有机硼交联剂1～2份、纳米材料0.5～1份、粘土稳定剂2～3份、助排剂2～3份、破胶剂0.3～0.5份、相变填料2～3份、水100份。

进一步地，所述改性木质素磺酸盐通过以下方法制备得到：

（1）称取木质素磺酸盐加入密闭反应器，加入碱液搅拌溶解，加入环氧乙烷和乙醇，60～70℃下进行反应6～8小时，得到羟乙基化木质素磺酸盐；

（2）加入2-氯乙基二乙胺，调节反应温度为40～50℃，反应时间为3～5小时，反应结束后，用盐酸中和至pH值为6，然后离心、洗涤和干燥，制得改性木质素磺酸盐。

进一步地，所述有机硼交联剂包含硼酸，配位体为葡萄糖酸钠和三乙醇胺。

进一步地，所述纳米材料为TiO₂纳米粒子，纳米材料用聚合物、表面活性剂或它们的组合稳定化，纳米材料的纳米粒子不聚集或团聚。

进一步地，所述粘土稳定剂为氯化钠。

进一步地，所述助排剂为十二烷基硫酸钠阴离子型表面活性剂。

进一步地，所述破胶剂为过硫酸钾。

进一步地，所述相变填料包括石墨烯气凝胶骨架、填充在由石墨烯气凝胶骨架形成的网络中的十六醇。