一种纳米增强超分子清洁压裂液及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种纳米增强超分子清洁压裂液及其制备方法。该纳米增强超分子清洁压裂液由纳米疏水缔合聚合物、阴离子表面活性剂、增粘诱导剂、破胶剂和水按(0.2～1):(0.2～3):(0.5～2):(0.01～0.1):100的质量比复配而成；其中，上述纳米疏水缔合聚合物由表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应得到。本发明专利技术通过将表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应形成的纳米疏水缔合聚合物作为原料制备纳米增强超分子清洁压裂液，能够提高压裂液在高温下的粘度和悬砂性能，且有利于降低残渣含量；同时，本发明专利技术可配制成海水基或淡水基清洁压裂液。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米增强超分子清洁压裂液及其制备方法
本专利技术涉及油气开采
，具体涉及一种纳米增强超分子清洁压裂液及其制备方法。
技术介绍
随着低渗、特低渗油气不断开发利用，压裂作为重要的增产措施被广泛应用。压裂是指利用地面高压泵组，以超过地层吸液能力的排量将高粘压裂液泵入井内，当泵入排量大于地层吸液能力时，地层产生裂缝，继续注入压裂液使水力裂缝逐渐延伸，随后注入带有支撑剂的压裂液，使水力裂缝继续延伸并在缝中充填支撑剂，停泵后，由于支撑剂对裂缝的支撑作用，在地层中形成足够长、足够宽的填砂裂缝，从而实现油气井增产和注水井增注的工艺措施。其中，压裂液性能的好坏直接影响压裂效果。目前，针对陆地高温储层，常用的压裂液主要为胍胶及改性胍胶淡水基压裂液，这类压裂液耐温耐剪切性能好，耐温可达160℃，但是该类压裂液存在残渣含量高，地层伤害大的特点。鉴于此，业内进行了耐高温清洁压裂液的研发，清洁压裂液主要以表面活性剂压裂液为主，该类压裂液残渣含量低或者无残渣，但是耐温性较差，一般不超过120℃。另外，目前国内外主要采用阳离子表面活性剂或阳离子表面活性剂复配配制粘弹性表面活性剂清洁压裂液，但由于砂岩岩石表面带负点性，阳离子表面活性剂容易吸附在岩石表面形成薄膜，导致孔吼变小，阻碍油气产出，同时也造成岩芯润湿性改变。在对海上油气田开采时，由于其距陆地较远，存在运输淡水不便及费用较高等问题，若能直接利用海水配制压裂液，可节约大量的淡水资源及运输成本。然而，直接利用海水配制压裂液的缺点在于，海水矿化度高，胍胶及其衍生物、合成聚合物等稠化剂在高矿化度海水中不宜溶解，溶解后分子易卷曲，不利于稠化剂与交联剂形成高强度空间网状结构，导致压裂液耐温耐剪切性能差，具体表现为粘度低、悬砂性能差。同时，胍胶及其衍生物、合成聚合物等稠化剂也存在一定的残渣含量，堵塞地层。若利用海水配制表面活性剂清洁压裂液，虽然能克服残渣含量高的缺陷，但仍存在压裂液耐温耐剪切性能差的问题。以上问题，制约了清洁压裂液的发展。因此，提供一种耐温耐剪切性能好的清洁压裂液具有重要的意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提出一种纳米增强超分子清洁压裂液及其制备方法，解决现有技术中的清洁压裂液耐温耐剪切性能差的技术问题。为达到上述技术目的，本专利技术的第一方面提供了一种纳米增强超分子清洁压裂液，该纳米增强超分子清洁压裂液由纳米疏水缔合聚合物、阴离子表面活性剂、增粘诱导剂、破胶剂和水按(0.2～1):(0.2～3):(0.5～2):(0.01～0.1):100的质量比复配而成；其中，上述纳米疏水缔合聚合物由表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应得到。本专利技术的第二方面提供了一种纳米增强超分子清洁压裂液的制备方法，包括以下步骤：S1:按(0.2～1):(0.2～3):100的质量比称取纳米疏水缔合聚合物、阴离子表面活性剂和水，混合均匀，得到压裂液基液；S2:按增粘诱导剂、破胶剂和上述水为(0.5～2):(0.01～0.1):100的质量比称取增粘诱导剂和破胶剂，并将上述增粘诱导剂和上述破胶剂同时加入上述压裂液基液中，混合均匀，得到纳米增强超分子清洁压裂液。本专利技术第二方面提供的纳米增强超分子清洁压裂液的制备方法用于制备本专利技术第一方面提供的纳米增强超分子清洁压裂液。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术通过将表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应形成的纳米疏水缔合聚合物作为原料制备纳米增强超分子清洁压裂液，能够提高压裂液在高温下的粘度和悬砂性能，且有利于降低残渣含量；同时，本专利技术可配制成海水基或淡水基清洁压裂。附图说明图1是本专利技术提供的纳米增强超分子清洁压裂液的制备方法一实施方式的工艺流程图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的第一方面提供了一种纳米增强超分子清洁压裂液，该纳米增强超分子清洁压裂液由纳米疏水缔合聚合物、阴离子表面活性剂、增粘诱导剂、破胶剂和水按(0.2～1):(0.2～3):(0.5～2):(0.01～0.1):100的质量比复配而成；其中，上述纳米疏水缔合聚合物由表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应得到。本专利技术中，表面氨基修饰纳米二氧化硅表面含有氨基，可与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺中的羧基发生脱水缩合反应，形成酰胺键，生成纳米疏水缔合聚合物。该产物分子空间尺寸大、疏水基团多，可与阴离子表面活性剂发生更多的疏水缔合作用，便于提高溶液粘度。以纳米疏水缔合聚合物为原料制成压裂液，能够显著提高压裂液的耐温耐剪切性能，其原因在于，表面氨基修饰纳米二氧化硅具有较高的表面能、尺寸稳定性和热稳定性，表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应合成的纳米疏水缔合聚合物以表面氨基修饰纳米二氧化硅为核，疏水缔合聚合物为支化结构，提高了纳米疏水缔合聚合物的热稳定性；同时，纳米疏水缔合聚合物的疏水基团通过与阴离子表面活性剂的疏水基团发生疏水缔合作用，进一步形成更稳定的空间网状结构，提高压裂液高温下的粘度和悬砂性能。具体地，上述疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺具有如下结构式：其中，R为-C12H25、-C14H29、-C16H33、-C18H37中的一种或多种。进一步地，上述疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺分子量为50～800万，水解度为5～25％，z与x、y之和的摩尔量比为(0.5～3):100。进一步地，上述疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺通过以下步骤得到：按(0.5～3):100的摩尔比称取大分子烯烃与丙烯酰胺，将二者混合后，配制成单体质量分数为1～20％的单体水溶液，调节pH至6～13，加入占单体水溶液质量0.02～1.2％的十二烷基磺酸钠，在搅拌的条件下通入N2进行除氧20～50min，然后升温至30～60℃，再加入占单体水溶液质量0.002～0.1％的过硫酸铵和占单体水溶液质量0.02～0.2％的亚硫酸氢钠，反应3～8h，最后经造粒、干燥、粉碎、丙酮浸泡，无水乙醇抽提，烘干得到疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺。具体地，上述大分子烯烃为CH2＝CH-C12H25、CH2＝CH-C14H29、CH2＝CH-C16H33、CH2＝CH-C18H37中的一种或多种。优选地，上述纳米疏水缔合聚合物通过以下步骤得到：(1)按1:(1～1.5):(0.05～0.1)的质量比称取体积分数为50～75％的乙醇溶液、质量分数为30～40％的硅酸钠溶液和有机烷氧基硅烷，混合均匀后调节pH至9～10，随后升温至50～80℃，反应2～5h，得到表面氨基修饰纳米二氧化硅溶液；(2)将上述表面氨基修饰纳米二氧化硅溶液和质量分数为2～10％疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺水溶液均匀混合，升温至40～90℃，反应2～4h，最后经乙醇清本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米增强超分子清洁压裂液，其特征在于，所述纳米增强超分子清洁压裂液由纳米疏水缔合聚合物、阴离子表面活性剂、增粘诱导剂、破胶剂和水按(0.2～1):(0.2～3):(0.5～2):(0.01～0.1):100的质量比复配而成；其中，所述纳米疏水缔合聚合物由表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应得到。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米增强超分子清洁压裂液，其特征在于，所述纳米增强超分子清洁压裂液由纳米疏水缔合聚合物、阴离子表面活性剂、增粘诱导剂、破胶剂和水按(0.2～1):(0.2～3):(0.5～2):(0.01～0.1):100的质量比复配而成；其中，所述纳米疏水缔合聚合物由表面氨基修饰纳米二氧化硅与疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺反应得到。


2.根据权利要求1所述纳米增强超分子清洁压裂液，其特征在于，所述疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺具有如下结构式：



其中，R为-C12H25、-C14H29、-C16H33、-C18H37中的一种或多种。


3.根据权利要求1所述纳米增强超分子清洁压裂液，其特征在于，所述纳米疏水缔合聚合物通过以下步骤得到：
按1:(1～1.5):(0.05～0.1)的质量比称取体积分数为50～75％的乙醇溶液、质量分数为30～40％的硅酸钠溶液和有机烷氧基硅烷，混合均匀后调节pH至9～10，随后升温至50～80℃，反应2～5h，得到表面氨基修饰纳米二氧化硅溶液；
将所述表面氨基修饰纳米二氧化硅溶液和质量分数为2～10％疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺水溶液均匀混合，升温至40～90℃，反应2～4h，最后经乙醇清洗、烘干、粉碎，得到所述纳米疏水缔合聚合物。


4.根据权利要求3所述纳米增强超分子清洁压裂液，其特征在于，将所述表面氨基修饰纳米二氧化硅溶液和质量分数为2～10％疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺水溶液均匀混合的过程中，所用疏水缔合部分水解聚丙烯酰胺与所述表面氨基修饰纳米二氧化硅溶...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊俊杰，赵林，赵众从，
申请(专利权)人：长江大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42