一种低温溶解型清洁纳米压裂液及其制备和使用方法技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种低温溶解型清洁纳米压裂液及其制备和使用方法
本专利技术涉及地下能源开采
，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。
技术介绍
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。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术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，本专利技术采用如下技术方案：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。优选的，所述分子枝接剂为水杨酸、杏仁酸、乳糖酸、异辛酸。优选的，所述醇为甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇、卡必醇、二甘醇、甲基异丁基甲醇、2-庚醇、2-乙基己醇或癸醇。优选的，所述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。优选的，所述烷基糖苷APG为APG0810、APG1214、APG0814、APG0816、APG1216、APG1218、APG1618。优选的，所述醚为乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、异戊醚。本专利技术还提供了一种如上所述的低温溶解型清洁纳米压裂液的制备方法，采用如下工艺：在装脂肪族季铵盐的桶中加入醇总量6％～10％的醇，在桶中搅拌稀释后倒入搅拌器罐中，然后在搅拌器罐中加入剩余的醇、烷基糖苷APG、醚搅拌溶解，直至季铵盐溶解后加入分子接枝剂和催化剂，再持续搅拌40min～150min，待物料完全溶解，即得低温溶解型清洁纳米压裂液。除此之外，本专利技术还提供了一种上述的低温溶解型清洁纳米压裂液的使用方法，包括以下步骤：(1)注入质量百分比40％～50％的前置液反循环洗井，并沟通扩大原生孔缝；(2)采用质量百分比0.8％～1.0％的低温溶解型清洁纳米压裂液以混砂比5％～35％的比例混砂，得混砂液；(3)将所述步骤(2)制得的混砂液以1m3/min～8m3/min的排量脉冲式注入所述步骤(1)处理好的井内；(4)向所述步骤(3)的井内注入质量百分比0.8％～1.0％的破胶剂，焖井2～48h后返排即可，得到返排液；(5)将返排液沉淀过滤，然后加入所需量的水和质量百分比0.2％～1.0％的低温溶解型清洁纳米压裂液，循环溶解均匀，作为携砂液重复利用。优选的，所述破胶剂由以下组分组成：10％～35％酸、10％～50％渗透剂和10％～25％醚；其中酸为柠檬酸、DL-酒石酸或六偏磷酸钠，渗透剂为快速渗透剂T、JFC、快速渗透剂T70或NT-1，醚为乙二醇丁醚或二乙二醇丁醚。优选的，所述前置液为质量百分比0.5％的纳米溶解剂与0.5％纳米缓速酸的混合物或质量百分比0.5％的纳米缓蚀剂或质量百分比4％HCl和1.6％HF的混合物；其中，按质量百分比计，所述纳米溶解剂的组分为：0％～20％溶解岩石的磺酸盐、10％～45％溶解岩石的渗透剂、10％～30％溶解岩石的醇、5％～40％溶解岩石的酯、5％～35％溶解岩石的醚、0％～20％溶解岩石的酮，根据地层岩石的特点选取配方各个组分的种类；所述纳米缓速酸的组分为：0％～30％铵盐、10％～60％缓速溶蚀岩石的酸(有机酸、酸性渗透剂、无机酸)、10％～40％溶蚀岩石的自生酸、0％～35％溶蚀岩石的醛，根据地层岩石的特点选取配方各个组分的种类。优选的，本专利技术所述的低温溶解型清洁纳米压裂液适用于-20℃～50℃的地面环境以及5℃～200℃的地层环境施工。相较于现有技术，本专利技术具有如下技术效果：1)低分子性：本专利技术的低温溶解型清洁纳米压裂液由低分子(分子量小于500)组合物质构成，溶于水成纳米微粒，易进入纳米孔缝；2)无残渣：不会堵塞纳米、微米孔缝；3)无润湿性：通过调整原料种类及配比，使水润湿的润湿角0°变为中间润湿的润湿角≥70°；使油润湿的润湿角180°变为中间润湿的润湿角≤120°；无润湿性使压裂液更容易进入纳米孔缝，改变孔壁的润湿性，在亲水岩石壁面去掉原来的水膜生成无润湿纳米膜，在亲油岩石壁面去掉原来的油膜生成无润湿纳米膜，促进解吸；4)防粘土膨胀：防膨率70％～125％，防膨性能好，施工压力下降大，降阻效果好，还可防水敏、盐敏、酸敏、碱敏，并且具有优良的耐光、耐压、耐强酸、耐强碱、抗静电性能，渗透性优良；5)环保性：无汞、镉、铬、砷、铅、镍、铍、银、铜、锌、锰、硒、硼、锆等重金属原子，无硫化物、无有机氯、无氟元素，无硼元素交联，可重复利用并有利环保；6)耐高矿化度地层：适用于多种高矿化度地层水；7)升温降粘性和低温溶解性：纳米压裂液的粘度随温度的升高急剧降低，且温度过低无法施工，本专利技术中选取合理的原料并添加适量的烷基本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，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。/n

【技术特征摘要】
20190617 CN 20191052278131.一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，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。


2.根据权利要求1所述的一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，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。


3.根据权利要求1所述的一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，所述分子枝接剂为水杨酸、杏仁酸、乳糖酸、异辛酸。


4.根据权利要求1所述的一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，所述醇为甲醇、乙醇、正丁醇、异丙醇、卡必醇、二甘醇、甲基异丁基甲醇、2-庚醇、2-乙基己醇或癸醇。


5.根据权利要求1所述的一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，所述催化剂为氢氧化钠或氢氧化钾。


6.根据权利要求1所述的一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，所述烷基糖苷APG为APG0810、APG1214、APG0814、APG0816、APG1216、APG1218、APG1618。


7.根据权利要求1所述的一种低温溶解型清洁纳米压裂液，其特征在于，所述醚为乙二醇甲醚、丙二醇甲醚、丙二醇乙醚、二乙二醇甲醚、二乙二醇丁醚、二乙二醇二甲醚、乙二醇二甲醚、...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯文光，冯妍，冯卓，冯博，陈万钢，
申请(专利权)人：成都能生材科技开发有限责任公司，成都能生材科技开发有限责任公司仁寿分公司，仁寿能生材科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51