二维纳米材料强化清洁压裂液及其制备方法与应用技术

本发明专利技术涉及油田化学领域，公开了一种二维纳米材料强化清洁压裂液及其制备方法与应用。基于所述二维纳米材料强化清洁压裂液的总重，所述压裂液包括：二维纳米材料0.005

【技术实现步骤摘要】
二维纳米材料强化清洁压裂液及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及油田化学领域，具体涉及一种二维纳米材料强化清洁压裂液及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]随着油气资源需求继续增加，常规油气资源的勘探已基本见底，非常规油气的勘探与开发已成为保障能源供应的重要方向。水力压裂作为非常规油气资源开发的关键技术，能够改善油气渗流条件，实现增产目的，其中，压裂液的性能是影响压裂作业成败的关键。
[0003]压裂液利用水力尖劈的作用形成裂缝使之延伸，并在裂缝延程输送和铺置支撑剂。压裂完成后，压裂液迅速破胶到低黏度，保证大部分的压裂液返排到地面以净化裂缝，便于油气流从地层渗入到井筒。常用的压裂液体系主要有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液以及清洁压裂液。清洁压裂液，即黏弹性表面活性剂压裂液，相较于其他压裂液产品，具有低伤害、低摩阻、无残渣、易返排、绿色环保等优势，已获得较好使用成效。
[0004]近年来，通过将纳米材料引入清洁压裂液，已取得一定的强化性能效果，但清洁压裂液在实际现场应用中存在功能单一的缺陷，此外，耐剪切能力弱、黏弹性不够、滤失量大、黏度低和用量大、成本高等问题依然需要进一步改善。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是为了克服现有清洁压裂液存在功能单一、耐剪切能力弱、黏弹性不够以及使用成本高的问题，提供一种二维纳米材料强化清洁压裂液及其制备方法与应用，该二维纳米材料强化清洁压裂液能够兼具压裂和渗吸排驱的功效，实现一剂两用。
[0006]为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种二维纳米材料强化清洁压裂液，基于所述清洁压裂液的总重，包括：二维纳米材料0.005
‑
0.03wt％、黏弹性表面活性剂0.5
‑
3wt％、反离子助剂0.5
‑
2wt％和水94.97
‑
98.995wt％；其中，所述二维纳米材料为改性二维纳米二硫化钼。
[0007]本专利技术第二方面提供前述第一方面所述的二维纳米材料强化清洁压裂液的制备方法，包括：将二维纳米材料、黏弹性表面活性剂、反离子助剂和水充分进行混合，得到二维纳米材料强化清洁压裂液；其中，
[0008]所述二维纳米材料、黏弹性表面活性剂、反离子助剂和水的用量使得，基于所述清洁压裂液的总重，所述清洁压裂液中，二维纳米材料的含量为 0.005
‑
0.03wt％、黏弹性表面活性剂的含量为0.5
‑
3wt％、反离子助剂的含量为0.5
‑
2wt％和水的含量为94.97
‑
98.995wt％。
[0009]本专利技术第三方面提供前述第一方面所述的二维纳米材料强化清洁压裂液在非常规油气藏开发中应用。
[0010]通过上述技术方案，本专利技术可以获得如下有益效果：
[0011](1)将具有优异的水溶性和高比表面积的特定二维纳米材料引入清洁压裂液作为组分，获得能够兼具压裂和渗吸排驱双重功效的清洁压裂液；
[0012](2)可进一步提高清洁压裂液的耐剪切性能和黏弹性，有效降低滤失量，加入较低浓度的特定二维纳米材料就能够获得上述效果提升，表面活性剂的用量低，节约成本；
[0013](3)所用二维纳米材料可通过简单工艺制备获得，利于工业推广。
附图说明
[0014]图1为本专利技术实施例2中制得的改性二维纳米二硫化钼的扫描电子显微镜图；图2为本专利技术实施例2、对比例1
‑
3中制得的清洁压裂液产品的黏弹性测试结果图。
具体实施方式
[0015]在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
[0016]本专利技术第一方面提供一种二维纳米材料强化清洁压裂液，基于所述清洁压裂液的总重，包括：二维纳米材料0.005
‑
0.03wt％、黏弹性表面活性剂 0.5
‑
3wt％、反离子助剂0.5
‑
2wt％和水94.97
‑
98.995wt％；
[0017]其中，所述二维纳米材料为改性二维纳米二硫化钼。
[0018]根据本专利技术，所述二维纳米材料强化清洁压裂液中各组分在满足上述数量关系的基础上，优选地，基于所述清洁压裂液的总重，所述清洁压裂液包括：二维纳米材料的含量为0.01
‑
0.02wt％、黏弹性表面活性剂的含量为 1
‑
2wt％、反离子助剂的含量为1
‑
2wt％和水的含量为95.98
‑
97.99wt％，进而能够使得所述二维纳米材料强化清洁压裂液具有更好的渗吸排驱效果，耐剪切性能和黏弹性更高。在本专利技术中，优选地，所述改性二维纳米二硫化钼的尺寸为(30
‑
50)
×
(80
‑
100)nm，其表面的羟基含量为0.65
‑
0.8mmol/g。
[0019]根据本专利技术，所述改性二维纳米二硫化钼是由普通二硫化钼粉末通过锂插层剥离法制备成片层状的二维纳米二硫化钼，之后与巯基类化合物反应进行改性制得的多羟基二维纳米二硫化钼，具有优异的水溶性和极高的比表面积，可通过表面静电吸引作用与由表面活性剂与反离子助剂形成的蠕虫状胶束吸附结合。这种吸附结合能够屏蔽胶束之间的静电排斥作用，增加胶束网络中胶束的有效缠绕数量，促进胶束与二维纳米材料交联成更加紧密的三维网络结构，进而有效提高压裂液的耐剪切性能和黏弹性。
[0020]在本专利技术中，所述改性二维纳米二硫化钼的制备方法包括：
[0021](A)在正庚烷存在下，将二硫化钼与正丁基锂进行第一反应，得到二维纳米二硫化钼；
[0022](B)在超声条件和水的存在下，将所述二维纳米二硫化钼与巯基化合物进行第二反应，得到改性二维纳米二硫化钼。
[0023]根据本专利技术，步骤(A)中，原料二硫化钼可以采用普通二硫化钼粉末，可通过商购渠道获得，优选采用平均粒径为200
‑
500nm的普通二硫化钼粉末。
[0024]根据本专利技术，步骤(A)中，所述第一反应优选在保护气氛围下，将普通二硫化钼粉
末、正丁基锂和正庚烷共同加入反应容器中，升至反应所需温度后进行反应，在反应结束后将得到的第一产物液相体系依次进行离心、洗涤和真空干燥，得到所述二维纳米二硫化钼。
[0025]根据本专利技术，步骤(A)中，优选地，所述二硫化钼：正丁基锂：正庚烷的重量比可以为(0.5
‑
1.5)：(4
‑
5)：(8
‑
10)；优选地，所述第一反应的条件可以包括：温度为110
‑
130℃，时间为2
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种二维纳米材料强化清洁压裂液，其特征在于，基于所述清洁压裂液的总重，包括：二维纳米材料0.005
‑
0.03wt％、黏弹性表面活性剂0.5
‑
3wt％、反离子助剂0.5
‑
2wt％和水94.97
‑
98.995wt％；其中，所述二维纳米材料为改性二维纳米二硫化钼。2.根据权利要求1所述的二维纳米材料强化清洁压裂液，其中，基于所述清洁压裂液的总重，包括：二维纳米材料0.01
‑
0.02wt％、黏弹性表面活性剂1
‑
2wt％、反离子助剂1
‑
2wt％和水95.98
‑
97.99wt％；优选地，所述改性二维纳米二硫化钼的尺寸为(30
‑
50)
×
(80
‑
100)nm，其表面的羟基含量为0.65
‑
0.8mmol/g。3.根据权利要求1或2所述的二维纳米材料强化清洁压裂液，其中，所述改性二维纳米二硫化钼的制备方法包括：(A)在正庚烷存在下，将二硫化钼与正丁基锂进行第一反应，得到二维纳米二硫化钼；(B)在超声条件和水的存在下，将所述二维纳米二硫化钼与巯基化合物进行第二反应，得到改性二维纳米二硫化钼。4.根据权利要求3所述的二维纳米材料强化清洁压裂液，其中，步骤(A)中，二硫化钼：正丁基锂：正庚烷的重量比为(0.5
‑
1.5)：(4
‑
5)：(8
‑
10)；优选地，二硫化钼的平均粒径为200
‑
500nm。5.根据权利要求3或4所述的二维纳米材料强化清洁压裂液，其中，步骤(A)中，所述第一反应的条件包括：温度为110
‑
130℃，时间为2
‑
3h。6.根据权利要求3
‑
5中任意一项所述的二维纳米材料强化清洁压裂液，其中，步骤(B)中，二维纳米二硫化钼：巯基化合物：水的重量比为(6
‑
1...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵明伟，刘时春，戴彩丽，吴一宁，刘逸飞，赵光，李琳，孙永鹏，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：