一种改性纳米蒙脱土及其制备方法和聚合物压裂液增效剂及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种改性纳米蒙脱土及其制备方法和聚合物压裂液增效剂及其制备方法和应用。所述改性纳米蒙脱土包括纳米蒙脱土和改性基团；纳米蒙脱土为钠基蒙脱土；改性基团选自C

【技术实现步骤摘要】
一种改性纳米蒙脱土及其制备方法和聚合物压裂液增效剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于油气田开发
，具体涉及一种改性纳米蒙脱土及其制备方法和聚合物压裂液增效剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]随着油气藏开采的不断深入，低渗透储层的改造越来越成为主要的开发领域，因此压裂改造技术已经成为油气田开发的一项重要增产措施。而作为压裂改造的工作液，低伤害高效能压裂液已经成为压裂液研究的热门及发展趋势。自上世纪90年代逐步开发应用的粘弹性表面活性剂(VES)压裂液具有较好的粘弹性、无残渣及低伤害等特点，因此已作为理想的压裂改造用液体成为国内外学者的主要研究对象。但是，粘弹性表面活性剂压裂液在应用过程中也存在滤失量高，表面活性剂用量大等方面局限而限制了它的应用。
[0003]为了克服上述问题，研究者们通过探索新型清洁压裂液，或在原有的研究基础上对压裂液进行强化，以得到强度更高稳定性更好的压裂液体系。CN104694114A公开了一种新型超分子清洁压裂液，该压裂液在较低浓度下能够得到较高的稠度和粘弹性，具备较好的流变性和携砂性能。CN103555312A公开了一种纳米复合纤维清洁压裂液以及其制备方法，其包含纳米纤维复合物、纤维分散剂、防膨剂、调理剂和防垢剂，该压裂液中存在一种纤维网络，能够提高压裂液的强度和携砂性能，减缓支撑剂的沉降速率，降低滤失率。CN102093874A公开了一种阴离子型纳米复合压裂液，其产品质量组分包括：阴离子粘弹性表面活性剂3～7份，助表面活性剂：0.05～0.5份，反离子盐：3～10份，纳米颗粒：0.05～0.5份，水100份。该产品具有良好的粘弹性和携砂性能，可以用于50
‑
100℃的地层。CN103387827A公开了一种纳米材料缔合清洁压裂液体系及其在油气田中的应用，该体系包含纳米材料、清洁压裂液和分散助剂液态三元醇。该产品能够在高达130℃的温度下仍可保持一定的体系粘度，有利于其在高温深井油田中的应用。
[0004]尽管目前针对压裂液所进行的研究能够对其现状和缺点进行改善，但却依然存在适用范围较低，相应的成本较高，无法大规模应用等缺点。
[0005]目前部分药剂由于具有良好的耐温性能而得到了迅速的发展及应用，但其不同程度的存在残渣含量高、耐剪切性能差、交联效率较低等问题。近年来，部分学者通过表面修饰技术在反应性纳米二氧化硅表面负载硼酸，研发了具有体型结构的系列纳米交联剂，其交联的胍胶表现较好的延迟交联性能、耐温耐剪切性能、粘弹性能、破胶性能等优点，但其存在水分散不好、且在温度较高(如75℃)的条件下存在交联体系粘度下降较快，表现耐温性不佳等问题，这在一定程度会限制其在中高温深井中的应用。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种压裂液用改性纳米材料复合增效剂制备方法与应用。本专利技术的压裂液用纳米复合增效剂具有药剂用量低、制备方法简单、
耐温、耐剪切性好等优点。
[0007]根据本申请的一个方面，提供一种一种改性纳米蒙脱土，所述改性纳米蒙脱土由纳米蒙脱土和长链基团经过离子交换反应获得；
[0008]所述纳米蒙脱土为钠基蒙脱土；
[0009]所述长链基团选自C
12
～C
18
脂肪链季铵盐。
[0010]所述C
12
～C
18
脂肪链季铵盐选自十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵。
[0011]所述纳米蒙脱土和长链基团的质量比为1：2～1：5；
[0012]其中长链基团的质量以C
12
～C
18
脂肪链季铵盐总质量计算；
[0013]优选的，所述改性纳米蒙脱土粒径为7～40nm。
[0014]根据本申请的另一个方面，提供一种上述的改性纳米蒙脱土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0015]将含有纳米蒙脱土的水溶液与含有C
12
～C
18
脂肪链季铵盐的水溶液混合，加热，调节pH为6～8，得到所述纳米材料。
[0016]所述含有纳米蒙脱土的水溶液中，纳米蒙脱土与水的质量比为1:50～1:100；
[0017]所述含有C
12
～C
18
脂肪链季铵盐的水溶液中，C
12
～C
18
脂肪链季铵盐的总质量与水的质量比为12:100～15:100；
[0018]所述含有蒙脱土的水溶液与含有表面活性剂的水溶液的体积比为1:1；
[0019]反应温度为70～80℃；
[0020]反应时间为6～8小时。
[0021]所述反应结束后还要经过抽滤、干燥、研磨；
[0022]所述干燥温度为80℃，干燥时间为24小时；
[0023]所述反应气氛为非活性气体气氛；所述非活性气体选自氮气或惰性气体。
[0024]根据本申请的另一个方面，提供一种聚合物压裂液增效剂，包括聚合物，纳米材料、分散剂、和水；
[0025]所述纳米材料含有上述的改性纳米蒙脱土或上述的制备方法制备的改性纳米蒙脱土。
[0026]所述聚合物选自聚丙烯酰胺聚合物；所述聚丙烯酰胺聚合物具有如下的结构；
[0027][0028]其中，R为疏水单体；a为30000～40000；b为40～200；
[0029]所述分散剂选自十二烷基苯磺酸钠、α
‑
烯基磺酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚羧酸钠、十二烷基硫酸钠的至少一种；
[0030]所述疏水单体选自AMPS。
[0031]纳米材料的含量为0.05～0.5wt％；分散剂的含量为0.01～0.3％wt％；聚合物的
含量为0.2wt％；其余为水。
[0032]根据本申请的另一个方面，提供一种上述的聚合物压裂液增效剂的制备方法，包括以下步骤：
[0033]将含有纳米材料、分散剂和与水混合，搅拌，反应得到所述聚合物压裂液增效剂。
[0034]根据本申请的另一个方面，提供一种压裂方法，采用上述的聚合物压裂液增效剂或上述的制备方法制备的聚合物压裂液增效剂。
[0035]本申请的有益效果：
[0036]本申请上述的聚合物压裂液增效剂能在现有压裂液的基础下，进一步提高压裂液的稠度和粘弹性能，从而达到减少表面活性剂用量，降低成本的目的。同时尺寸为7
‑
40nm的改性纳米蒙脱土由于其具有较高的比表面积，能够吸附溶液中的表面活性剂胶束分子，形成一种胶束
‑
纳米颗粒交联结构。此外，纳米颗粒强烈的吸附作用能够屏蔽胶束之间的静电排斥作用，促使胶束之间相互缠绕，达到提高压裂液稠度和粘弹性能的目的。
[0037]制备方法简单，在常温下短时间内即可制备完成，解决了现有压裂液制备工艺繁杂、反应条件苛刻等问题。
[0038]耐温耐剪切性良好。在90℃、剪切速率为170s...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种改性纳米蒙脱土，其特征在于，所述改性纳米蒙脱土由纳米蒙脱土和长链基团经过离子交换反应获得；所述纳米蒙脱土为钠基蒙脱土；所述长链基团选自C
12
～C
18
脂肪链季铵盐。2.根据权利要求1所述的改性纳米蒙脱土，其特征在于，所述C
12
～C
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脂肪链季铵盐选自十二烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基氯化铵。3.根据权利要求1所述的改性纳米蒙脱土，其特征在于，所述纳米蒙脱土和长链基团的质量比为1：2～1：5；其中长链基团的质量以C
12
～C
18
脂肪链季铵盐总质量计算；优选的，所述改性纳米蒙脱土粒径为7～40nm。4.一种权利要求1～3中任意一项所述的改性纳米蒙脱土的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将含有纳米蒙脱土的水溶液与含有C
12
～C
18
脂肪链季铵盐的水溶液混合，加热，调节pH为6～8，得到所述纳米材料。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述含有纳米蒙脱土的水溶液中，纳米蒙脱土与水的质量比为1:50～1:100；所述含有C
12
～C
18
脂肪链季铵盐的水溶液中，C
12
～C
18
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈士勇，赵莎莎，马玉，陶震，吴文炜，
申请(专利权)人：宁波锋成先进能源材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：