納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液及其制備方法及其應用技術

本發明專利技術提供了一種納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液及其制備方法及其應用，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：羧基納米纖維素0.05?0.7％、粘彈性表面活性劑0.5％?5％，其余為水，本發明專利技術還提供了上述含納米纖維素和粘彈性表面活性劑的壓裂液的制備方法。該產品具有較好的粘彈性能、耐溫性能及降慮失性能，可用于油氣田開發的壓裂液、完井液、堵水調剖領域。

【技術實現步驟摘要】
納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液及其制備方法及其應用
本專利技術屬于油氣田開發
，具體涉及一種納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液及其制備方法及其應用。
技術介紹
隨著油氣藏開采的不斷深入，對低滲透儲層的改造越來越成為主要的開發領域，因此壓裂改造技術已經成為油氣田開發的一項重要增產措施，而作為壓裂改造的工作液，低傷害高效能的壓裂液已經成為壓裂液研究領域的熱門及發展趨勢。自上世紀90年代逐步開發并應用的粘彈性表面活性劑(VES)壓裂液具有較好的粘彈性、無殘渣及低傷害等特點，因此已作為理想的壓裂改造用液體成為國內外學者的主要研究對象，但粘彈性表面活性劑壓裂液在應用過程中也存在濾失量高、表面活性劑用量大，使用溫度較低等方面局限而限制了它的應用。將現有表面活性劑壓裂液的性能優化，開發具有濾失量小、用量小、抗高溫的粘彈性表面活性劑壓裂液已成為業內人士共同研究的方向。CN102093874A公開了一種陰離子型納米復合壓裂液，其采用以脂肪酸甲酯磺酸鈉等陰離子表面活性劑為主劑，甜菜堿等兩性表面活性劑為助劑，與納米二氧化硅、碳酸鈣等納米顆粒復合，能夠作為壓裂液使用。US7544643B2公開了一種壓電、熱電納米材料與粘彈性表面活性劑的復合體系，其可以穩定高溫下耐剪切的穩定性，同時加入納米顆粒的粘彈性表面活性劑壓裂液濾失量明顯減少。美國專利7244694公開了一種單壁納米碳管與陽離子，兩性離子粘彈性表面活性劑的復合體系，其可以穩定高溫下耐剪切的穩定性。
技術實現思路
為解決上述技術問題，本專利技術的目的在于提供一種納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液，納米纖維素是一種天然纖維加工成納米尺寸的材料，它具有環保無毒的優點，本專利技術的納米纖維粘彈性表面活性劑復合壓裂液具有耐高溫、制備方法簡單等優點，可用于油氣田開發中的壓裂液、完井液、堵水調剖等領域。本專利技術的目的還在于提供上述壓裂液的制備方法。本專利技術的目的還在于提供上述壓裂液在油氣田開發中的壓裂液、完井液、堵水調剖等領域的應用。為達到上述目的，本專利技術提供了一種納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：羧基納米纖維素0.05～0.7％；粘彈性非離子表面活性劑0.5～5％；水余量。所述羧基納米纖維素的羧基取代度為0.1～1.0mmol/g。羧基納米纖維素的直徑為2-20nm，長度為0.1-30μm。所述粘彈性非離子表面活性劑為粘彈性氧化胺表面活性劑，粘彈性氧化胺表面活性劑為油酸酰胺丙二胺氧化胺、芥酸酰胺丙二胺氧化胺鈉、二聚酸酰胺丙二胺氧化胺中的至少一種。以該壓裂液的重量百分比計，其組成還包括0～8％的鹽類物質。鹽類物質為氯化鈉、氯化鉀、氯化銨中的至少一種。本專利技術還提供了一種納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液的制備方法，包括以下步驟：a、將納米纖維素加到水中并攪拌均勻；b、然后加入粘彈性氧化胺表面活性劑，攪拌均勻后，得到所述含納米纖維素和粘彈性表面活性劑的壓裂液。步驟a中，還加入有鹽類物質和添加劑。添加劑為殺菌劑。本專利技術還提供了一種納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液在油氣田開發中的壓裂液、完井液、堵水調剖領域的應用。與現有技術相比，本專利技術至少具有以下有益效果，本專利技術采用能夠在水中形成蠕蟲狀膠束的粘彈性氧化胺表面活性劑與羧基納米纖維素交聯作用，形成交聯網狀結構，以得到復合壓裂液，羧基納米纖維素的加入能夠改善粘彈性氧化胺表面活性劑的性能，可以降低表面活性劑的用量，同時增加耐溫性能；同時應用過程中能夠形成的濾餅，可以有效降低濾失量。具體實施方式為了對本專利技術的技術特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現對本專利技術的技術方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本專利技術的可實施范圍的限定。對比例本實施例提供了一種含粘彈性氧化胺表面活性劑的壓裂液，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：芥酸酰胺丙二胺氧化胺表面活性劑2.8％；余量為水。該壓裂液的制備方法包括以下步驟：常溫下將芥酸酰胺丙二胺氧化胺加入水中，攪拌，即可得到壓裂液。含粘彈性表面活性劑的壓裂液的性能評價：采用RS600流變儀測試壓裂液在中溫70℃，不同剪切速率下的粘度(單位為mPa·s)，粘度數據如表1所示。在高溫150℃下100s-1下的粘度見表2。實施例1本實施例提供了一種納米纖維素和粘彈性非離子表面活性劑的壓裂液，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：芥酸酰胺丙二胺氧化胺表面活性劑2.8％；未改性納米纖維素0.3％；余量為水。上述未改性納米纖維素為含羥基集團，其直徑10-15nm，長度為1-10μm，純度在99％以上。該壓裂液的制備方法包括以下步驟：常溫下將納米纖維素加入水中，攪拌均勻，然后加入表面活性劑，攪拌均勻即可得到含納米纖維素的粘彈性表面活性劑壓裂液。壓裂液的性能評價：采用RS600流變儀測試壓裂液在中溫70℃，不同剪切速率下的粘度(單位為mPa·s)，粘度數據如表1所示；在高溫150℃下100s-1下的粘度見表2。實施例2本實施例提供了一種含納米纖維素和粘彈性非離子表面活性劑的壓裂液，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：芥酸酰胺丙二胺氧化胺表面活性劑2.8％；羧基納米纖維素0.3％；余量為水。上述羧基納米纖維素，其直徑10-15nm，長度為1-10μm，純度在99％以上，羧基取代度為0.732mmol/g。該壓裂液的制備方法包括以下步驟：常溫下將納米纖維素加入水中，攪拌均勻，然后加入表面活性劑，攪拌均勻即可得到含納米纖維素的粘彈性表面活性劑壓裂液。壓裂液的性能評價：該壓裂液的制備方法如例1，粘度數據如表1所示；在高溫150℃下100s-1下的粘度見表2。實施例3本實施例提供了一種含納米纖維素和粘彈性非離子表面活性劑的壓裂液，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：芥酸酰胺丙二胺氧化胺表面活性劑2.8％；陽離子改性納米纖維素0.3％；余量為水。上述陽離子改性納米纖維素，其直徑4-7nm，平均粒徑100nm，Zeta電位32.26mV，純度在99％以上。該壓裂液的制備方法如例1，粘度數據如表1所示；在高溫150℃下100s-1下的粘度見表2。表1在70℃中溫不同剪切速率下的粘度剪切速率(s-1)對比例實施例1實施例2實施例30.132030033802901054403355010030209722從表1中可以看出，實施例2加入羧基納米纖維素可以大大增加液體的粘度，尤其是在低剪切速率下，而實施例1加入常規羥基納米纖維素和實施例3加入陽離子改性納米纖維素增加液體粘度的效果都不好。表2在150℃高溫100s-1剪切速率下的粘度對比例實施例1實施例2實施例355504從表2中可以看出，實施例2加入羧基納米纖維素可以大大增加液體在高溫下的粘度，滿足攜砂要求的最低要求粘度，而實施例1常規羥基納米纖維素和實施例3陽離子改性納米纖維素增加液體粘度的無效果。實施例4本實施例進一步提供了一種含納米纖維素和上述粘彈性非離子表面活性劑同系物的液體混合物案例，其制備方法同案例1，組成和粘度如下表3.表3.表面活性劑與含羧基納米纖維素復合液的粘度(mPa.s)(剪切速率100s-1)上述羧基納米纖維素，其直徑為2-20nm，長度為0.1-30μm，純度在99％以上，羧基取代度為0.1～1.0mmol/g本文檔來自技高網...

【技術保護點】
納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液，其特征在于，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：羧基納米纖維素???????????????0.05～0.7％；粘彈性非離子表面活性劑???????0.5～5％；水???????????????????????????余量。

【技術特征摘要】
1.納米纖維素與粘彈性表面活性劑復合壓裂液，其特征在于，以該壓裂液的重量百分比計，其組成包括：羧基納米纖維素0.05～0.7％；粘彈性非離子表面活性劑0.5～5％；水余量。2.根據權利要求1所述的復合壓裂液，其特征在于，所述羧基納米纖維素的羧基取代度為0.1～1.0mmol/g。3.根據權利要求2所述的復合壓裂液，其特征在于，羧基納米纖維素的直徑為2-20nm，長度為0.1-30μm。4.根據權利要求1所述的復合壓裂液，其特征在于，所述粘彈性非離子表面活性劑為粘彈性氧化胺表面活性劑，粘彈性氧化胺表面活性劑為油酸酰胺丙二胺氧化胺、芥酸酰胺丙二胺氧化胺鈉、二聚酸酰胺丙二胺氧化胺中的至少一種。5.根據權利要求1所述的復合壓裂液，其特征在于，以該...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊江，秦文龍，吳磊，李冉，
申請(專利權)人：西安石油大學，
類型：發明
國別省市：陜西,61