[发明专利]一种纳米复合压裂液及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米复合压裂液，其特征在于，包括如下重量份的组分：

纳米复合稠化剂0.1～1.0份、结构调整剂0.1～0.5份、粘土稳定剂0.1～1.0份、助排剂0.1～1.0份、起泡剂0.1～1.0份、有机交联剂0.1～2.0份、破胶剂0.01～0.5份和水90.0～99.39份，

其中，所述结构调整剂选自羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；

所述纳米复合稠化剂是通过包括有如下步骤的制备方法制得：

将0.02～2.0重量份的氧化剂，0.02～2.0重量份的还原剂和0.01～2.0重量份的引发剂混合，形成催化体系；

将所述催化体系与0.5～2.0重量份的纳米无机相、100～1000质量份的水和100～500重量份的水溶性单体进行原位聚合反应3～8小时，得到纳米复合稠化剂；

所述水溶性单体为丙烯酰胺单体；

所述纳米无机相通过以下方法制备得到：

采用共沉淀法，将水溶性镁盐和铝盐以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合物在碱性条件下反应，得到含镁铝的水滑石浆液；

将层状硅酸盐与水按质量比1：(10～20)混合，维持搅拌20～30min，形成溶胀体系；

基于层状硅酸盐的质量，将上述溶胀体系在70～80℃下加入1～10％的插层剂，30～35Hz下搅拌反应10～12h，之后基于层状硅酸盐的质量加入1～2％的非离子型表面活性剂，继续反应4～6h，得到插层反应体系；

基于上述插层反应体系的体积，加入20～30％的含镁铝的水滑石浆液，于60～75℃反应3～10h，得到粒径分布范围为500.0～1100.0nm、层间距为1.0～4.0nm的所述纳米无机相。

2.根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其特征在于，所述有机交联剂选自有机锆交联剂、有机铝交联剂或有机锆铝复合交联剂。

3.根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其特征在于，所述粘土稳定剂选自氯化钾和氯化铵中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其特征在于，所述助排剂选自十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵和氟碳表面活性剂中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其特征在于，所述起泡剂选自十二烷基硫酸钠、苯磺酸钠和聚氧乙烯辛基苯酚醚-10中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的纳米复合压裂液，其特征在于，所述破胶剂选自过硫酸铵和过硫酸钾中的至少一种。

7.权利要求1-6任一项所述纳米复合压裂液在油气开采中的应用。

8.一种纳米复合压裂液的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

将0.1～1.0重量份的纳米复合稠化剂和0.1～0.5重量份的结构调整剂在90.0～99.39重量份的水中溶解，得到基液；

将所述基液与0.1～1.0重量份的粘土稳定剂、0.1～1.0重量份的助排剂、0.1～1.0重量份的起泡剂混合均匀，形成第一混合液；

将所述第一混合液与0.1～2.0重量份的有机交联剂混合均匀，得到第二混合液；

将所述第二混合液与0.01～0.5重量份的破胶剂混合，得到纳米复合压裂液；

其中，所述结构调整剂选自羟甲基纤维素、羧甲基纤维素、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素和羟丙基甲基纤维素中的至少一种；

所述纳米复合稠化剂的制备方法包括：

将0.02～2.0重量份的氧化剂，0.02～2.0重量份的还原剂和0.01～2.0重量份的引发剂混合，形成催化体系；

将所述催化体系与0.5～2重量份的纳米无机相、100～1000质量份的水和100～500重量份的水溶性单体进行原位聚合反应3～8小时，得到纳米复合稠化剂；

所述水溶性单体为丙烯酰胺单体；

所述纳米无机相通过以下方法制备得到：

采用共沉淀法，将水溶性镁盐和铝盐以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的混合物在碱性条件下反应，得到含镁铝的水滑石浆液；

将层状硅酸盐与水按质量比1：(10～20)混合，维持搅拌20～30min，形成溶胀体系；

基于层状硅酸盐的质量，将上述溶胀体系在70～80℃下加入1～10％的插层剂，30～35Hz下搅拌反应10～12h，之后基于层状硅酸盐的质量加入1～2％的非离子型表面活性剂，继续反应4～6h，得到插层反应体系；

基于上述插层反应体系的体积，加入20～30％的含镁铝的水滑石浆液，于60～75℃反应3～10h，得到粒径分布范围为500.0～1100.0nm、层间距为1.0～4.0nm的所述纳米无机相。