[发明专利]一种纳米复合压裂液及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种纳米复合压裂液及其制备方法和应用。该纳米复合压裂液，包括如下重量份的组分：纳米复合稠化剂0.1～3.0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。本发明提供的纳米复合压裂液，通过结构调整剂和纳米复合稠化剂之间的相互作用，具有极优的携沙性能、优良的耐高温和抗剪切性能，本发明提供的纳米复合压裂液，能够在地层条件下原位有效破胶，能够通过纳米分散和成核相分离过程形成多尺度纳米复合胶束，适用于多种地层环境下的油气开采，提高油气注采效率。

技术领域

本发明涉及一种纳米复合压裂液及其制备方法和应用，属于油田开采中的储层改造压裂工程技术领域。

背景技术

压裂工程是油气开采的一种工程作业过程，是油气井增产，注水井增注的重要工艺措施和有效技术，尤其在低渗透油气田开采中，压裂工程具有十分重要的作用。在压裂工程中把具有一定粘弹性的液体通过高压压入地层，这种粘弹性的液体称为压裂液。将压裂液在高压作用下压入地下，压裂液中的破胶剂会使压裂液破胶，形成具有一定几何尺寸与导流能力的流体，可大幅度增加油气流动性与产量。目前，国内外储层改造压裂液主要有水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液、清洁压裂液，其中水基压裂液应用最广泛，在水基压裂液的多种添加剂中稠化剂是决定其悬砂、布砂的最主要因素。

现有的稠化剂主要包括：(1)天然植物胶及其衍生物，如胍胶、田箐胶、羟丙基胍胶、改性魔芋胶等。其主要优点是增稠能力强，携沙性好，缺点是破胶后残渣含量高，产生树枝状纤维粘附于裂缝面表面，不利于或阻碍油气流通。(2)纤维素衍生物，如羟甲基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素等。其优点是溶解性好，粘度随其浓度增加而迅速增加，有良好的粘结性，其缺点是对盐敏感，热稳定性差及配伍性很差等。(3)合成水溶性聚合物，如聚丙烯酰胺、甲叉基聚丙烯酰胺、羧甲基聚丙烯酰胺等。其优点是增稠能力强，破胶性能好，残渣含量低，其缺点是耐温性抗盐性差，剪切稳定性差，高压泵送时发生严重降解。

为了克服上述稠化剂的缺点，专利申请201310132122.1中提供了一种聚丙烯酰胺纳米复合压裂液，采用聚丙烯酰胺与纳米无机相经原位聚合复合方法制备聚丙烯酰胺纳米复合材料，形成压裂液稠化剂，成功解决了单纯聚丙烯酰胺共聚物压裂液或单纯添加纳米无机颗粒压裂液所产生的高温不稳定、持久稳定性差、易高温降解及纳米分散性与抗环境性差的缺点。然而，研究表明，该压裂液的耐温性和携沙性能尚需进一步提高，并且其破胶后得到的破胶液为微米尺寸，比较适合常规的油气储层。

目前，低渗透、超低渗透与致密油气及非常规油气储层约占我国油气总储量的70％。这类储层特点是孔隙、喉道及裂隙等结构极其复杂，微细孔喉孔道在储层占比更高，该微细孔喉尺寸主要为几十纳米至几微米尺度分布，因此通常被称为“纳-微米孔喉孔道”，其中赋存的油气主要呈连续状或块状分布。由于现有压裂液的助剂及其分散相尺寸主要为微米尺度，即使在储层裂缝破胶后，也仍以微米尺度为主，因此，难以进入上述“纳-微米孔喉孔道”，更难以在致密油气层建立油气开采所必需的“注采工艺体系”。

为了解决上述问题，也有部分研发人员尝试将纳米材料加入到压裂液中，形成纳米复合压裂液。但是，由于现有纳米材料并不能很好地分散于压裂液中，所以，如果该纳米复合压裂液在破胶后，仍为微米尺度体系，依然难以驱动微细孔喉孔道内的残余油，并不能实现油气增产或持续增产。

发明内容

本发明提供了一种纳米复合压裂液及其制备方法和应用，通过结构调整剂和纳米复合稠化剂之间的相互作用，并配合以其它助排剂、有机交联剂等组分，使该纳米复合压裂液在地层条件下原位破胶，通过纳米成核相分离过程形成多尺度纳米复合胶束，从而可顺利进入多尺度的“纳-微米孔喉孔道”，产生超低的多相界面张力、驱油及封堵多功能效应，提高油气注采效率。

本发明首先提供一种纳米复合压裂液，包括如下重量份的组分：