[发明专利]一种压裂液用纳米复合交联剂及其制备方法

说明书

本发明公开一种压裂液用纳米复合交联剂及其制备方法，涉及油气开发压裂液技术领域；所述交联剂包括纳米碳量子点与金属离子合成的螯合物。本发明还公开压裂液用纳米复合交联剂的制备方法，包括以下步骤：步骤一：制备纳米碳量子点；步骤二：在制备的纳米碳量子点中加入金属离子的无机盐，反应1.5～3h，得到纳米交联剂。本发明采用纳米碳量子点和金属离子螯合而成的螯合物作为复合交联剂，解决了现有的压裂液交联剂成分复杂、配液复杂的问题。因为该交联剂的一个碳量子点上具有多个交联点位，同样的加量下能交联更多的胍胶分子链；且分散性更好，加之碳量子点本就对压裂液有补强的作用，从而使用该交联剂进行交联的胍胶压裂液，较现有的交联剂具有更好的抗温效果，能够达到180℃—200℃。

技术领域

本发明属于油气开发压裂液技术领域，具体涉及一种压裂液用纳米复合交联剂及其制备方法。

背景技术

压裂是油气开采的一种工程作业过程，是利用压力设备，在高压下把具有一定粘度的液体压入地下岩石裂缝的工艺，在压裂工艺中所采用的这种具有粘度的液体就是压裂液。压裂液在高压作用下进入地层岩石，使岩石产生破裂而出现裂缝，在压裂液中加入支撑剂材料可以支撑地下裂缝的张开状态，从而在停止泵送压裂液后形成一条明显张开的岩石裂缝，提高油气层的渗透率，增加油气通过裂缝通道的流量或产量。

现有技术的压裂液主要包括稠化剂、破胶剂、交联剂。交联剂作为压裂液体系中的一种重要添加剂，其性能对整个压裂液体系的交联过程具有重要的影响。现有技术中的交联剂通常由主剂、相转移催化剂、络合剂和交联促进剂组成，其成分复杂，交联过程复杂，操作繁琐，配液复杂，不易控制，对压裂施工的要求特别高。因此研发一种配液简单、操作简单额交联剂成为了压裂液研发使用的重点之一。

发明内容

本发明针对目前压裂液交联剂成分复杂、配液复杂的问题提供了一种压裂液用纳米复合交联剂，采用金属离子与纳米碳量子点螯合形成的螯合剂作为交联剂，其成分简单、配液简单。

本发明还公开了一种压裂液用纳米复合交联剂的制备方法，其制备方法简单，易于推广使用。

本发明的具体技术方案为：一种压裂液用纳米复合交联剂，所述交联剂包括纳米碳量子点与金属离子合成的螯合物，所述螯合物的结构表达式为：

其中M代表金属离子。

在上述技术方案中，所述交联剂采用纳米碳量子点和金属离子螯合而成的螯合物，因为该交联剂的一个碳量子点上具有多个交联点位，同样的加量下能交联更多的胍胶分子链；且分散性更好，加之碳量子点本就对压裂液有补强的作用，从而使用该交联剂进行交联的胍胶压裂液，较现有的交联剂具有更好的抗温效果，能够达到180℃—200℃。

进一步地，所述金属离子为锆离子、钛离子中的至少一种。

进一步地，所述纳米碳量子点为氮掺杂碳量子点。

本发明还公开了上述压裂液用纳米复合交联剂的制备方法，其具体包括以下步骤：

步骤一：制备纳米碳量子点；

步骤二：在制备的纳米碳量子点中加入金属离子的无机盐，反应1.5～3h，得到纳米交联剂。

进一步地，所述步骤一中，制备纳米碳量子点的具体步骤为：将有效浓度大于99.5％柠檬酸和有效浓度大于99.5％有机胺溶于去离子水中，得到混合溶液，并将混合溶液加热至180～250℃，反应4～8h，得到纳米碳量子点。

进一步地，所述有机胺为乙醇胺、乙二胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺、聚乙烯亚胺中的至少一种。

进一步地，所述柠檬酸与有机胺的质量比为1:0.5～1。

进一步地，所述金属离子与柠檬酸的摩尔比为1:1～5。