CN103805156A - 改性胍胶压裂液及其制备方法和应用 - Google Patents

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蒋廷学
张保平
陈作
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Abstract

本发明涉及一种改性胍胶压裂液及其制备方法和应用，所述压裂液中包含纳米材料，所述的纳米材料种类包括MgC2O4、Al(OH)3、γ-Al2O3、SiO2、TiO2和ZnO；所述纳米材料的粒径为1～100nm，比表面积为9～550m2/g；胍胶为羟丙基胍胶（HPG）和羧甲基羟丙基胍胶（CMHPG），质量分数为0.1～1.5％。本发明所采用的纳米材料和分散助剂均为无毒，对环境友好材料，不造成二次污染；将纳米材料预先分散在分散助剂中，有利于超细纳米粉体材料在油田现场应用过程中的运输与操作；所述分散方法简单，现场操作性强，在低渗透油气田勘探开发中高温深井的压裂增产改造中具有广阔的应用前景。

Description

改性胍胶压裂液及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及胍胶压裂液领域，具体涉及一种含有纳米材料的改性胍胶压裂液及其制备方法和应用。
背景技术
压裂液是储层改造增产过程中，所用的液体。性能好的压裂液应满足以下要求：黏度高、摩阻低、滤失量少、对地层无伤害、原料来源广、成本低、配制简单等。
胍胶聚合物分子上具有丰富的羟基团，具有良好的水溶性和可交联特性，是国内外油气田普遍使用的压裂增稠剂。胍胶压裂液体系的应用比例达90%以上。
但近年来国际市场胍胶资源趋紧，价格持续大幅上升，有效降低胍胶增稠剂的使用量和寻求胍胶替代品已成为目前的研究热点。纳米材料缔合胍胶压裂液体系的研发是一种发展趋势。纳米材料奇异的表面性能可有效降低胍胶的使用量，提高胍胶压裂液的耐温性能。
目前，纳米材料在改性胍胶压裂液体系中的分散方法以及纳米材料在改性胍胶压裂液体系中的应用目前国内还未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种改性胍胶压裂液，将纳米粒子分散于胍胶压裂液中，避免超细纳米粒子引起的粉尘问题，同时使得超细纳米粒子在水基压裂液中得到高度分散，对于纳米材料在水基压裂液体系中的应用具有重要的理论意义和实际应用价值。
本发明针对上述技术分析，提供了一种纳米材料在胍胶压裂液体系中的分散方法，该分散方法简单，现场操作性强，在低渗透油气田勘探开发中高温深井的压裂增产改造中具有广阔的应用前景。
本发明提供了一种改性胍胶压裂液，所述包括胍胶、分散助剂和纳米材料。
所述胍胶为羟丙基胍胶（HPG）和/或羧甲基羟丙基胍胶（CMHPG）。
所述改性胍胶压裂液中羟丙基胍胶（HPG）和/或羧甲基羟丙基胍胶（CMHPG）的重量含量为0.1-1.5％。
所述改性胍胶压裂液中分散助剂的重量含量为0.1-20%。
所述分散助剂为通式CnH2n-1(OH)3所示的三元醇，其中n为3-6中的整数，优选丙三醇。
所述纳米材料为选自以下物质中的至少一种：纳米MgC2O4、纳米Al(OH)3、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米TiO2或纳米ZnO粉体。
所述纳米材料的优选粒径为1～100nm，比表面积为9～550m2/g的纳米材料。
本发明还提供了一种纳米材料在改性胍胶压裂液体系中的分散方法：将纳米材料加入到分散助剂中进行搅拌，然后加入所述胍胶中继续搅拌，得到含有纳米材料的改性胍胶压裂液。
本发明还提供了一种所述的改性胍胶压裂液在深井油气井中压裂开采中的应用。
本发明的有益效果：
1)所采用的纳米材料和分散助剂均为无毒，对环境友好材料，不造成二次污染；
2)将纳米材料预先分散在分散助剂中，避免粉尘现象，解决了超细纳米材料自团聚问题，有利于超细纳米粉体材料在油田现场应用过程中的运输与操作；
3)所述分散方法简单，现场操作性强，在低渗透油气田勘探开发中高温深井的压裂增产改造中具有广阔的应用前景。
具体实施方式
以下结合实施例对本发明进行详细说明，但本发明并不限于以下实施例。
实施例1
含有纳米MgC2O4的改性胍胶压裂液的制备方法：将自制纳米MgC2O4粉体加入到丙三醇中，磁力搅拌30分钟，然后加入50ml改性胍胶压裂液水溶液，继续搅拌30分钟，得到具有良好分散性的纳米MgC2O4缔合改性胍胶压裂液体系。所述纳米MgC2O4粒径为11.8nm，比表面积为88.33m2/g。
实施例2
含有纳米Al(OH)3的改性胍胶压裂液制备方法：将自制纳米Al(OH)3加入到丙三醇中，磁力搅拌30分钟，然后加入50ml胍胶水溶液，继续搅拌30分钟，得到具有良好分散性的纳米Al(OH)3缔合改性胍胶压裂液体系。所述纳米Al(OH)3粒径为37.8nm，比表面积为9.59m2/g。
实施例3
含有纳米γ-Al2O3的改性胍胶压裂液的制备方法：将自制纳米Al(OH)3加入到丙三醇中，磁力搅拌30分钟，然后加入50ml胍胶水溶液，继续搅拌30分钟，得到具有良好分散性的纳米γ-Al2O3缔合改性胍胶压裂液体系。所述纳米γ-Al2O3粒径为18.7nm，比表面积为370.49m2/g。
实施例4
含有纳米SiO2的改性胍胶压裂液的制备方法：将自制纳米SiO2加入到水溶性丙三醇中，磁力搅拌30分钟，然后加入50ml胍胶水溶液，继续搅拌30分钟，得到具有良好分散性的纳米SiO2缔合改性胍胶压裂液体系。所述纳米SiO2粒径为0.8nm，比表面积为533.55m2/g。
实施例5
含有纳米TiO2的改性胍胶压裂液的制备方法：将自制纳米TiO2和商品TiO2分别加入到丙三醇中，磁力搅拌30分钟，然后加入50ml胍胶水溶液，继续搅拌30分钟，得到具有良好分散性的纳米TiO2缔合改性胍胶压裂液体系。所述自制纳米TiO2粒径为10.8nm，比表面积为304.71m2/g；商品TiO2粒径为45.6nm，比表面积为14.74m2/g。
实施例6
含有纳米ZnO的改性胍胶压裂液的制备方法：将自制纳米ZnO和商品ZnO分别加入到水溶性丙三醇中，磁力搅拌30分钟，然后分别加入50ml改性胍胶压裂液水溶液，继续搅拌30分钟，得到具有良好分散性的纳米ZnO缔合改性胍胶压裂液体系。所述自制纳米ZnO粒径为10.5nm，比表面积为64.18m2/g；商品ZnO粒径为23.6nm，比表面积为30.41m2/g。

Claims (10)

1.一种改性胍胶压裂液，其包括胍胶、分散助剂和纳米材料。
2.根据权利要求1所述的压裂液，其特征在于，所述胍胶为羟丙基胍胶和/或羧甲基羟丙基胍胶。
3.根据权利要求2所述的压裂液，其特征在于，所述改性胍胶压裂液中羟丙基胍胶和/或羧甲基羟丙基胍胶的重量含量为0.1-1.5%。
4.根据权利要求1所述的压裂液，其特征在于，所述改性胍胶压裂液中分散助剂的重量含量为0.1-20%。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的压裂液，其特征在于，所述分散助剂为通式CnH2n-1(OH)3所示的三元醇，其中n为3-6中的整数。
6.根据权利要求5所述的压裂液，其特征在于，所述分散助剂为丙三醇。
7.根据权利要求1-4中任一项所述的压裂液，其特征在于，所述纳米材料为选自以下物质中的至少一种：纳米MgC2O4、纳米Al(OH)3、纳米Al2O3、纳米SiO2、纳米TiO2或纳米ZnO粉体。
8.根据权利要求7所述的压裂液，其特征在于，所述纳米材料的优选粒径为1～100nm，比表面积为9～550m2/g的纳米材料。
9.一种根据权利要求1-8中任一项所述的改性胍胶压裂液的制备方法，包括：将所述纳米材料加入到分散助剂中进行搅拌，然后加入所述胍胶中继续搅拌，得到含有纳米材料的改性胍胶压裂液。
10.一种根据权利要求1-8中任一项所述的改性胍胶压裂液在深井油气井中压裂开采中的应用。
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