CN113717710A - 改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液，包括：0.01wt.％～0.1wt.％降阻剂，0.1wt.％助排剂，0.3wt.％黏土稳定剂，0.05wt.％～0.08wt.％疏水纳米颗粒。制备方法为：步骤1，向3L离子水中加入疏水纳米颗粒，并用超声波细胞粉碎机进行分散60min，重复3～5次，得到分散液；步骤2，向所述步骤1得到的分散液中加入降阻剂，得到混合液；步骤3，向所述步骤2制得的混合液中分别加入助排剂及黏土稳定剂，最终得到滑溜水压裂液。本发明的优点是：不仅更有效地进行储层改造，还能与压裂同时进行，节省了时间和施工成本。

Description

改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液及其制备方法
技术领域
本发明涉及地下能源开采技术领域，特别涉及一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液及其制备方法。
背景技术
作为重要的能源来源，地层中的煤层气、页岩气、页岩油等的储量非常大，其中煤层气主要以吸附态储存在0.5纳米左右的孔缝中，页岩气主要以吸附态储存在2～10纳米左右的孔缝中，在5℃～200℃的超致密煤岩、泥岩、页岩、砂岩、砾岩、碳酸盐岩、火成岩、油页岩等地下油气储层中，煤层气、页岩气、超致密储层油气、页岩油、油页岩油气储量也非常大，但是这些储层如不进行压裂产出的油气量有限甚至无法产出，因此，压裂成了提高产能的主要途径。
而在煤层气排水采气的过程中，通常出现水锁现象，不利于采气的顺利进行。现有技术中的解除水锁伤害的主要方法有以下几种：1、注干气或氮气，使圈闭带的水蒸发掉；2、酸化，但是酸液选择不当会进一步伤害；3、表面活性剂处理，降低界面张力。
发明内容
本发明针对现有技术存在对储层造成二次伤害，增加煤粉产出以及高成本的问题，提供了一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液及其制备方法。
为了实现以上发明目的，本发明采取的技术方案如下：
一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液，包括以下配方：
0.01wt.％～0.1wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.05wt.％～0.08wt.％疏水纳米颗粒。
作为优选，所述助排剂为多支化孪链两性表面活性剂；
作为优选，黏土稳定剂为季铵盐；
作为优选，疏水纳米颗粒为SiO2、TiO2、Al2O3的其中一种。
作为优选，所述纳米压裂液，包括以下配方：
0.01wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.05wt.％疏水纳米颗粒SiO2。
作为优选，所述纳米压裂液，包括以下配方：
0.05wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.06wt.％疏水纳米颗粒TiO2。
作为优选，所述纳米压裂液，包括以下配方：
0.1wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.08wt.％疏水纳米颗粒Al2O3。
本发明还公开了上述纳米压裂液的制备步骤：
步骤1，向3L离子水中加入疏水纳米颗粒，并用超声波细胞粉碎机进行分散60min，重复3～5次，得到分散液；
步骤2，向所述步骤1得到的分散液中加入降阻剂，得到混合液；
步骤3，向所述步骤2制得的混合液中分别加入助排剂及黏土稳定剂，最终得到滑溜水压裂液。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明结合储层的前期压裂改造，提出了在压裂液中添加吸附性超疏水纳米颗粒解除煤层气水锁伤害的新方法。该方法通过实验研究获得适用于矿场的压裂液新配方。本发明相对现有技术而言，不仅更有效地进行储层改造，还能与压裂同时进行，节省了时间和施工成本。
附图说明
图1是本发明实施例中未添加纳米颗粒的压裂液实验结果图。
图2是本发明实施例中添加纳米颗粒的压裂液实验结果图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下根据附图并列举实施例，对本发明做进一步详细说明。
实施例1
一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液，包括以下配方：
0.01wt.％降阻剂，降阻剂为GCY-1(来自河南油田分公司工程技术研究院)
0.1wt.％助排剂，所述助排剂为多支化孪链两性表面活性剂；
0.3wt.％黏土稳定剂，黏土稳定剂为季铵盐；
0.05wt.％疏水纳米颗粒，疏水纳米颗粒为SiO2。
上述纳米压裂液的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，向3L离子水中加入0.05wt.％的SiO2疏水纳米颗粒，并用超声波细胞粉碎机进行分散60min，重复3～5次，得到分散液；
步骤2，向所述步骤1得到的分散液中分别加入0.1wt.％的降阻剂GCY-1，得到混合液；
步骤3，向所述步骤2制得的混合液中分别加入0.1wt.％的助排剂及0.3wt.％的黏土稳定剂，最终得到滑溜水压裂液；
步骤4，将所述步骤3得到的压裂液注入饱和装置对岩心进行饱和。
实施例2
本实施例只针对实施例1的不同之处进行了说明，相同之处不再赘述；
一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液，包括以下配方：
0.05wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.06wt.％疏水纳米颗粒TiO2；
实施例3
本实施例只针对实施例1和2的不同之处进行了说明，相同之处不再赘述；
一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液，包括以下配方：
0.1wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.08wt.％疏水纳米颗粒Al2O3。
通过系统的实验手段进行压裂液配方的筛选和评价，得到可用于解除煤层气水锁伤害的最佳压裂液配方。实验条件如下：
温度：25℃
压力：101kpa
实验材料：SiO2、TiO2和Al2O3纳米颗粒，滑溜水压裂液，煤岩岩心若干
室内实验筛选吸附性和分散性平衡最好的疏水纳米颗粒TiO2，并通过室内实验进行压裂液配方研发，润湿性实验评价，得到最佳的纳米压裂液配方。将该配方应用于煤岩实验中，评价配方对解除水锁伤害的作用。
1、筛选纳米颗粒时主要通过对比同样固含量条件下不同纳米颗粒对润湿角的改变幅度。
主要实验过程为：首先进行岩心的初始润湿性测定，再配制添加不同纳米颗粒，相同浓度的压裂液，进行岩心的饱和-烘干-润湿角实验，对比不同纳米颗粒改变润湿性的程度。
本步骤筛选出后续实验使用的纳米颗粒种类为TiO2。
2、筛选颗粒固含量时主要寻找随着固含量增加润湿角不再发生改变的固含量浓度。
该步骤主要配制不同浓度的TNF压裂液，按照步骤1中的润湿性测定方法多次测定润湿角变化情况，筛选出润湿角不再变化的临界固含量浓度，即为最佳的TNF添加浓度。
3、最后通过离心机模拟排水采气的开发过程，对比纳米颗粒的加入对残余水饱和度的影响，进一步优化压裂液配方。
本部分实验主要通过离心机模拟排水采气过程，对比普通压裂液和纳米压裂液对排水采气过程后的残余水饱和度，验证并进一步优化纳米颗粒的最佳固含量浓度。实验设计500～2000r/min的离心速度，模拟不同的开发工作制度。用于离心的岩心使用添加不同浓度纳米颗粒的压裂液饱和，其中包括不添加纳米颗粒的压裂液饱和岩心作为对照组。将各个转速离心后残余水饱和度最低的岩心进行记录，最后对所有实验结果进行汇总分析，获得最佳的纳米颗粒固含量浓度范围为0.05～0.08％。
最终实验研究获得最佳的纳米压裂液配方为：
0.01wt.％～0.1wt.％降阻剂
0.1wt.％助排剂
0.3wt.％黏土稳定剂
0.05wt.％～0.08wt.％疏水纳米颗粒。
如图1和2所示，压裂液饱和离心得到的实验结果表明，相比普通滑溜水压裂液可有效降低煤岩中水分的排出压力，根据实验T2图谱结果可知煤岩岩心内剩余液体的量相比普通压裂液大幅度减少，尤其是介孔和微孔中的液体滞留量减少，这一结果表明本发明的压裂液配方处理后的煤岩储层更易于进行排水采气施工过程。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合，这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.一种改善储层内部孔喉表面性质的纳米压裂液，包括以下配方：
0.01wt.％～0.1wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.05wt.％～0.08wt.％疏水纳米颗粒。
2.根据权利要求1所述的纳米压裂液，其特征在于：疏水纳米颗粒为SiO2、TiO2、Al2O3的其中一种。
3.根据权利要求1所述的纳米压裂液，其特征在于：包括以下配方：
0.01wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.05wt.％疏水纳米颗粒SiO2。
4.根据权利要求1所述的纳米压裂液，其特征在于：所述纳米压裂液，包括以下配方：
0.05wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.06wt.％疏水纳米颗粒TiO2。
5.根据权利要求1所述的纳米压裂液，其特征在于，包括以下配方：
0.1wt.％降阻剂；
0.1wt.％助排剂；
0.3wt.％黏土稳定剂；
0.08％疏水纳米颗粒Al2O3。
6.根据权利要求1、2、4、5的其中一项所述的纳米压裂液，其特征在于：所述助排剂为多支化孪链两性表面活性剂。
7.根据权利要求1、2、4、5的其中一项所述的纳米压裂液，其特征在于：黏土稳定剂为季铵盐。
8.根据权利要求1、2、4、5的其中一项所述的纳米压裂液的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，向3L离子水中加入疏水纳米颗粒，并用超声波细胞粉碎机进行分散60min，重复3～5次，得到分散液；
步骤2，向所述步骤1得到的分散液中加入降阻剂，得到混合液；
步骤3，向所述步骤2制得的混合液中分别加入助排剂及黏土稳定剂，最终得到滑溜水压裂液。
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