CN115612477A - 一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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CN115612477A CN202211342437.4A CN202211342437A CN115612477A CN 115612477 A CN115612477 A CN 115612477A CN 202211342437 A CN202211342437 A CN 202211342437A CN 115612477 A CN115612477 A CN 115612477A
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杨晓武
张康
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Abstract

本发明公开了一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂及其制备方法和应用，属于油田开采中压裂液破胶剂的技术领域。所述制备方法包括将有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水、十六烷基三甲基溴化铵搅拌均匀，得到混合溶液；向所述混合溶液中加入酸性水溶液进行第一次pH值调节，得到硅水凝胶；后加入破胶剂，再加入碱性水溶液进行第二次pH值调节，得到凝胶；所述凝胶浸泡于疏水改性剂中进行改性，后干燥处理并使用球磨机粉碎，得到二氧化硅气凝胶负载破胶剂。所述制备方法制得的二氧化硅气凝胶负载破胶剂作为油田开采中的压裂液破胶剂。解决了现有缓释破胶剂包裹层厚度难以控制的问题，同时在低渗油层有良好的缓释效果，提高了稳定性和安全性。

Description

一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于油田开采中压裂液破胶剂技术领域，具体涉及一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂及其制备方法和应用。
背景技术
破胶剂是油气田压裂施工过程中决定压裂施工能否顺利进行的关键，在压裂施工后期需要将由于交联反应而形成高粘度冻胶的压裂液破胶水化返排出地层，避免因堵塞裂缝的孔隙吼道，使油气渗流面积减少而导致压裂失败。破胶剂的剂量过小会导致使用时破胶不彻底还需进行酸洗等操作，破胶剂剂量过大会导致压裂过程过早水化导致砂堵。延缓释放破胶剂可以有效避免在施工前期压裂液的过早破胶而造成地层污染同时在施工后期快速释放降低压裂液黏度使其破胶水化。
缓释破胶剂的包覆原理有物理法和化学法两种，物理法为机械包裹如喷涂，此方法对设备有极高的要求且工艺复杂所用材料难降解成本高昂，化学法有原位聚合法、悬浮聚合法等，此操作流程简单可有效包覆破胶剂，但由于包覆材料的物化特性，即目前存在的囊衣材料主要有聚乙烯醇、聚酯酰胺、聚丙烯酰胺等，但高分子材料在高温下会溶解导致破胶剂提前释放，阻碍压裂液返排，以及缓释破胶剂包裹层即囊衣的厚度难以控制，无法满足油田井作业时间长延长破胶时间和地层的环境要求。另外，传统破胶剂缓释过程中的稳定性低，机械包裹破胶剂的制作工艺难，成本高缺陷。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂及其制备方法和应用，利用无机气凝胶代替传统高分子材料，提高破胶剂缓释过程中的稳定性，降低制备工艺的难度及成本，满足各类油井作业需求，解决了现有缓释破胶剂包裹层厚度难以控制的问题。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
本发明提供了一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂的制备方法，包括以下步骤：
S1：将有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水、十六烷基三甲基溴化铵搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：向所述混合溶液中加入酸性水溶液进行第一次pH值调节，得到硅水凝胶；后加入破胶剂，再加入碱性水溶液进行第二次pH值调节，得到凝胶；
S3：所述凝胶浸泡于疏水改性剂中进行改性，后干燥处理并使用球磨机粉碎，得到二氧化硅气凝胶负载破胶剂。
本发明进一步，所述S1中，所述有机硅烷偶联剂为正硅酸乙酯或正硅酸丁酯中的一种；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、环己烷或正己烷中的一种。
本发明进一步，所述S1中，所述有机硅烷偶联剂、有机溶剂和去离子水的质量比为1：(6～9)：(4～5)。
本发明进一步，所述S1中，所述有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水的质量之和与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(20～40)：1。
本发明进一步，所述S2中，所述酸性水溶液为盐酸、硝酸、草酸、磷酸、柠檬酸中的一种；所述碱性水溶液为氨水、四甲基氢氧化铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种；所述破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸铵中的一种。
本发明进一步，所述S2中，所述混合溶液与破胶剂的质量比为(3～8)：1。
本发明进一步，所述S2中，所述酸性水溶液的浓度为0.3～0.6mol/L；所述第一次pH值为2～3；所述碱性水溶液的浓度为0.02～0.04mol/L；所述第二次pH值为6～7。
本发明进一步，所述S3中，所述疏水改性剂为有机氯硅烷与乙酸乙酯的复配溶液；所述有机氯硅烷与乙酸乙酯的质量比为1：(10～20)；
所述有机氯硅烷为正丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、异丙基二甲基氯硅烷、丙基二甲基氯硅烷中的一种。
本发明提供了一种根据任意一项所述的制备方法制得的二氧化硅气凝胶负载破胶剂。
根据所述的二氧化硅气凝胶负载破胶剂的应用，所述二氧化硅气凝胶负载破胶剂作为油田开采中的压裂液破胶剂。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明提供了一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂的制备方法，通过有机硅前驱体的聚合反应来形成完全无序的共价聚合物搭载过硫酸铵破胶剂制备，后通过干燥工艺除去凝胶内的液体，只留下二氧化硅网络搭载破胶剂，在油气井作业过程中挤压破碎缓慢释放破胶剂，解决了高分子材料在油气开采压裂液中缓释效果差，制备难度大，价格高昂的缺陷，提高了过硫酸铵破胶剂在压裂施工中的有效性、安全性和环保性，保证了压裂液施工能够安全顺利进行。
本发明所述制备方法制得的二氧化硅气凝胶负载破胶剂，其中，二氧化硅气凝胶具有的可控结构和可调孔径的特性，而纳米微孔可以有效阻止液体的入侵而导致的破胶剂提前释放。进一步，利用无机气凝胶代替传统高分子材料，提高破胶剂缓释过程中的稳定性，减弱了机械包裹破胶剂的制备方法中制作工艺难，成本高等缺陷。
本发明所制得的二氧化硅气凝胶负载破胶剂在油气开采过程中作为破胶剂使用，在在低渗油层有良好的缓释效果且稳定性高，无机气凝胶的特性满足油田井作业时间长延长破胶时间和地层的环境要求。
附图说明
图1为本发明实施例1中二氧化硅气凝胶缓释破胶剂的扫描电镜图；
图2为本发明实施例1中二氧化硅气凝胶缓释破胶剂压裂液黏度曲线图；
图3为本发明实施例1中二氧化硅气凝胶缓释破胶剂在60℃下压力与黏度的关系曲线图；
图4为本发明实施例1中二氧化硅气凝胶缓释破胶剂温度与黏度的关系曲线图。
具体实施方式
为使本领域技术人员可了解本发明的特点及效果，以下谨就说明书及权利要求书中提及的术语及用语进行一般性的说明及定义。除非另有指明，否则文中使用的所有技术及科学上的字词，均为本领域技术人员对于本发明所了解的通常意义，当有冲突情形时，应以本说明书的定义为准。
本文描述和公开的理论或机制，无论是对或错，均不应以任何方式限制本发明的范围，即本发明内容可以在不为任何特定的理论或机制所限制的情况下实施。
本文中，所有以数值范围或百分比范围形式界定的特征如数值、数量、含量与浓度仅是为了简洁及方便。据此，数值范围或百分比范围的描述应视为已涵盖且具体公开所有可能的次级范围及范围内的个别数值(包括整数与分数)。
本文中，若无特别说明，“包含”、“包括”、“含有”、“具有”或类似用语涵盖了“由……组成”和“主要由……组成”的意思，例如“A包含a”涵盖了“A包含a和其他”和“A仅包含a”的意思。
本文中，为使描述简洁，未对各个实施方案或实施例中的各个技术特征的所有可能的组合都进行描述。因此，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，各个实施方案或实施例中的各个技术特征可以进行任意的组合，所有可能的组合都应当认为是本说明书记载的范围。
本发明提供了一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂及其制备方法和应用。
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
下列实施例中使用本领域常规的仪器设备。下列实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。下列实施例中使用各种原料，除非另作说明，都使用常规市售产品，其规格为本领域常规规格。在本发明的说明书以及下述实施例中，如没有特别说明，“％”都表示重量百分比，“份”都表示重量份，比例都表示重量比。
本发明公开了一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂的制备方法，包括以下步骤：
S1:将有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水混合均匀，配置初制溶液；其中，所述有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水的质量比为1:(6～9):(4～5)；
S2:向初制溶液中加入十六烷基三甲基氯化铵，常温下聚合反应30min，得到混合溶液；所述初制溶液的质量是十六烷基三甲基溴化铵质量的20～40倍；
S3:向所述混合溶液中加入浓度为0.3～0.6mol/L的酸性水溶液，第一次调节pH值为2～3，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；
S4:向所述硅水凝胶中加入破胶剂并混合均匀后加入浓度为0.02～0.04mol/L的碱性水溶液，第二次调节pH值为6～7，继续搅拌30min，得到凝胶；其中，所述混合溶液的质量是破胶剂质量的3～8倍；
S5:将所得凝胶浸泡在疏水改性剂，50℃电热鼓风干燥箱放置24～48h进行疏水化改性；
S6:倾倒改性液，将疏水改性后的凝胶干燥后使用球磨机粉碎为颗粒得到二氧化硅气凝胶。
作为可选方案，所述有机硅烷偶联剂为正硅酸乙酯或正硅酸丁酯中的一种；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、环己烷或正己烷中的一种；所述酸性水溶液为盐酸、硝酸、草酸、磷酸、柠檬酸中的一种；所述碱性水溶液为氨水、四甲基氢氧化铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种；所述破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸铵中的一种。
作为可选方案，所述疏水改性剂为有机氯硅烷与乙酸乙酯的复配溶液；所述有机氯硅烷与乙酸乙酯的质量比为1：(10～20)；所述有机氯硅烷为正丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、异丙基二甲基氯硅烷、丙基二甲基氯硅烷中的一种。
作为可选方案，所述干燥处理为常压干燥、冷冻真空干燥、超临界干燥中的一种。
所述超临界干燥为超临界二氧化碳干燥，所述超临界二氧化碳干燥的压力为14～16MPa，干燥温度为40～60℃，干燥时间为12～48h，泄压速率为0.5～1.5MPa/h。
所述冷冻真空干燥的冷阱温度为-40～-85℃，真空度小于0.1kPa，干燥时间为10～48h。
所述常压干燥为阶梯常压干燥，所述阶梯常压干燥为干燥温度为35～40℃干燥时间为18～24h，干燥温度为70～80℃干燥时间为10～12h，干燥温度为90～100℃干燥时间为2～4h依次进行。
本发明制得的二氧化硅气凝胶负载破胶剂为无机气凝胶，在油气井作业中挤压破碎缓慢释放破胶剂，缓释效果好，稳定性好，可以满足各种油田井作业时间长延长破胶时间和地层的环境要求。
实施例1
将9.1g正硅酸乙酯、54.54g正己烷和36.36g去离子水混合均匀后，加入3.3g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.3mol/L硝酸水溶液，第一次调节pH值为2，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入12.5g过硫酸铵并混合均匀后加入0.02mol/L氨水溶液，第二次调节pH值为6，继续搅拌30min，得到凝胶；4.5g正丁基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置24h进行疏水化改性；倾倒改性液冷阱温度为-40℃真空度小于0.1kPa，干燥时间为10h后使用球磨机粉碎为颗粒得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例2
将8.9g正硅酸丁酯、54.95乙醇和36.22g去离子水混合均匀后，加入3.5g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.4mol/L柠檬酸水溶液，第一次调节pH值为3，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入16.5g过硫酸铵并混合均匀后加入0.03mol/L碳酸钠溶液，第二次调节pH值为7，继续搅拌30min，得到凝胶；5g三甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置26h进行疏水化改性；在35℃的电热鼓风干燥箱干燥18h，在70℃的电热鼓风干燥箱干燥10h，在90℃的电热鼓风干燥箱干燥2h后得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例3
将8.7g正硅酸乙酯、55.11g乙二醇和36.12g去离子水混合均匀后，加入3.7g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.5mol/L草酸水溶液，第一次调节pH值为2，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入18.5g硫酸铵并混合均匀后加入0.04mol/L碳酸氢钠溶液，第二次调节pH值为6，继续搅拌30min，得到凝胶；5.5g异丙基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置28h进行疏水化改性；倾倒改性液冷阱温度为-50℃真空度小于0.1kPa，干燥时间为24h后使用球磨机粉碎为颗粒得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例4
将8.6g正硅酸丁酯、55.54g环己烷和36.06g去离子水混合均匀后，加入3.9g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.6mol/L磷酸水溶液，第一次调节pH值为3，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入21.2g过硫酸钾并混合均匀后加入0.02mol/L四甲基氢氧化铵溶液，第二次调节pH值为6，继续搅拌30min，得到凝胶；6g丙基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置30h进行疏水化改性；将改性后硅凝胶放入超临界干燥釜体中，加入无水乙醇，注入液态二氧化碳将釜内压力调制14MPa，保持此压力下升高釜内温度至40℃，利用循环的超临界二氧化碳将硅凝胶环境中和凝胶内部的乙醇置换12h后乙醇废液排出，控制泄压速率为0.5MPa/h，至釜内压力降为常压，待釜内温度自然降至室温，取出二氧化硅气凝胶。得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例5
将8.4g正硅酸乙酯、55.76g乙醇和35.92g去离子水混合均匀后，加入4.3g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.5mol/L盐酸水溶液，第一次调节pH值为2，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入24.2g过硫酸钾并混合均匀后加入0.03mol/L碳酸钠溶液，第二次调节pH值为6，继续搅拌30min，得到凝胶；6.5g正丁基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置33h进行疏水化改性；在38℃的电热鼓风干燥箱干燥20h，在75℃的电热鼓风干燥箱干燥11h，在95℃的电热鼓风干燥箱干燥3h后得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例6
将8.1正硅酸丁酯、55.98g乙二醇和35.84g去离子水混合均匀后，加入4.5g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.4mol/L柠檬酸水溶液，第一次调节pH值为3，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入25.2g硫酸铵并混合均匀后加入0.04mol/L氨水溶液，第二次调节pH值为7，继续搅拌30min，得到凝胶；7g三甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置35h进行疏水化改性；将改性后硅凝胶放入超临界干燥釜体中，加入无水乙醇，注入液态二氧化碳将釜内压力调制16MPa，保持此压力下升高釜内温度至55℃，利用循环的超临界二氧化碳将硅凝胶环境中和凝胶内部的乙醇置换24h后乙醇废液排出，控制泄压速率为1.1MPa/h，至釜内压力降为常压，待釜内温度自然降至室温，取出二氧化硅气凝胶。得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例7
将7.9g正硅酸乙酯、56.12g正己烷和35.79g去离子水混合均匀后，加入4.6g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.5mol/L磷酸水溶液，第一次调节pH值为3，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入27.9g硫酸铵并混合均匀后加入0.02mol/L氢氧化钠溶液，第二次调节pH值为7，继续搅拌30min，得到凝胶；7.5g异丙基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置36h进行疏水化改性；倾倒改性液冷阱温度为-70℃真空度小于0.1kPa，干燥时间为38h后使用球磨机粉碎为颗粒得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例8
将7.6g正硅酸丁酯、56.44g环己烷和35.75g去离子水混合均匀后，加入4.7g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.6mol/L草酸水溶液，第一次调节pH值为3，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入29.1g硫酸铵并混合均匀后加入0.03mol/L碳酸钠溶液，第二次调节pH值为6，继续搅拌30min，得到凝胶；8g丙基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置41h进行疏水化改性；将改性后硅凝胶放入超临界干燥釜体中，加入无水乙醇，注入液态二氧化碳将釜内压力调制16MPa，保持此压力下升高釜内温度至60℃，利用循环的超临界二氧化碳将硅凝胶环境中和凝胶内部的乙醇置换48h后乙醇废液排出，控制泄压速率为1.5MPa/h，至釜内压力降为常压，待釜内温度自然降至室温，取出二氧化硅气凝胶。得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例9
将7.4g正硅酸乙酯、56.85g正己烷和35.72g去离子水混合均匀后，加入4.9g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.4mol/L盐酸水溶液，第一次调节pH值为2，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入31.1g硫酸铵并混合均匀后加入0.04mol/L四甲基氢氧化铵溶液，第二次调节pH值为7，继续搅拌30min，得到凝胶；9g三甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置45h进行疏水化改性；在40℃的电热鼓风干燥箱干燥24h，在80℃的电热鼓风干燥箱干燥12h，在100℃的电热鼓风干燥箱干燥4h后得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
实施例10
将7.1g正硅酸乙酯、57.14g乙二醇和35.71g去离子水混合均匀后，加入5g十六烷基三甲基氯化铵，常温反应30min；向所述混合溶液中加入0.6mol/L硝酸水溶液，第一次调节pH值为2，继续搅拌60min，得到硅水凝胶；向所述硅水凝胶中加入33.3g过硫酸钾并混合均匀后加入0.04mol/L氨水溶液，第二次调节pH值为7，继续搅拌30min，得到凝胶；10g正丁基二甲基氯硅烷加入90g乙酸乙酯中配置疏水改性剂溶液，将所得凝胶浸泡其中，50℃电热鼓风干燥箱放置48h进行疏水化改性；倾倒改性液冷阱温度为-85℃真空度小于0.1kPa，干燥时间为48h后使用球磨机粉碎为颗粒得到负载破胶剂的二氧化硅气凝胶。
为了表征所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂的结构，对实施例1中所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂样品使用扫描电镜对该样品的微观结构进观察。如图1所示，在3μm处可以观察到该样品存在较多孔隙结构，且存在堆积孔隙，表明该二氧化硅气凝胶负载破胶剂被成功制得。
为了表征所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂的性能，对实施例1中所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂样品进行压裂液缓释黏度与时间的测试，结果如图2所示。由图2可以看出，在60℃下进行测试时所合成的二氧化硅气凝胶负载破胶剂在注入压裂液后，随着时间的推移，压裂液黏度呈下降趋势，这是因为随着时间增长，该样品所负载的破胶剂逐渐缓释与压裂液进行反应，降低了压裂液黏度，表明该二氧化硅气凝胶负载破胶剂缓释效果明显。
为了表征所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂的性能，对实施例1中所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂样品进行压裂液缓释黏度与压力的测试，结果如图3所示。由图3可以看出，在60℃下进行测试时所合成的二氧化硅气凝胶负载破胶剂在注入压裂液后，随着压力的逐渐增大，压裂液黏度出现下降趋势，压力值在2～4MPa左右黏度明显降低，这是因为在压力作用下，该样品所负载的破胶剂逐渐缓释与压裂液进行反应，降低了压裂液黏度，表明该二氧化硅气凝胶负载破胶剂可应用在2～4MP油气井中用来降低压裂液黏度。
为了表征所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂的性能，对实施例1中所制备的二氧化硅气凝胶负载破胶剂样品进行压裂液缓释黏度与温度的测试，结果如图4所示。由图4可以看出，所合成的二氧化硅气凝胶负载破胶剂在注入压裂液后，随着温度的逐渐增大，压裂液黏度出现下降趋势，温度在50～70℃左右黏度明显降低，这是因为在温度的作用下，该样品所负载的破胶剂逐渐缓释与压裂液进行反应，降低了压裂液黏度，表明该二氧化硅气凝胶负载破胶剂可应用在50～70℃油气井中用来降低压裂液黏度。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种二氧化硅气凝胶负载破胶剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水、十六烷基三甲基溴化铵搅拌均匀，得到混合溶液；
S2：向所述混合溶液中加入酸性水溶液进行第一次pH值调节，得到硅水凝胶；后加入破胶剂，再加入碱性水溶液进行第二次pH值调节，得到凝胶；
S3：所述凝胶浸泡于疏水改性剂中进行改性，后干燥处理并使用球磨机粉碎，得到二氧化硅气凝胶负载破胶剂。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述有机硅烷偶联剂为正硅酸乙酯或正硅酸丁酯中的一种；所述有机溶剂为乙醇、乙二醇、环己烷或正己烷中的一种。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述有机硅烷偶联剂、有机溶剂和去离子水的质量比为1：(6～9)：(4～5)。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S1中，所述有机硅烷偶联剂，有机溶剂和去离子水的质量之和与十六烷基三甲基溴化铵的质量比为(20～40)：1。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述酸性水溶液为盐酸、硝酸、草酸、磷酸、柠檬酸中的一种；所述碱性水溶液为氨水、四甲基氢氧化铵、碳酸钠、碳酸氢钠中的一种；所述破胶剂为过硫酸铵、过硫酸钾、硫酸铵中的一种。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述混合溶液与破胶剂的质量比为(3～8)：1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S2中，所述酸性水溶液的浓度为0.3～0.6mol/L；所述第一次pH值为2～3；所述碱性水溶液的浓度为0.02～0.04mol/L；所述第二次pH值为6～7。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述S3中，所述疏水改性剂为有机氯硅烷与乙酸乙酯的复配溶液；所述有机氯硅烷与乙酸乙酯的质量比为1：(10～20)；
所述有机氯硅烷为正丁基二甲基氯硅烷、三甲基氯硅烷、异丙基二甲基氯硅烷、丙基二甲基氯硅烷中的一种。
9.一种根据权利要求1至8任意一项所述的制备方法制得的二氧化硅气凝胶负载破胶剂。
10.根据权利要求9所述的二氧化硅气凝胶负载破胶剂的应用，其特征在于，所述二氧化硅气凝胶负载破胶剂作为油田开采中的压裂液破胶剂。
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