本發(fā)明涉及一種油田壓裂用的納米延遲破膠劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
壓裂液在壓裂施工完畢后，在裂縫閉合應(yīng)力作用下，壓裂液濾失形成濾餅，使得裂縫中聚合物濃度大幅增加，在低濃度的破膠劑下很難徹底破膠，對裂縫的導(dǎo)流能力產(chǎn)生嚴(yán)重傷害。如果加入過量的破膠劑，又會(huì)使得壓裂液在壓裂施工中破膠，導(dǎo)致井筒脫砂。破膠劑濃度較低又會(huì)導(dǎo)致破膠不徹底，裂縫倒流能力較低。因此，壓裂液必須要能夠同時(shí)具有較好的攜砂性能以及徹底破膠性能。
為了同時(shí)滿足壓裂施工時(shí)壓裂液有效的攜砂以及徹底破膠返排，石油工程師們開發(fā)出了膠囊破膠劑。膠囊破膠劑就是在常規(guī)的過硫酸銨破膠劑外面包裹一層石蠟包衣，防止在壓裂施工中釋放。當(dāng)壓裂施工完畢后，在地層閉合壓力作用下，脆性的石蠟包衣破裂釋放出包裹的破膠劑，從而達(dá)到破膠的目的。由于膠囊破膠劑在壓裂施工過程中不會(huì)提前釋放，要到壓裂施工完畢后，裂縫閉合時(shí)在閉合應(yīng)力作用下才會(huì)釋放出來，因此，可以實(shí)現(xiàn)延遲破膠的目的。在壓裂施工時(shí)可以采用較高濃度的膠囊破膠劑，既能滿足壓裂施工時(shí)攜砂性能的要求，又能滿足壓裂完畢徹底破膠返排的要求。
雖然目前的膠囊破膠劑已經(jīng)實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用，但仍然存在一些問題。膠囊破膠劑在裂縫閉合壓力下只有部分能夠破裂。壓裂液在裂縫閉合時(shí)濃縮形成濾餅，膠囊破膠劑嵌入濾餅中或者嵌入巖石中，囊壁不能有效的破裂，破膠劑不能有效的釋放。膠囊破膠劑的囊殼有一定的破裂壓力和熔點(diǎn)，在高溫高壓下，囊壁的石蠟可能會(huì)提前熔化或者破裂，因此，在高溫高壓下受到一定的限制。此外，由于囊衣的不完整性，導(dǎo)致破膠劑提前釋放。
因此，本發(fā)明采用納米介孔材料來制備納米延遲破膠劑。介孔材料是一種孔道直徑大于2nm而且小于50nm的一種多孔材料，由于介孔材料具有豐富的骨架結(jié)構(gòu)以及孔道結(jié)構(gòu)，具有較大的比表面積，因而被廣泛地應(yīng)用到催化、吸附、分離、藥物釋放等領(lǐng)域。本發(fā)明將破膠劑載入到介孔材料的介孔孔道中，在壓裂施工中，破膠劑從納米材料的介孔孔道中緩慢釋放出來，從而實(shí)現(xiàn)延緩破膠的目的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的：為了實(shí)現(xiàn)壓裂施工中延遲破膠的目的，并克服常規(guī)膠囊延遲破膠劑釋放不徹底的問題，本發(fā)明特提供了一種基于介孔材料的納米延遲破膠劑及其制備方法。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案。
納米延遲破膠劑采用納米介孔二氧化硅作為載體，將破膠劑載入到介孔孔道中制備而成。
納米延遲破膠劑的制備包括以下步驟：(1)將0.3g三甲基十六烷基溴化銨加入到80ml去離子水中，并加入0.175ml2mol.l-1的naoh溶液，攪拌并升溫至80℃，然后滴加1～1.2ml四乙氧基硅烷，滴加完后再攪拌反應(yīng)2h，離心分離并用鹽酸的乙醇溶液除去三甲基十六烷基溴化銨，即得到納米介孔二氧化硅；(2)將1g納米介孔二氧化硅分散于20ml去離子水中，然后加入0.2～1g破膠劑遮光攪拌24h，將破膠劑載入納米二氧化硅的介孔孔道中，離心并用乙醇洗滌得到納米延遲破膠劑。
納米介孔二氧化硅粒徑為10～300nm，介孔孔道直徑為2～4nm。
破膠劑載入到介孔二氧化硅的介孔孔道中，有效含量為5～10％，包埋率為85～95％。
載入的破膠劑可以是過硫酸銨、過硫酸鉀、亞硫酸氫鈉、亞硫酸鈉、三乙醇胺中的至少一種；
破膠劑從納米二氧化硅的介孔孔道中緩慢擴(kuò)散釋放，從而實(shí)現(xiàn)延遲破膠。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：
(1)納米延遲破膠劑具有較好的緩慢釋放性能，能夠?qū)崿F(xiàn)延遲破膠；
(2)納米延遲破膠劑具有良好的機(jī)械穩(wěn)定性以及化學(xué)穩(wěn)定性；
(3)納米延遲破膠劑具有納米尺寸，能夠進(jìn)入到壓裂形成的微裂縫中，能夠更好的破膠。
(4)納米延遲破膠劑是通過破膠劑在介孔孔道中緩慢擴(kuò)散釋放實(shí)現(xiàn)延遲破膠，破膠劑釋放更加徹底。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明。
實(shí)施例1
一、納米延遲破膠劑的制備
(1)將0.3g三甲基十六烷基溴化銨加入到80ml去離子水中，并加入0.175ml2mol.l-1的naoh溶液，攪拌并升溫至80℃，然后滴加1.2ml四乙氧基硅烷，滴加完后再攪拌反應(yīng)2h，離心分離并用鹽酸的乙醇溶液除去三甲基十六烷基溴化銨，即得到納米介孔二氧化硅；
(2)將1g納米介孔二氧化硅分散于20ml去離子水中，然后加入0.2g過硫酸銨攪拌24h，將過硫酸銨載入納米二氧化硅的介孔孔道中，離心并用乙醇洗滌得到納米延遲破膠劑。
二、納米延遲破膠劑的延遲破膠能力
配置兩份胍膠壓裂液，原始粘度均為150mpa.s，在其中一份中加入0.5％的納米延遲破膠劑，另一份壓裂液中直接加入過硫酸銨破膠劑，80℃條件下進(jìn)行破膠實(shí)驗(yàn)。1h后加入納米延遲破膠劑的壓裂液粘度保留率仍為60％以上，而直接加入過硫酸酸銨的壓裂液，徹底破膠，粘度小于5mpa.s。
實(shí)施例2
(1)將0.3g三甲基十六烷基溴化銨加入到80ml去離子水中，并加入0.175mlnaoh溶液(2mol/l)，攪拌并升溫至80℃，然后滴加1.2ml四乙氧基硅烷，滴加完后再攪拌反應(yīng)2h，離心分離并用鹽酸的乙醇溶液除去三甲基十六烷基溴化銨，即得到納米介孔二氧化硅；
(2)將1g納米介孔二氧化硅分散于20ml去離子水中，然后加入0.5g亞硫酸氫鈉攪拌24h，將亞硫酸氫鈉載入納米二氧化硅的介孔孔道中，離心并用乙醇洗滌得到納米延遲破膠劑。
二、納米延遲破膠劑的延遲破膠能力
配置兩份胍膠壓裂液，原始粘度均為150mpa.s，兩份壓裂液中都加入0.1％的過硫酸銨。在一份中加入0.5％的納米延遲破膠劑，另一份中直接加入亞硫酸氫鈉破膠劑，40℃條件下進(jìn)行破膠實(shí)驗(yàn)。1h后加入納米延遲破膠劑的壓裂液粘度保留率仍為80％以上，而直接加入亞硫酸氫鈉的壓裂液，粘度保留率僅為20％。