一种聚丙烯酰胺纳米复合压裂液的制备方法

摘要

本发明采用聚丙烯酰胺与纳米无机相经原位聚合复合方法制备聚丙烯酰胺纳米复合材料，形成压裂液稠化剂。所述的纳米无机相，是有机长链插层剂与层状硅酸盐经插层反应后，与硝酸镁和硝酸铝混合所组成。该纳米无机相与丙烯酰胺单体、偶联剂、络合剂、引发剂、氧化剂、还原剂、助溶剂、助剂和去离子水构成悬浮液反应体系，然后经过聚合插层复合反应过程形成聚丙烯酰胺纳米复合材料。将质量分数0.25％的该聚丙烯酰胺纳米复合材料作为稠化剂，与质量分数0.20％的交联剂及质量分数0.20％的破胶剂与助剂组成压裂液体系，经170s^-1剪切速率，150℃温度下剪切70min，形成粘度大于50mPa.s的压裂液，可产生耐高温、抗剪切、低摩阻、破胶彻底及与地层流体配伍性好的特性。

主权项

一种聚丙烯酰胺纳米复合压裂液，其特征是由如下的质量份组成：所述的聚丙烯酰胺纳米复合材料稠化剂，按照如下的质量份组成：所述的一种聚丙烯酰胺纳米复合压裂液的稠化剂制备方法如下，氧化剂为过硫酸铵、还原剂为亚硫酸氢钠、引发剂为偶氮引发剂，丙烯酰胺单体和纳米无机相，通过水溶液聚合法制备而成；所述的纳米无机相制备方法为，首先，将100份层状硅酸盐与1～15份插层剂混合，将该混合物与水按质量份比例1∶(10～20)进行混合，然后进行剧烈搅拌，在80℃插层反应共计16小时，制成有机化的层状硅酸盐浆液；其次，采用共沉淀法，将工业级硝酸镁、硝酸铝、氢氧化钠、2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸(AMPS)、乙烯基三乙氧基硅烷(KH‑151)，在35℃条件下混合，进行反应得到含镁铝的水滑石无机相浆液；最后，将所制备的水滑石浆液按照等质量比加入有机化的层状硅酸盐浆液混合及在65℃反应4小时，再将该体系降温到至30℃制成用于本发明的纳米无机相；所述的一种聚丙烯酰胺纳米复合压裂液，其制备方法如下：在1000mL三口烧瓶中加入100～500份水，层状硅酸盐5～30份、表面活性剂2～10份，然后用0.1mol/L的盐酸调节pH值为5左右，在80℃水浴中进行插层反应12个小时。停止反应后待溶液温度降到室温时，在高速搅拌机5000r/min下加入0.1～10份的聚丙烯酰胺纳米复合材料稠化剂，继续搅拌30min，等到稠化剂全部溶解完全后，在加入0.5～10份的交联剂、1～10份的破胶剂、0.05～10份的粘土稳定剂、0.05～10份的杀菌剂、0.05～10份的工业产品助排剂，制得聚丙烯酰胺纳米复合压裂液，无机相分散相尺寸为20～25nm。