本發(fā)明屬于石油開采領(lǐng)域中的非常規(guī)油氣開采
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液。
背景技術(shù)：
：非常規(guī)天然氣資源包括頁巖氣、致密砂巖氣等，目前非常規(guī)油氣資源已經(jīng)在全球能源結(jié)構(gòu)中扮演著重要角色。非常規(guī)油氣資源的儲層物性一般較差，具有低孔隙度、低滲透率、低孔喉半徑等物性特征，油氣的流動阻力較常規(guī)油氣藏大的多。水力壓裂技術(shù)應用于頁巖氣和致密氣等非常規(guī)油氣藏的開采會產(chǎn)生水敏、儲層污染等一系列問題，而且水資源匱乏也是制約水力壓裂的重要因素。液態(tài)二氧化碳壓裂是一種新型的非常規(guī)天然氣藏儲層改造技術(shù)。與常規(guī)水力壓裂相比，液態(tài)二氧化碳壓裂液具有高返排、對儲層污染小、防止黏土礦物水化膨脹等諸多優(yōu)點。因此，液態(tài)二氧化碳壓裂能夠提高非常規(guī)油氣儲層導流能力，但液態(tài)二氧化碳壓裂液存在摩阻高、粘度低等問題。在常規(guī)的水力壓裂液體系中，水作為強極性溶劑，能夠溶解眾多常規(guī)的增粘劑以及其他水力壓裂液常用的添加劑。而在液態(tài)二氧化碳壓裂液體系中，完全沒有水分子的存在，液態(tài)二氧化碳作為非極性溶劑，并不能夠溶解水力壓裂液常用的添加劑，納米纖維作為一種添加劑在水基壓裂液中可以提高攜砂性能，但是在液態(tài)二氧化碳壓裂液中分散性差，這是由于二氧化碳較低的密度和粘度造成的。因此，急需研發(fā)出含有合適添加劑的液態(tài)二氧化碳壓裂液，包括分散性好的納米復合纖維，提高攜砂效果，以克服現(xiàn)有的液態(tài)二氧化碳壓裂液存在的摩阻高、粘度低等問題。技術(shù)實現(xiàn)要素：為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液。該壓裂液具有摩阻低、粘度高等特點。為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液，以所述納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，其包括92.4％～98.95％的液態(tài)二 氧化碳，以及余量的增粘劑、輔助溶劑和納米復合纖維；其中，所述納米復合纖維包括聚合物/無機離子納米復合纖維、聚合物/碳納米管納米復合纖維和聚合物/層狀填料納米復合纖維等中的一種或幾種的組合。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述納米復合纖維的纖維表面和端面的納米顆粒以40～50nm(即每兩個納米顆粒之間的距離)均勻分散。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述納米復合纖維的納米顆粒直徑為5-50nm，納米顆粒的添加量為所述聚合物總質(zhì)量的8～12％。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述納米復合纖維的長度為0.3～0.6cm，直徑為1.0～300μm，更優(yōu)選的直徑為2.0～100μm。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述納米復合纖維為聚合物/蒙脫土納米復合纖維和/或聚合物/石墨納米復合纖維。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述聚合物/蒙脫土納米復合纖維是通過以下方法制備得到的：將蒙脫土水溶液與十六烷基三甲基氯化銨在硅烷偶聯(lián)劑作用下反應，得到有機蒙脫土；將所述有機蒙脫土與聚合物共混擠出，得到粒料；將所述粒料進行紡絲，得到所述的聚合物/蒙脫土納米復合纖維。在上述的聚合物/蒙脫土納米復合纖維的制備方法中，各步驟的處理溫度和壓力等條件均是本領(lǐng)域常規(guī)的，可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)實際情況進行調(diào)控。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述納米復合纖維中的聚合物包括聚酰胺或聚甲基丙烯酸甲酯。在本發(fā)明中，所述的聚合物/無機離子納米復合纖維、聚合物/碳納米管納米復合纖維和聚合物/層狀填料納米復合纖維，例如聚合物/石墨納米復合纖維等，可以通過本領(lǐng)域常規(guī)的方法制備得到，例如依次進行共混、紡絲等步驟。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，以所述納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，所述納米復合纖維的含量為0.05％～0.1％。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述增粘劑為高度氟化的丙烯酸酯與部分磺化的苯乙烯的嵌段共聚物。該嵌段共聚物的具體組成及制備方法可以參考以下文獻：Z.H.Huang,C.M.Shi,J.H.Xu,KilicandE.J.Beckman:Maromolecules Vol.33(2000),p.5437。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，以所述納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，所述增粘劑的含量為0.5％～2.5％。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，所述輔助溶劑包括鏈狀烷烴、芳烴、不飽和烴和環(huán)烷烴等中的一種或幾種的組合。在上述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液中，優(yōu)選地，以所述納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，所述輔助溶劑的含量為0.5％～5％。本發(fā)明提供的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液具有降阻作用，其降阻率是液態(tài)二氧化碳壓裂液的20％～40％，能夠有效降低施工管柱中的摩阻；此外，其中的納米復合纖維均勻分散在壓裂液中，能夠形成纖維網(wǎng)絡，并優(yōu)選配合高度氟化的丙烯酸酯與部分磺化的苯乙烯的嵌段共聚物作為增粘劑，提高了壓裂液的粘度以及攜砂性能，并且改變了沉降方式，減慢了支撐劑的沉降速率；同時具有耐溫耐剪切的優(yōu)點。該壓裂液尤其適用于低滲特低滲油氣藏、頁巖氣藏等非常規(guī)油氣藏。附圖說明圖1為實施例1及比較例1中配制的壓裂液阻力系數(shù)隨流速的變化圖；圖2為實施例2及比較例1中配制的壓裂液阻力系數(shù)隨流速的變化圖。具體實施方式為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，現(xiàn)對本發(fā)明的技術(shù)方案進行以下詳細說明，但不能理解為對本發(fā)明的可實施范圍的限定。以本發(fā)明提供的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，其可以由0.5％～2.5％的增粘劑、0.5％～5％的輔助溶劑、0.05％～0.1％納米復合纖維及液態(tài)二氧化碳余量(即92.4％～98.95％)組成；其中，所述納米復合纖維包括聚合物/無機離子納米復合纖維、聚合物/碳納米管納米復合纖維和聚合物/層狀填料納米復合纖維等中的一種或幾種的組合。該納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液可以由以下方法制備得到：使所述增粘劑、輔助溶劑和納米復合纖維溶解于所述液態(tài)二氧化碳中，得到所述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液。下面列舉一些具體實施例和比較例來對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細說明。實施例1本實施例提供了一種納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液，以該納米復合纖維液態(tài) 二氧化碳壓裂液的總重量為基準，其由2％的增粘劑、5％的輔助溶劑、0.05％的納米復合纖維以及92.95％的液態(tài)二氧化碳組成，其中，所述增粘劑為高度氟化的丙烯酸酯與部分磺化的苯乙烯的嵌段共聚物(該嵌段共聚物的具體組成及制備方法參考以下文獻：Z.H.Huang,C.M.Shi,J.H.Xu,KilicandE.J.Beckman:MaromoleculesVol.33(2000),p.5437)，所述輔助溶劑為煤油，所述納米復合纖維為聚合物/蒙脫土納米復合纖維。所述聚合物/蒙脫土納米復合纖維是通過以下方法制備得到的：將蒙脫土水溶液與十六烷基三甲基氯化銨在硅烷偶聯(lián)劑作用下反應，得到有機蒙脫土；將所述有機蒙脫土與聚合物共混擠出，得到粒料；將所述粒料進行紡絲，得到所述的聚合物/蒙脫土納米復合纖維；各步驟的處理溫度和壓力等條件均是本領(lǐng)域常規(guī)的，例如參照文獻：李曉燕、李曉春等，尼龍66/蒙脫土復合材料的制備和性能[J]高分子材料科學與工程，2014.30(6):164-169。所述納米復合纖維中的聚合物為聚酰胺。所述納米復合纖維的長度為0.3～0.6cm，直徑為2.0～100μm。所述納米復合纖維的納米顆粒直徑為5-50nm，納米顆粒的添加量為所述聚合物總質(zhì)量的10％。所述納米復合纖維的纖維表面和端面的納米顆粒以40～50nm(即每兩個納米顆粒之間的距離)均勻分散。該納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液是由以下方法制備得到：將液態(tài)二氧化碳加熱至10℃，加壓至20Mpa，按照上述的配比取所述增粘劑、輔助溶劑、納米復合纖維通過密閉注入設備添加至所述液態(tài)二氧化碳中，攪拌溶解，配制成所述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液。實施例2本實施例提供了一種納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液，以該納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，其由2％的增粘劑、5％的輔助溶劑、0.1％的納米復合纖維以及92.9％的液態(tài)二氧化碳組成，其中，所述增粘劑為高度氟化的丙烯酸酯與部分磺化的苯乙烯的嵌段共聚物(同實施例1)，所述輔助溶劑為煤油，所述納米復合纖維為聚合物/蒙脫土納米復合纖維(同實施例1)。該納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液是由以下方法制備得到：將液態(tài)二氧化碳加 熱至10℃，加壓至20Mpa，按照上述的配比取所述增粘劑、輔助溶劑、納米復合纖維通過密閉注入設備添加至所述液態(tài)二氧化碳中，攪拌溶解，配制成所述的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液。比較例1本比較例提供了一種液態(tài)二氧化碳壓裂液，以該液態(tài)二氧化碳壓裂液的總重量為基準，其由2％的增粘劑、5％的輔助溶劑以及93％的液態(tài)二氧化碳組成，其中，所述增粘劑為高度氟化的丙烯酸酯與部分磺化的苯乙烯的嵌段共聚物(同實施例1)，所述輔助溶劑為煤油。該液態(tài)二氧化碳壓裂液是由以下方法制備得到：將液態(tài)二氧化碳加熱至10℃，加壓至20Mpa，按照上述的配比取所述增粘劑、輔助溶劑通過密閉注入設備添加至所述液態(tài)二氧化碳中，攪拌溶解，配制成所述的液態(tài)二氧化碳壓裂液。測試例1對實施例1、2和比較例1制備的壓裂液的摩阻進行測試。實驗的流速為1m/s、1.5m/s、2m/s、2.5m/s、3m/s，采用的管徑為4mm。結(jié)果參見圖1和圖2。由圖1、2可知，實施例1、2制備的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液的摩阻相對比較例1制備的液態(tài)二氧化碳壓裂液的摩阻較低。測試例2將實施例1、2及比較例1制備的壓裂液通入密閉反應釜中，分別添加5％砂比的支撐劑，所用支撐劑為BinyangCeramics生產(chǎn)的粒徑為40/70目的陶粒，其密度為1.65g/cm3，常溫下攪拌后，使支撐劑浮起，記錄5％砂比支撐劑沉降速率。按照同樣的方法分別添加單粒支撐劑，并記錄單粒支撐劑沉降速率。結(jié)果參見表1。表1支撐劑沉降速率比較實施例1實施例2比較例1單粒支撐劑沉降速率cm/s10.789.3112.525％砂比支撐劑沉降速率cm/s12.3611.2414.81由表1可以看出，實施例1、2制備的納米復合纖維液態(tài)二氧化碳壓裂液，相較于比較例1制備的液態(tài)二氧化碳壓裂液，粘度更高、攜砂性能更佳，減慢了支撐劑的沉降速率。當前第1頁1 2 3