本發(fā)明屬于油氣田壓裂改造，具體涉及一種大位阻納米二氧化硅及其制備和使用方法。
背景技術(shù)：
1、隨著能源需求的不斷增長(zhǎng)和傳統(tǒng)油氣資源的逐漸減少，非常規(guī)油氣藏已成為我國(guó)油氣資源重要的接替領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)非常規(guī)油氣資源占探明可采儲(chǔ)量的40％以上，開發(fā)潛力巨大。水力壓裂技術(shù)是高效開發(fā)非常規(guī)儲(chǔ)層的關(guān)鍵技術(shù)手段。壓裂液具有傳遞壓力和攜帶支撐劑的作用，是水力壓裂的核心。國(guó)內(nèi)外學(xué)者針對(duì)水力壓裂中壓裂液導(dǎo)致的儲(chǔ)層傷害進(jìn)行了大量的研究工作，但主要都聚焦在水敏、水鎖、殘?jiān)鼈Φ确矫妫瑢?duì)于壓裂液中的稠化劑分子在巖石多孔介質(zhì)中的吸附滯留所造成的滲透率傷害關(guān)注較少。經(jīng)調(diào)研，室內(nèi)實(shí)驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際施工中壓裂液中的稠化劑在巖石多孔介質(zhì)中的吸附滯留是導(dǎo)致儲(chǔ)層傷害的重要原因。目前對(duì)于稠化劑在巖石多孔介質(zhì)中的吸附滯留機(jī)理和規(guī)律認(rèn)識(shí)不清，使得壓裂液中稠化劑的吸附滯留傷害得不到有效控制，制約著頁(yè)巖油氣、致密油氣等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)效果。
2、稠化劑是水溶性的高分子化合物，分子鏈上含有大量的親水基團(tuán)，與巖石表面有較強(qiáng)的吸附作用，會(huì)導(dǎo)致稠化劑在儲(chǔ)層中大量滯留無法排出，降低壓后通道的流動(dòng)能力，嚴(yán)重影響壓裂改造效果。返排階段，入井的稠化劑分子在破膠劑作用下被打碎為較小的分子，隨著流體在壓差作用下返排回地面。破膠后的稠化劑分子在流動(dòng)狀態(tài)下大多可保持線性結(jié)構(gòu)，容易通過微小孔道。但稠化劑分子一旦發(fā)生吸附附著在孔道的巖石壁面，由于分子間基團(tuán)的相互作用，分子鏈會(huì)纏繞形成大的分子團(tuán)，堵塞孔道。
3、現(xiàn)有技術(shù)如中國(guó)專利cn?102352233?a公開了一種低傷害小分子瓜膠壓裂液，其利用小分子瓜膠分子量較小的特點(diǎn)，在壓裂施工結(jié)束后稠化劑分子鏈被氧化劑打斷后形成更小的分子鏈，從而一方面可以減少胍膠的加入量，另一方面可以使得進(jìn)入地層的稠化劑分子盡可能的返排出地層，以減少對(duì)地層的傷害。但是，基于業(yè)內(nèi)對(duì)低滲致密儲(chǔ)層孔喉及流體特征的研究(參見《石油實(shí)驗(yàn)地質(zhì)》，2014年，36卷，第1期披露的“川西新場(chǎng)須四段致密砂巖儲(chǔ)層微觀孔喉與可動(dòng)流體變化特征”)、以及對(duì)聚合物吸附滯留規(guī)律的研究(參見《石油與天然氣化工》，2011年，40卷，第6期披露的“聚合物吸附滯留規(guī)律及性能變化研究”)，發(fā)現(xiàn)壓裂液在致密儲(chǔ)層中的傷害主要是因?yàn)楦叻肿泳垠w在巖石孔喉發(fā)生吸附作用，而導(dǎo)致巖石孔喉半徑減小，這是壓裂液在低滲儲(chǔ)層傷害的主要來源。因而，該技術(shù)雖然減少了高分子稠化劑-胍膠的加入量、并提高了其返排量，但是，其并不能破壞壓裂液中高分子化合物的稠化劑在儲(chǔ)層巖石上的吸附堵塞，亦就不能有效地降低巖石孔喉處吸附的高分子聚體的技術(shù)問題，從而不能有效地改善儲(chǔ)層的油氣滲透通道環(huán)境。因此，為促進(jìn)非常規(guī)油氣資源的高效開發(fā)，亟需解決稠化劑對(duì)儲(chǔ)層的傷害問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本發(fā)明的目的是提供一種大位阻納米二氧化硅及其制備和應(yīng)用方法，以克服上述技術(shù)缺陷。
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
3、本發(fā)明首先公開了一種大位阻納米二氧化硅，按重量份計(jì)，包括以下組分：納米二氧化硅8～15份，內(nèi)層改性劑1～3份，外層改性劑8～17份。
4、作為優(yōu)選，所述納米二氧化硅的粒徑為3～10nm。
5、作為一種優(yōu)選方案，所述內(nèi)層改性劑為二甲氧基苯基甲基硅烷。
6、作為本發(fā)明的又一優(yōu)選方案，所述外層改性劑為2，5-二羥基-1，4-苯喹酮、糖類多羥基化合物中的一種或其混合物。
7、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述糖類多羥基化合物為葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、纖維二塘中的一種或幾種。
8、本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種大位阻納米二氧化硅的制備方法，包括以下步驟：
9、s1，將8～15重量份的納米二氧化硅放入反應(yīng)容器中，加入40～65重量份正己烷，攪拌至納米二氧化硅完全懸浮在正己烷中；
10、s2，然后加入1～3重量份的內(nèi)層改性劑，于室溫下攪拌反應(yīng)30～60min；
11、s3，再加入8～17重量份的外層改性劑，待滴加完畢后升溫至50～60℃，在攪拌條件下反應(yīng)60～70min；
12、s4，最后通過低壓旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)除去溶劑，用無水乙醇清洗三次，過濾并在90℃條件下干燥，得改性納米二氧化硅，即為目標(biāo)產(chǎn)物。
13、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，步驟s1中，攪拌速度為120-300r/min。
14、優(yōu)選地，內(nèi)層改性劑為二甲氧基苯基甲基硅烷。
15、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述內(nèi)層改性劑的滴加時(shí)間應(yīng)控制在5min內(nèi)。
16、優(yōu)選地，所述外層改性劑為2，5-二羥基-1，4-苯喹酮、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、纖維二塘中的一種或任意幾種以任意比例混合的混合物。
17、作為進(jìn)一步的優(yōu)選方案，所述外層改性劑的滴加時(shí)間應(yīng)控制在30min內(nèi)。
18、本發(fā)明進(jìn)一步公開了任一種所述的大位阻納米二氧化硅或由上述制備方法制備的大位阻納米二氧化硅的使用方法：將該大位阻納米二氧化硅與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施壓裂液一同注入地層，其中大位阻納米二氧化硅的用量為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施壓裂液質(zhì)量的0.05～0.1％。
19、采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明具有如下的有益效果：
20、1.本發(fā)明所制備的降低高分子化合物纏繞的大位阻納米二氧化硅，具有改變接觸角、改善稠化劑分子柔順性、破壞氫鍵、形成空間位阻占據(jù)吸附位點(diǎn)等作用，能夠促進(jìn)壓裂液的返排、顯著增加返排液中剩余聚合物濃度、有效降低聚合物在儲(chǔ)層的吸附滯留傷害，充分釋放壓后產(chǎn)能，明顯提升壓裂改造效果。
21、2.改變接觸角：改性后的納米二氧化硅即所述大位阻納米二氧化硅的親水性降低，接觸角測(cè)試結(jié)果表明，含改性納米二氧化硅的清水浸泡后的巖樣薄片接觸角增加30°以上。
22、3.改善分子柔順性：稠化劑分子因其分子間存在氫鍵作用發(fā)生卷曲、纏繞成團(tuán)，導(dǎo)致破膠后水合半徑較大，容易堵塞改造后油氣流動(dòng)通道，改性納米二氧化硅即本發(fā)明所述大位阻納米二氧化硅能夠屏蔽分子間的氫鍵作用，增強(qiáng)破膠后稠化劑分子的柔順性，使其保持線性結(jié)構(gòu)，有效降低稠化劑水合半徑。
23、4.降低巖心傷害率：本發(fā)明所制備的大位阻納米二氧化硅能有效的降低稠化劑在巖石表面的附著，并避免其分子鏈的纏繞、聚集，保證通道具有較好流動(dòng)性，使破膠液對(duì)巖心的傷害率降低幅度達(dá)20％以上。
24、5.促進(jìn)返排作用：將本發(fā)明所提供的制備方法制備的大位阻納米二氧化硅進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，應(yīng)用井的最終返排率提升幅度為66.4％。
25、6.剩余聚合物濃度：與對(duì)比井比較結(jié)果顯示，常規(guī)聚合物壓裂液返排液中剩余聚合物平均濃度為960mg/l，含所制產(chǎn)品即大位阻納米二氧化硅的聚合物低傷害壓裂液返排液平均濃度為1488mg/l，提高了35.5％。
26、上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚的了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。
1.一種大位阻納米二氧化硅，其特征在于，按重量份計(jì)，包括以下組分：納米二氧化硅8～15份，內(nèi)層改性劑1～3份，外層改性劑8～17份。
2.如權(quán)利要求1所述的大位阻納米二氧化硅，其特征在于：所述納米二氧化硅的粒徑為3～10nm。
3.如權(quán)利要求1所述的大位阻納米二氧化硅，其特征在于：所述內(nèi)層改性劑為二甲氧基苯基甲基硅烷。
4.如權(quán)利要求1所述的大位阻納米二氧化硅，其特征在于：所述外層改性劑為2，5-二羥基-1，4-苯喹酮、糖類多羥基化合物中的一種或其混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的大位阻納米二氧化硅，其特征在于：所述糖類多羥基化合物為葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、纖維二塘中的一種或幾種。
6.一種大位阻納米二氧化硅的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
7.如權(quán)利要求6所述的大位阻納米二氧化硅的制備方法，其特征在于：所述步驟s2中，內(nèi)層改性劑為二甲氧基苯基甲基硅烷，且內(nèi)層改性劑的滴加時(shí)間應(yīng)控制在5min內(nèi)。
8.如權(quán)利要求6所述的大位阻納米二氧化硅的制備方法，其特征在于：所述步驟s3中，外層改性劑為2，5-二羥基-1，4-苯喹酮、葡萄糖、甘露糖、半乳糖、木糖、纖維二塘中的一種或任意幾種以任意比例混合的混合物。
9.如權(quán)利要求6所述的大位阻納米二氧化硅的制備方法，其特征在于：所述步驟s3中，外層改性劑的滴加時(shí)間應(yīng)控制在30min內(nèi)。
10.一種大位阻納米二氧化硅的應(yīng)用，包括權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的大位阻納米二氧化硅或由權(quán)利要求6-9任意一項(xiàng)所述制備方法制備的大位阻納米二氧化硅，其特征在于，所述使用方法為：將大位阻納米二氧化硅與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施壓裂液一同注入地層，其中大位阻納米二氧化硅的用量為現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施壓裂液質(zhì)量的0.05～0.1％。