本发明涉及油气田开发技术领域，具体涉及一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法。
背景技术：
致密砂岩天然气(致密气)已成为全球非常规天然气资源勘探开发的重要领域，致密气在储量增长和能源供应方面正发挥着越来越重要的作用。然而在致密砂岩气藏的开发过程中，由于致密砂岩气藏储层具有低孔、低渗的独特工程地质特征，使得气相在储层中的流动通道狭窄，渗流阻力大，液-固界面及气-液界面的相互作用力大，水锁效应尤为突出。因此，水锁伤害是致密气层损害的核心问题，也是致密气开发的主要障碍。
选择离子型碳化物作为干化剂的主剂，但是由于在高温、高压、含水的致密气藏地层条件下，干化剂的活性较高而容易失去反应活性从而不能达到干化的目的。并且由于干化剂选择一般为纳米型粉体，但是纳米粉体在溶剂中容易团聚，分散性较差。为了解决团聚的问题通常采用分散性较好的溶剂如四氢呋喃，但是四氢呋喃具有较高的毒性，长期接触容易产生不利效果。并且将其用作溶剂时，容易造成污染。
技术实现要素：
本发明针对上述问题，提供一种分散性较好，不易发生团聚的纳米干化剂主剂，不需要采用四氢呋喃等溶剂，安全性高的致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法。
本发明采用的技术方案是：
一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，包括以下步骤：
步骤1：在惰性气氛保护条件下，采用高能球磨方法制备纳米碳化铝粉末；
步骤2：采用超临界co2溶解对步骤1得到的纳米碳化铝粉末进行纯化；
步骤3：将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠按摩尔比为1:3～5的比例混合改性；
步骤4：将步骤3得到的混合物在溶剂中混合，充分混合后即可得到所需纳米干化剂。
进一步的，所述步骤2得到的纳米碳化铝粉末在于和纳米乙醇钠混合后进行表面改性。
进一步的，所述改性过程如下：
将聚乙烯醇加入到无水乙醇中，在50℃条件下超声分散30min；然后加入纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠；超声分散2～3h，然后抽滤，干燥后即可得到所需改性后的纳米干化剂粉末。
进一步的，所述纳米干化剂和聚乙烯醇的质量比为1:0.05～0.1。
进一步的，所述步骤3混合后还需要加入协同剂，协同剂为碳酸钾。
进一步的，所述步骤1中铝粉和石墨粉的质量比为2～3:1。
进一步的，所述高能球磨参数如下：
转速为300rpm～500rpm，球磨时间为20～50h。
进一步的，所述步骤4中的混合采用超声分散，超声分散功率为50w，时间为2～3h。
进一步的，所述步骤4中分散载体为乙醇。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过高能球磨的方法制备纳米碳化铝粉末，得到的粉末形状均匀，大小合适；
(2)本发明将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠混合后进行表面改性，改性剂包覆在纳米碳化铝和乙醇钠表面，提高了其热稳定性，并且降低了其反应速率；
(3)本发明通过对纳米干化剂的制备方法并对其进行表面改性，提高了其在悬浮分散载体中的分散性，采用普通的分散载体如乙醇等，即可获得较好的分散性，不需要采用四氢呋喃等毒性较高的溶剂。
附图说明
图1为本发明方法的流程示意图。
图2为纳米碳化铝粉末纯化过程。
图3为纳米碳化铝粉末在超临界co2中的溶解度随温度和压力的变化。
图4为干化剂注入地层水反应后过滤剩余沉淀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
按照以下方法制备致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法：
步骤1：在惰性气氛保护条件下，采用高能球磨方法制备纳米碳化铝粉末；铝粉和石墨粉的质量比为2～3:1。高能球磨参数如下：
转速为300rpm～500rpm，球磨时间为20～50h。
步骤2：采用超临界co2溶解对步骤1得到的纳米碳化铝粉末进行纯化；由于球磨过程中纳米碳化铝的纯度较低，很容易掺杂有fe、mg等其他杂质。
得到的纳米碳化铝粉末在于和纳米乙醇钠混合之后进行表面改性。
步骤3：将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠按摩尔比为1:3～5的比例混合改性；
改性过程如下：
将聚乙烯醇加入到无水乙醇中，在50℃条件下超声分散30min；然后加入纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠；超声分散2～3h，然后抽滤，干燥后即可得到所需改性后的纳米干化剂粉末。纳米干化剂和聚乙烯醇的质量比为1:0.05～0.1。
步骤4：将步骤3得到的混合物在溶剂中混合，加入协同剂碳酸钾充分混合后即可得到所需纳米干化剂。此处溶剂采用乙醇即可。采用超声分散进行混合，超声分散功率为50w，时间为2～3h。
实施例1
按照以下方法制备致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法：
步骤1：在惰性气氛保护条件下，高能球磨方法制备纳米碳化铝粉；铝粉和石墨粉的质量比为2:1。球磨参数如下：
转速为300rpm，球磨时间为20h。
步骤2：采用超临界co2溶解对步骤1得到的纳米碳化铝粉末进行纯化。
步骤3：将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠按摩尔比为1:3的比例混合改性；
改性过程如下：
将聚乙烯醇加入到无水乙醇中，在50℃条件下超声分散30min；然后加入纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠；超声分散2h，然后抽滤，干燥后即可得到所需改性后的纳米干化剂粉末。纳米干化剂和聚乙烯醇的质量比为1:0.05。
步骤4：将步骤3得到的混合物在溶剂中混合，加入协同剂碳酸钾充分混合后即可得到所需纳米干化剂。此处溶剂采用乙醇即可。采用超声分散进行混合，超声分散功率为50w，时间为2h。
实施例2
按照以下方法制备致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法：
步骤1：在惰性气氛保护条件下，采用高能球磨方法制备纳米碳化铝粉；铝粉和石墨粉的质量比为3:1。球磨参数如下：
转速为400rpm，球磨时间为40h。
步骤2：采用超临界co2溶解对步骤1得到的纳米碳化铝粉末进行纯化。
步骤3：将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠按摩尔比为1:4的比例混合改性；
改性过程如下：
将聚乙烯醇加入到无水乙醇中，在50℃条件下超声分散30min；然后加入纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠；超声分散2h，然后抽滤，干燥后即可得到所需改性后的纳米干化剂粉末。纳米干化剂和聚乙烯醇的质量比为1:0.08。
步骤4：将步骤3得到的混合物在溶剂中混合，加入协同剂碳酸钾充分混合后即可得到所需纳米干化剂。此处溶剂采用乙醇即可。采用超声分散进行混合，超声分散功率为50w，时间为3h。
实施例3
按照以下方法制备致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法：
步骤1：在惰性气氛保护条件下，采用高能球磨方法制备纳米碳化铝粉；铝粉和石墨粉的质量比为3:1。球磨参数如下：
转速为500rpm，球磨时间为50h。
步骤2：采用超临界co2溶解对步骤1得到的纳米碳化铝粉末进行纯化。
步骤3：将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠按摩尔比为1:5的比例混合；
改性过程如下：
将聚乙烯醇加入到无水乙醇中，在50℃条件下超声分散30min；然后加入纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠；超声分散2h，然后抽滤，干燥后即可得到所需改性后的纳米干化剂粉末。纳米干化剂和聚乙烯醇的质量比为1:0.1。
步骤4：将步骤3得到的混合物在溶剂中混合，加入协同剂碳酸钾充分混合后即可得到所需纳米干化剂。此处溶剂采用乙醇即可。采用超声分散进行混合，超声分散功率为50w，时间为2h。
采用实施例2得到的干化剂溶液50ml，在80℃条件下，注入50ml地层水，反应60min后，过滤剩余沉淀0.08g，消耗的地层水为15ml，即30％。从上述结果可以看出，本发明得到的干化剂，干化效果较好，如图4所示。
本发明通过高能球磨方法制备纳米碳化铝粉末，得到的粉末形状均匀，大小合适；采用超临界co2溶解对纳米碳化铝粉末进行纯化，得到纯度高的符合要求的纳米碳化铝粉末(乙醇作为载体用超临界co2提纯，原仅用于有机物的提纯，而我们是在试验基础上开展的无机物的提纯研究)。将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠混合进行表面改性，改性剂包覆在纳米碳化铝和乙醇钠表面，提高了其热稳定性，并且降低了其反应速率；通过对纳米干化剂的制备方法并对其进行表面改性，提高了其在溶剂中的分散性，采用普通的溶剂如乙醇等，即可获得较好的分散性，不需要采用四氢呋喃等毒性较高的溶剂。
1.一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：在惰性气氛保护条件下，采用高能球磨方法制备纳米碳化铝粉末；
步骤2：采用超临界co2溶解对步骤1得到的纳米碳化铝粉末进行纯化；
步骤3：将纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠按摩尔比为1:3～5的比例混合改性；
步骤4：将步骤3得到的混合物在溶剂中混合，充分混合后即可得到所需纳米干化剂。
2.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤2得到的纳米碳化铝粉末在于和纳米乙醇钠混合后进行表面改性。
3.根据权利要求2所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述改性过程如下：
将聚乙烯醇加入到无水乙醇中，在50℃条件下超声分散30min；然后加入纳米碳化铝粉末和纳米乙醇钠；超声分散2～3h，然后抽滤，干燥后即可得到所需改性后的纳米干化剂粉末。
4.根据权利要求3所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述纳米干化剂和聚乙烯醇的质量比为1:0.05～0.1。
5.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤3混合后还需要加入协同剂，协同剂为碳酸钾。
6.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中铝粉和石墨粉的质量比为2～3:1。
7.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤1中高能球磨参数如下：
转速为300rpm～500rpm，球磨时间为20～50h。
8.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，首先采用磁力搅拌、乙醇作为分散载体分散球磨后得到的碳化铝粉末，乙醇和碳化铝粉末的摩尔比为3～5:1，其次充入5倍于乙醇摩尔数的co2气体并升压至8.0mpa、40℃以上在磁力搅拌下溶解碳化铝，静置1小时后让超临界co2流体通过纳米筛网短节喷射进入n2气环境，制成纳米级干化剂混合微粒。
9.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4中的混合采用超声分散，超声分散功率为50w，时间为2～3h。
10.根据权利要求1所述的一种致密气藏储层用高纯度改性纳米干化剂的制备方法，其特征在于，所述步骤4中分散载体为乙醇。
技术总结