1.一种氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂在制备清洁压裂液中的应用,其特征在于:清洁压裂液包含:黏弹性表面活性剂含量0.5‑2 wt%、增黏剂含量0.5‑2 wt%、高效耐温剂含量0.01‑0.03 wt%、水含量95.97‑98.99 wt%;
所述黏弹性表面活性剂包括阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和两性离子表面活性剂中的任意一种;
所述阳离子表面活性剂为十六烷基二甲基苄基氯化铵、十六烷基三甲基氯化铵和十八烷基三甲基氯化铵的任意一种;所述阴离子表面活性剂为油酸钠、脂肪酸甲酯乙氧基化物磺酸盐和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠中的任意一种;所述两性离子表面活性剂为十六烷基羟丙基磺基甜菜碱、十八烷基羟丙基磺基甜菜碱和芥酸酰胺羟丙基磺基甜菜碱中的任意一种;
所述增黏剂为氯化钾、氯化钠、十二烷基硫酸钠、对甲苯磺酸钠和水杨酸钠中的任意一种;
氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂的制备方法,具体步骤如下:
S1:氧化石墨烯的制备;
S11:将石墨粉和NaNO3加入到大烧杯中,再缓慢地加入浓硫酸并用玻璃棒搅拌均匀,随后将烧杯置于冰水浴中,在电磁搅拌条件下缓慢地加入KMnO4;
S12:当KMnO4完全加入后,撤去冰水浴,并在水浴中控制温度在15‑20℃反应2‑3小时,再将水浴温度升高到40‑50℃继续反应30‑40分钟;
S13:在快速搅拌的条件下向烧杯中加入超纯水,并控制反应温度在90‑100℃反应20‑
30分钟后,再加入30% H2O2还原多余的KMnO4,直到反应混合液中无明显气泡逸出为止,此时反应混合物的颜色呈现亮黄金色,把反应混合物趁热过滤,并用超纯水洗涤数次后,真空
70‑80℃条件下干燥,获得的褐色固体粉末即为氧化石墨;
S14:取适量氧化石墨固体粉末置于烧杯中,溶于超纯水,再将烧杯置于超声波清洗仪中超声处理30‑40分钟后,静置,取上层清液,即可获得单层或者少数层的氧化石墨烯水溶液,将得到的溶液进行冷冻干燥即可得到蓬松絮状的氧化石墨烯;
S2:氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂的制备;
S21:称取氧化石墨烯和催化剂加入三口烧瓶中,首先将恒温磁力搅拌器的油温升至
60‑80℃,然后控制油浴温度并保持烧瓶内温相对恒定,将光气通过插入管缓慢均匀地通入到烧瓶中,以0.1‑0.15 L/min的速度通入20‑30min光气后停止,保温30‑40分钟,维持反应温度反应2‑2.5小时后,通入氮气赶出残留的光气和氯化氢,分离催化剂后经过蒸馏脱色得到氧化石墨烯酰氯中间体;
S22:在玻璃反应釜内加入氨基酸钠和超纯水,搅拌溶解后加入30 wt./% NaOH至体系pH为12.0±0.2;开启冷冻循环浴槽将体系温控降低至15.0±0.1℃后调节搅拌速率为600‑‑1
800r·min ,然后在2‑2.5h内逐渐添加氧化石墨烯酰氯中间体,通过调控30 wt./% NaOH溶液的滴加速率使体系pH为12.0±0.2,通过调控冷冻循环浴槽的启停控制体系温度为15.0±0.1℃,酰氯添加完毕后继续滴加NaOH溶液维持体系pH为12.0±0.2,并在15.0±0.1℃下反应3‑4小时,冷冻干燥得到氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂。
2.根据权利要求1所述的氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂在制备清洁压裂液中的应用,其特征在于:步骤S1中的石墨: NaNO3 : 浓硫酸: KMnO4 : 超纯水 : H2O2 :氧化石墨烯的重量比为20:10:50:7:100:10:12。
3.根据权利要求2所述的氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂在制备清洁压裂液中的应用,其特征在于:步骤S21中的催化剂为N,N‑二甲基甲酰胺。
4.根据权利要求3所述的氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂在制备清洁压裂液中的应用,其特征在于:步骤S2中的氧化石墨烯: N,N‑二甲基甲酰胺: 氧化石墨烯酰氯中间体: 氨基酸钠: 水: 高效耐温剂的比例为200: 1: 160: 80: 60: 110。
5.根据权利要求1所述的氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂在制备清洁压裂液中的应用,其特征在于:步骤S22中的氨基酸钠为谷氨酸钠、甘氨酸钠、丙氨酸钠中的任意一种。
6.根据权利要求1所述氨基酸‑氧化石墨烯基清洁压裂液高效耐温剂在制备清洁压裂液中的应用,其特征在于:所述清洁压裂液的配液方法如下:步骤1:将高效耐温剂与水通过超声仪充分混合,并将得到的分散液均分为等重量的两份;
步骤2:分别将黏弹性表面活性剂和增黏剂充分溶解于步骤1方法配置的等质量的两份溶液中;
步骤3:将两份溶液充分搅拌,混合均匀后得到氨基酸‑氧化石墨烯基耐高温清洁压裂液。