[發(fā)明專利]一種自懸浮支撐劑及其制備方法

在審

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• 申請日: 2016-06-03
• 公開（公告）號: CN107459986A
• 公開（公告）日: 2017-12-12
• 發(fā)明（設計）人: 張鎖兵;趙夢云;蘇長明;蘇建政;張汝生;鄭承綱;崔佳;劉松;張艷;史愛萍;唐萍;王連生
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發(fā)研究院
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司11372
• 代理人: 桑勝梅

技術領域

本發(fā)明涉及石油開發(fā)領域，具體涉及一種自懸浮增黏型支撐劑及其制備方法。

背景技術

水力壓裂是油氣井增產、水井增注的重要措施，特別隨著低滲透油氣藏的大量開發(fā)，水力壓裂技術應用日趨廣泛。水力壓裂的原理是利用高于地層破裂壓力的泵注壓力，使得地層形成人造裂縫，并溝通天然裂縫，從而形成對地層流體或入井流體較高的導流能力，并最終大幅度提升油氣井產量或注水能力。

在這一技術中，壓裂支撐劑對壓后產生的人工裂縫的高導流能力發(fā)揮著重要作用。其作用原理是通過高黏度的壓裂液將支撐劑攜帶進入由于壓裂產生的人工裂縫，在停止壓裂泵注后，即使在井底壓力降低到小于地層閉合壓力時，由支撐劑起到支撐地層裂縫仍然保持開發(fā)狀態(tài)，從而使得井筒與地層深處仍保持較好的連通狀態(tài)，起到高導流通道的作用。

從20世紀50～60年代開始，先后出現(xiàn)了金屬、塑料、核桃殼、玻璃等材料制成的壓裂支撐劑，但由于其自身不可克服的缺陷導致已被淘汰。目前所使用的支撐劑主要是石英砂、陶粒和覆膜支撐劑。石英砂具有密度相對較低，且天然易得，價格低廉等優(yōu)勢，但由于承壓能力較差、易于破碎、圓度、球度和表面光潔度低等缺點，僅在淺井、低閉合壓力油氣層使用。對于埋藏較深油氣藏，由于地層壓力高,溫度也較高,主要使用高密度、高強度的陶粒支撐劑。特別是目前,埋藏更深、溫度更高的具有豐富儲量的低滲透油氣藏將是我國油氣田提升產量的主戰(zhàn)場。這就給高強度的壓裂支撐劑提供了更多的市場需求。

高強度的支撐劑，一般都具有較高的密度。在深井、超深井施工過程中，對攜帶支撐劑的壓裂液提出更高要求，特別是對壓裂用稠化劑的性能提出更苛刻要求，要求其具有更好的耐溫耐剪切能力、優(yōu)良的破膠效果。這就最終導致作業(yè)成本大幅上升，而且由于壓裂液返排性能差導致的滲流通道堵塞，降低了壓裂改造效果。

采用一種自懸浮支撐劑，即支撐劑利用本身特點就可以在清水中懸浮，無需添加常規(guī)壓裂過程中制備攜砂液所需要的增稠劑，同時也就省去了常規(guī)壓裂的配液程序和設備，縮短了整體施工時間，也降低了由于壓裂液返排差導致的對儲層的傷害以及作業(yè)成本。

現(xiàn)有技術中的支撐劑的工藝條件涉及多次升溫、降溫，且助劑大多為直接加入到骨料中，期望通過攪拌達到均勻狀態(tài)；同時，為了防止自懸浮支撐劑的結塊，需加入抗結塊劑，以及為了達到更優(yōu)效果需加入更多助劑，程序復雜。此外，現(xiàn)有的自懸浮支撐劑的生產方式能耗高、不能連續(xù)生產、產品容易固結成團，質量不穩(wěn)定；且有機物質會從表面脫落溶解在水中，導致水溶液黏度增高，同時溫度對其沉降時間有影響，溫度升高，沉降時間縮短。

因此，針對目前自懸浮支撐劑制備技術存在的問題，該領域仍有較大的改進提升余地。而性能優(yōu)良的自懸浮支撐劑研發(fā)，包括配方改進以及制備過程優(yōu)化，都無疑會對現(xiàn)有的水力壓裂技術在簡化水力壓裂操作、設備數(shù)量、生產安全，以及最終表現(xiàn)出的經濟和環(huán)境效益，都將產生重要影響。

發(fā)明內容

針對現(xiàn)有支撐劑及自懸浮支撐劑制備技術存在的缺點，本發(fā)明提供了一種增黏型自懸浮支撐劑及制備方法。本發(fā)明的增黏型自懸浮支撐劑在常溫條件下，能夠快速增黏(例如8min就可以在自來水中表現(xiàn)出較好的懸浮狀態(tài))，結構穩(wěn)定，在高溫和高礦化度水下也具有良好的增黏效果(例如，在溫度高于100℃的條件下，在水中仍具有良好的懸浮能力，且礦化度為5.0×10³mg/L的水樣對其自懸浮功能影響較小)。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種自懸浮支撐劑，包括：在經偶聯(lián)劑改性的支撐劑骨料上接枝水性增黏型高分子材料。

根據(jù)本發(fā)明的自懸浮支撐劑，通過硅烷偶聯(lián)劑的作用，在支撐劑骨料和水性增黏型高分子材料通過化學鍵連接起來，連接牢固，在使用過程中不會脫離，且水性增粘性高分子材料能夠遇水快速增黏。根據(jù)本發(fā)明的自懸浮支撐劑，能夠遇水快速增黏，自懸浮能力好，結構穩(wěn)定，在高溫和高礦化度的水中，也能夠實現(xiàn)自懸浮狀態(tài)。