[發(fā)明專利]一種離子交聯(lián)改性超低密度支撐劑及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201611256406.1
• 申請日: 2016-12-30
• 公開（公告）號: CN106753320B
• 公開（公告）日: 2020-05-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬睿;暴峰;高潔;陳凱悅;胡盼;徐莉;范金旭
• 申請（專利權(quán)）人: 中國地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 唐萬榮

本發(fā)明屬于石油、天然氣壓裂開采領(lǐng)域，具體涉及一種離子交聯(lián)改性超低密度支撐劑及其制備方法。所述制備方法為：將一價陽離子交換樹脂浸泡到含有二價陽離子或三價陽離子的水溶液中，攪拌的條件下進(jìn)行部分或全部離子交換，置換出鈉離子或氫離子從而得到離子交聯(lián)改性的超低密度支撐劑，所述二價陽離子為鎂離子、鈣離子、鋅離子、或鋇離子，所述三價陽離子為鋁離子或鐵離子。本發(fā)明所述制備方法工藝簡單、操作易控、成本低廉，適于推廣使用；制備所得的離子交聯(lián)改性的超低密度支撐劑，通過離子交換形成了化學(xué)交聯(lián)結(jié)構(gòu)，大大提高了聚合物分子鏈之間的相互作用，使得其機(jī)械強(qiáng)度顯著提高；同時還能阻止聚合物分子鏈的自由運(yùn)動，使其具有更高的熱穩(wěn)定性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于石油、天然氣壓裂開采領(lǐng)域，具體涉及一種離子交聯(lián)改性超低密度支撐劑及其制備方法。

背景技術(shù)

為了開發(fā)深層油、氣井，提高產(chǎn)量、壓裂工藝被廣泛使用。為了確保地下深層壓裂裂縫的有效撐開，合適的支撐劑是必須的，它可以增加底層的導(dǎo)流能力，提高油氣田的產(chǎn)量，是壓裂工藝應(yīng)用成敗的一個重要因素。理想的油氣井壓裂用支撐劑要求有高的攜帶能力，因此需要有低密度、高強(qiáng)度、高耐熱的性能。

然而目前可用支撐劑多為高密度的無機(jī)石英砂、陶粒和覆膜砂，使得相應(yīng)的壓裂液要采用高分子溶液，其密度大、成本高、造成地質(zhì)巖心的破壞導(dǎo)致巖心倒流能力的降低，還會對環(huán)境造成污染。為解決這些問題，清水壓裂技術(shù)越來越受到重視。清水壓裂是指在油氣田改造中，應(yīng)用在清水中加入減阻劑、活性劑、防膨劑等作為工作液進(jìn)行的水力壓裂作業(yè)。在清水壓裂過程中需要用到超低密度(接近水的密度)的支撐劑，最近也有不少關(guān)于純有機(jī)的超低密度支撐劑出現(xiàn)，但是與無機(jī)材料相比純有機(jī)的材料明顯存在抗壓強(qiáng)度和耐熱性不足的問題。因此，急需開發(fā)一種高強(qiáng)度、耐高溫改性的有機(jī)超低密度支撐劑。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，目的在于提供一種離子交聯(lián)改性的高強(qiáng)度、耐高溫超低密度石油壓裂支撐劑及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種離子交聯(lián)改性超低密度支撐劑的制備方法，包括如下步驟：將一價陽離子交換樹脂浸泡到含有二價陽離子或三價陽離子的水溶液中，攪拌的條件下進(jìn)行部分或全部離子交換，置換出鈉離子或氫離子從而得到離子交聯(lián)改性的超低密度支撐劑，所述二價陽離子為鎂離子、鈣離子、鋅離子、或鋇離子，所述三價陽離子為鋁離子或鐵離子。

上述方案中，所述一價陽離子交換樹脂為001x7鈉型陽離子交換樹脂、001x14鈉型陽離子交換樹脂、DL12鈉型陽離子交換樹脂、D001鈉型陽離子交換樹脂、DL-1H氫型陽離子交換樹脂和122氫型陽離子交換樹脂中的一種或幾種。

上述方案中，所述001x7鈉型陽離子交換樹脂的交換容量為4.5mmol/g，所述001x14鈉型陽離子交換樹脂的交換容量為3.6mmol/g，所述DL12鈉型陽離子交換樹脂的交換容量為4.0mmol/g，所述D001鈉型陽離子交換樹脂的交換容量為4.4mmol/g，所述DL-1H氫型陽離子交換樹脂的交換容量為4.5mmol/g，所述122氫型陽離子交換樹脂的交換容量為8mmol/g。

上述方案中，所述二價陽離子或三價陽離子來源于相應(yīng)的硝酸鹽或氯鹽。

上述方案中，所述離子交換的時間為0.5～24h。

上述方案中，所述部分或全部離子交換是指離子交換率為10～100％。

上述制備方法制備得到的超低密度支撐劑，所述超低密度支撐劑的視密度為1.25～1.80g/cm³，52MPa破碎率小于2.0％，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度超過250℃。

本發(fā)明的有益效果：