[發明專利]一種納米填料支撐劑

在審

• 申請號: 201711208974.9
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108048070A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 熊鷹;熊帆
• 申請（專利權）人: 重慶長江造型材料（集團）股份有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C09K8/88;C08F212/08;C08F212/12;C08F220/14;C08F212/36;C08F220/18;C08F232/06;C08F2/44
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 王典彪

本發明涉及有機高分子材料領域，具體涉及一種納米填料支撐劑，按質量份數計，包括以下原料：100份單體、0.2～3份引發劑、0.2～20份增韌劑、0.1～5份改性納米填料、0.05～2份無機分散劑、0.05～4份有機分散劑、0.2～4份表面活性劑和100～300份去離子水。本技術方案適用于深井壓裂，可有效提高油、氣產量。

技術領域

本發明涉及有機高分子材料領域，具體涉及一種納米填料支撐劑。

背景技術

支撐劑是一種常用于壓裂施工的材料，例如在石油開采的過程中就常用到支撐劑。將支撐劑填充到低滲透礦床的巖層裂縫中，進行高閉合壓裂處理，以支撐裂縫不因應力釋放而閉合，讓油、氣從裂縫通道中匯集而出，從而保持油、氣的高導流能力，增加油、氣產量，延長油、氣井服務年限，提高采油、氣經濟效益。

目前國內外壓裂工藝所用的支撐劑主要以石英砂和陶粒為主，其中石英砂因為價廉而成為目前常用的支撐劑，然而這種支撐劑存在以下缺陷：比重較大，在壓裂過程中傳輸支撐劑時流體粘度大、泵壓高、能耗大；圓度及球度低，表面不光滑，對設備的磨損嚴重。

申請號為201410181659.1的中國專利公開了一種聚苯乙烯支撐劑，根據質量份數，原料包括：100份單體、0.11～8份引發劑、2～10份無機分散劑、2～7份有機分散劑、0.2～1份補強劑、200～500份去離子水、0.8～3份表面活性劑；單體為苯乙烯或苯乙烯、二乙烯苯的混合物；單體中二乙烯苯的質量小于或等于苯乙烯質量的60％。該技術方案具有比重低、無靜電等優點。

然而上述技術方案還存在以下缺陷：其補強劑處理過程工藝復雜、費時較長，能耗高；且上述支撐劑的強度不夠高，不能用于深井壓裂中；在深度較高、閉合壓力較大的情況下，支撐劑容易破碎，產生大量的碎片，這些碎片在裂縫中遷移并堵塞流動通道，大大降低裂縫的導流能力，減少油、氣產量。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度的納米填料支撐劑，適用于深井壓裂，可有效提高油、氣產量。

為達到上述目的，本發明的基礎方案如下：一種納米填料支撐劑，按質量份數計，包括以下原料：100份單體、0.2～3份引發劑、0.2～20份增韌劑、0.1～5份改性納米填料、0.05～2份無機分散劑、0.05～4份有機分散劑、0.2～4份表面活性劑和100～300份去離子水。

上述技術方案的工作原理和有益效果在于：

單體和引發劑發生自由基聚合反應，生成強度較高的高分子聚合物；

增韌劑通過共聚改性改變生成的高分子聚合物的分子骨架，增強其韌性，從而提高聚合物的抗沖擊性；

改性納米填料通過電子耦合作用填充在高分子聚合物之間的間隙里，既作為補強劑提高支撐劑的強度，又可以減少高分子聚合物內部支鏈的活動空間使其玻璃化溫度增加，同時改性后的納米填料可以更加均勻地分散到高分子聚合物之間，使得最終制得的支撐劑中納米填料分布均勻，強度更高；

無機分散劑粒度均勻、比表面積大，活性高，可以吸附在單體液滴表面起機械阻隔作用，防止單體液滴粘結，進一步提高單體聚合程度；

有機分散劑可以降低單體液滴的界面張力，使單體液滴的分散程度更高，也可以增加聚合介質的粘度，阻礙單體液滴之間的碰撞粘結，同時還可以在單體液滴的表面形成保護膜防止液滴凝聚，提高單體聚合程度；

表面活性劑有良好的表面活性，可以進一步降低液滴的表面張力，使得液滴更容易分散均勻，而不至于粘結成塊；

采用本技術方案的原料制得的支撐劑結構均勻程度高，內部的高分子聚合物之間的間隙小，玻璃化溫度高，支撐劑強度高，可以承受較大的閉合壓力，很好地適用于深井壓裂，有效提高油、氣產量；同時補強劑的處理工藝簡單，省時省耗，可操控性強。