[發明專利]氣懸砂劑、氣懸砂和氣懸砂劑、氣懸砂的制備方法及應用

有效

• 申請號: 202011291628.3
• 申請日: 2020-11-18
• 公開（公告）號: CN112094636B
• 公開（公告）日: 2021-01-19
• 發明（設計）人: 姚少全;李君勛
• 申請（專利權）人: 北京培康佳業技術發展有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 北京同輝知識產權代理事務所(普通合伙) 11357
• 代理人: 劉洪勛

本發明公開了一種用于油田壓裂用石英砂表面改性的氣懸砂劑、氣懸砂及其生產方法與應用，是在石英砂表面復合有改性作用的氣懸砂劑，所述氣懸砂劑是烷基二甲基胺乙內酯、乙二醇和無水乙醇，其中所述烷基二甲基胺乙內酯的分子式為C_nH_2n+1N⁺（CH₃）₂CH₂COO^?，式中n=12?16。是將烷基二甲基胺乙內酯、乙二醇、無水乙醇按比例混合均勻，制得氣懸砂劑；將氣懸砂劑加入作支撐劑的石英砂中，混合均勻得氣懸砂。該氣懸砂在油氣田壓裂增產中的應用。石英砂支撐劑運移更遠、分布更廣，可以有效改善石英砂支撐劑的運移與分布。制備方法操作簡單；組成成分中不含對環境有害組分，環境效益好。

技術領域

本發明涉及油氣田壓裂增產技術領域，尤其涉及一種油田壓裂用氣懸砂劑FloatX，通過對石英砂進行表面改性以使其能夠產生并吸附氣泡，實現石英砂懸浮的技術。

背景技術

隨著石油天然氣勘探開發的發展，油氣田增產離不開水力加砂壓裂技術，通過向地層中壓開的裂縫內注入支撐劑,在地層中可以形成多條長且擁有一定導流能力的填砂裂縫，最終實現油氣的增產。大位移水平井、密切割分段、高加砂強度(7.5t/m)是油氣田開發新趨勢，要求更高的懸砂、攜砂能力。

滑溜水壓裂液體系與傳統的凝膠壓裂液體系相比,具有高效和低成本的特點,因此在頁巖氣開發中得到廣泛應用。滑溜水壓裂液中主體是混砂水以及少量添加劑，添加劑包含降阻劑、表面活性劑、粘土穩定劑、殺菌劑等，添加劑主要為0.3‰-1.0‰體積濃度的聚丙烯酰胺。滑溜水因能夠產生更復雜、體積更大的裂縫網絡，增加儲層有效增產體積，是非常規頁巖氣儲層及其他致密油氣儲層改造技術應用最廣泛的壓裂液。由于滑溜水只含少量減阻劑，易反排，對地層傷害低，與瓜膠壓裂液相比，成本可降低40％-60％，經濟效益好。

但是，滑溜水壓裂液粘度低造成滑溜水的輸砂能力差，支撐劑沉降速度快，不能在裂縫中均勻鋪置和過早沉降，使裂縫的導流能力下降，造成脫砂。因此，施工時須使用大排量、大液量、大砂量、低砂比、小粒徑進行施工，這對泵設備的要求高。

為了延緩支撐劑顆粒的沉降，目前的一種做法是添加增稠劑提高壓裂液粘度，形成粘彈性流體。增稠劑本質上是表面活性劑，增稠原理是在溶液中形成膠束。在CN1389538A涉及的“壓裂地下巖層的方法”專利文獻，公開的粘彈性流體中，則是用烷基甜菜堿等兩性離子表面活性劑，以形成蠕蟲狀、棒狀、球狀膠束。通過添加甜菜堿等增稠劑提高壓裂液粘度形成粘彈性流體的方式，雖可延緩支撐劑沉降，但這種方式不僅增稠劑需求量大導致成本高，也由于粘度增加導致流動阻力增大所以返排時的功率消耗很大，不利于全部返排。為了平衡沉降和返排的矛盾，一般要求粘度在50-150mPa·s。

另一種做法是，提高支撐劑本身的自懸浮能力，是采用在支撐劑骨料上粘附有水溶性高分子材料：

比如CN104946233A，采用淀粉、植物膠、動物膠或海藻膠等天然高分子材料，或者聚丙烯酰胺、聚乙二醇等人工合成高分子材料，或者改性纖維素等半人工合成材料，砂比為12%時沉降速度為0.1cm.min^-1。

CN106832145A，則是在骨料顆粒外固化有疏水親氣涂層以吸附氮氣，通過在滑溜水中形成微小氣泡來提高自懸浮能力，疏水親氣乳液由含氟聚合物單體、高分子粘合劑、硅烷偶聯劑和表面活性劑組成，取得了較好的懸浮效果，但這種自懸浮支撐劑需要進行交聯反應，制備復雜成本較高，而且實際應用時還需要在滑溜水壓裂過程中伴注10～20％氮氣，增加了施工難度。

因此，研發一種懸浮能力強、生產工藝簡單的氣懸砂有重要的現實意義。

發明內容

針對現有技術存在的上述問題，本發明的目的在于提供一種氣懸砂劑，是通過對石英砂表面改性使其具有氣懸性能。