[發明專利]一種基于超分子彈性體的自聚性壓裂砂改性劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110288825.8
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN113025303B
• 公開（公告）日: 2022-10-14
• 發明（設計）人: 張貴才;李建達;葛際江;喬文麗;蔣平;裴海華
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: C09K8/68
• 分類號: C09K8/68;C09K8/88;C08G18/60
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 楊磊

本發明提供了一種基于超分子彈性體的自聚性壓裂砂改性劑及其制備方法。所述自聚性壓裂砂改性劑，由超分子彈性體10％?50％，增塑劑0.3％?4％和醇醚類助溶劑46％?89.7％在室溫下復配而成。該復配體系可以通過預涂敷的方式覆膜在壓裂砂表面，由壓裂液攜帶泵入地層。鑒于超分子彈性體本身具有自愈合特性，改性后的壓裂砂也因此具備自發聚集性能。壓裂液在地層溫度破膠后，改性壓裂砂接觸點處覆膜層中的超分子彈性體可以通過多重氫鍵作用形成可逆的物理交聯網絡結構，實現壓裂砂的自發聚集，進而有效抑制返排及生產過程中壓裂砂的回流。

技術領域

本發明屬于油氣田開發水力壓裂技術領域，具體涉及一種基于超分子彈性體的自聚性壓裂砂改性劑及其制備方法。

背景技術

形成具有穩定幾何形態和較高導流的裂縫是水力壓裂增產技術的關鍵。然而，在壓裂施工后期返排及后續生產過程中，往往不可避免的伴隨壓裂砂的回流，進而導致裂縫導流能力大幅降低，嚴重影響壓裂施工效果。此外，回流壓的裂砂還會加速井底和地表設備磨損，增加作業成本并嚴重威脅生產安全。

解決上述問題的重要手段可以是在壓裂砂表面涂覆改性劑，例如：本發明的發明人前期專利文件CN106701057A一種壓裂砂自聚改性劑及其制備方法，所述自聚改性劑由改性聚乙烯吡咯烷酮15％-20％，醇醚類助劑2％-3％，低分子量硅烷3％-5％和無水乙醇72％-80％在常溫下復配而成。該復配體系可涂覆在壓裂砂表面，在壓裂施工過程中，由壓裂液攜帶進入地層。壓裂液在地層溫度破膠后，復配體系中的聚乙烯吡咯烷酮可以通過靜電、橋接作用等吸附在壓裂砂表面，將相鄰砂粒聚集在一起，實現壓裂砂的自聚，從而有效抑制返排過程中壓裂砂的回流。然而，一方面，在室溫條件下，改性后的壓裂砂表面有一定粘性，在儲存和運輸過程中容易造成壓裂砂顆粒間粘連、結塊，進而影響加砂過程。另一方面，改性劑通過靜電作用吸附在壓裂砂表面，附著能力較弱，在大流量沖刷下易造成改性劑脫附，縮短自聚改性劑使用壽命。

發明內容

針對現有技術的不足，尤其是改性壓裂砂儲存、運輸、加料不便，作用有效期較短的問題，本發明提出一種基于超分子彈性體的自聚性壓裂砂改性劑及其制備方法。該復配體系可以通過預涂敷的方式覆膜在壓裂砂表面，由壓裂液攜帶泵入地層。壓裂液在地層溫度破膠后，改性壓裂砂接觸點處覆膜層中的超分子彈性體可以通過多重氫鍵作用形成可逆的物理交聯網絡結構，實現壓裂砂的自發聚集，進而有效抑制返排及生產過程中壓裂砂的回流。

本發明的技術方案如下：

一種基于超分子彈性體的自聚性壓裂砂改性劑，包括如下質量百分比的組分組成：

超分子彈性體10％-50％、增塑劑0.3％-5％、醇醚助溶劑45％-89.7％，各組分的重量百分含量之和為100％。

根據本發明，優選的，所述的超分子彈性體為酰胺類預聚體與異氰酸酯按照摩爾比為1:0.05～1:0.25的接枝反應得到的產物；

優選的，接枝反應的溫度為150～180℃，接枝反應時間為3～6h。

根據本發明，優選的，所述的超分子彈性體，按照如下方法制備得到：

①取酰胺類預聚體與異氰酸酯按照摩爾比為1:0.05～1:0.25置于三口燒瓶中；

②在氮氣保護下，緩慢升溫至150～180℃，保溫反應3～6h，得到超分子彈性體。

根據本發明，優選的，所述的酰胺類預聚體為二元酸、單元酸和二元胺按照摩爾比為1:0.1:1.05～1:0.2:1.2的縮聚反應產物；

優選的，縮聚反應的溫度為200～230℃，縮聚反應時間為2-5h。

根據本發明，優選的，所述的酰胺類預聚體，按照如下步驟制備得到：

①取二元酸、單元酸和二元胺按照摩爾比為1:0.1:1.05～1:0.2:1.2置于三口燒瓶中；