一种压裂砂自聚改性剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种压裂砂自聚改性剂及其制备方法。所述自聚改性剂由改性聚乙烯吡咯烷酮15％‑20％，醇醚类助剂2％‑3％，低分子量硅烷3％‑5％和无水乙醇72％‑80％在常温下复配而成。该复配体系可涂覆在压裂砂表面，在压裂施工过程中，由压裂液携带进入地层。压裂液在地层温度破胶后，复配体系中的聚乙烯吡咯烷酮可以通过静电、桥接作用等吸附在压裂砂表面，将相邻砂粒聚集在一起，实现压裂砂的自聚，从而有效抑制返排过程中压裂砂的回流。

【技术实现步骤摘要】
一种压裂砂自聚改性剂及其制备方法
本专利技术属于油气田开发水力压裂
，具体涉及一种压裂砂自聚改性剂及其制备方法。
技术介绍
采用水力压裂增产技术开发的非常规油气资源，压裂后形成高导流裂缝是实施该增产技术的关键目的。然而，随着压裂施工过程中返排速度的提高，在后续排液及生产中，总会难以避免的出现压裂砂回流现象。这必将致使裂缝导流能力大幅降低，进而导致压裂施工失败。国内外抑制压裂砂回流的方法主要包括预固化树脂包层砂技术、纤维防砂技术、热塑性薄膜防砂技术、表面改良压裂砂防砂技术、可变形压裂砂防砂技术等，但是这些技术主要通过涂覆层提高支撑剂强度或者物理方式外加填充物的方式稳定压裂砂，未能将裂缝中的压裂砂变为有机的整体，不能从根本上预防压裂砂的失稳和回流出砂。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种压裂砂自聚改性剂及其制备方法。本专利技术的目的按照以下技术方案实现：所述压裂砂自聚改性剂，是由改性聚乙烯吡咯烷酮、醇醚类助剂、低分子量硅烷和无水乙醇在常温下复配而成，各组分质量百分含量为：改性聚乙烯吡咯烷酮15％-20％，醇醚类助剂2％-3％，低分子量硅烷3％-5％，无水乙醇72-80％，各组分的质量百分含量之和为100％，其中，所述改性聚乙烯吡咯烷酮为N-乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯摩尔比为10∶3的共聚物。所述醇醚类助剂为乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚中的一种或几种。所述低分子量硅烷为辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、七甲基三硅氧烷中的一种或几种。上述压裂砂自聚改性剂的制备方法，按照以下步骤实现：(1)改性聚乙烯吡咯烷酮的制备：以自由基聚合引发剂，实现N-乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚，得到醇溶性聚乙烯吡咯烷酮，其具体制备步骤包括：①取无水乙醇及引发剂偶氮二异丁腈于四口烧瓶中；②在氮气保护下，向四口烧瓶中加入N-乙烯吡咯烷酮，并升温至50℃；③向四口烧瓶中加入乙酸乙烯酯，充分搅拌均匀。于60-80℃下反应6-10h；④将反应产物经旋蒸，去除大部分溶剂，再由真空干燥制得改性聚乙烯吡咯烷酮。其中所述醇醚类助剂为乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚中的一种或几种。所述低分子量硅烷为辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、七甲基三硅氧烷中的一种或几种。(2)压裂砂自聚改性剂的制备：取上述改性聚乙烯吡咯烷酮15％-20％，醇醚类助剂2％-3％，低分子量硅烷3％-5％，无水乙醇72-80％在常温下复配而成，其中，上述各组分的含量均为质量百分含量，各组分的质量百分含量之和为100％。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种压裂砂自聚改性剂，改性剂复配体系中的聚乙烯吡咯烷酮可以通过静电、桥接作用等吸附在压裂砂表面，将相邻砂粒聚集在一起，实现压裂砂的自聚，进而能将裂缝中的压裂砂变为有机的整体，从根本上预防压裂砂的失稳和回流出砂。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术作进一步的说明，但本专利技术的保护范围并不限于此。实施例1(1)改性聚乙烯吡咯烷酮的制备：以偶氮二异丁腈引发剂，实现N-乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚，得到改性聚乙烯吡咯烷酮，其具体制备步骤包括：①取50g无水乙醇及0.5g引发剂偶氮二异丁腈于四口烧瓶中；②在氮气保护下，向四口烧瓶中加入0.5molN-乙烯吡咯烷酮，并升温至50℃；③向四口烧瓶中加入0.15mol乙酸乙烯酯，充分搅拌均匀。于70℃下反应6h；④将反应产物经旋蒸，去除大部分溶剂，再由真空干燥制得改性聚乙烯吡咯烷酮。(2)压裂砂自聚改性剂的制备：取质量含量分别为15％的改性聚乙烯吡咯烷酮，0.5％的乙二醇甲醚，1.5％的二乙二醇乙醚，2％的辛基三甲氧基硅烷，1％的四甲基环四硅氧烷，80％的无水乙醇，在常温下复配制成压裂砂自聚改性剂。(3)取上述压裂砂自聚改性剂0.8g于10g压裂砂表面涂覆均匀，添加至瓜胶基液中，交联成胶。然后转移至密封管中，观察破胶后压裂砂的自聚情况，试验结果见表1。表1破胶后压裂砂自聚情况实施例2(1)改性聚乙烯吡咯烷酮的制备：以偶氮二异丁腈引发剂，实现N-乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚，得到改性聚乙烯吡咯烷酮，其具体制备步骤包括：①取50g无水乙醇及0.5g引发剂偶氮二异丁腈于四口烧瓶中；②在氮气保护下，向四口烧瓶中加入0.5molN-乙烯吡咯烷酮，并升温至50℃；③向四口烧瓶中加入0.15mol乙酸乙烯酯，充分搅拌均匀。于80℃下反应8h；④将反应产物经旋蒸，去除大部分溶剂，再由真空干燥制得改性聚乙烯吡咯烷酮。(2)压裂砂自聚改性剂的制备：取质量含量分别为17％的改性聚乙烯吡咯烷酮，1％的乙二醇乙醚，1.5％的二乙二醇甲醚，2.5％的十六烷基三甲氧基硅烷，1.5％的四甲基二硅氧烷，76.5％的无水乙醇，在常温下复配制成压裂砂自聚改性剂。(3)取上述压裂砂自聚改性剂0.5g于10g压裂砂表面涂覆均匀，添加至瓜胶基液中，交联成胶。然后转移至密封管中，观察破胶后压裂砂的自聚情况，试验结果见表2。表2破胶后压裂砂自聚情况实施例3(1)改性聚乙烯吡咯烷酮的制备：以偶氮二异丁腈引发剂，实现N-乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯的共聚，得到改性聚乙烯吡咯烷酮，其具体制备步骤包括：①取50g无水乙醇及0.5g引发剂偶氮二异丁腈于四口烧瓶中；②在氮气保护下，向四口烧瓶中加入0.5molN-乙烯吡咯烷酮，并升温至50℃；③向四口烧瓶中加入0.15mol乙酸乙烯酯，充分搅拌均匀。于60℃下反应10h；④将反应产物经旋蒸，去除大部分溶剂，再由真空干燥制得改性聚乙烯吡咯烷酮。(2)压裂砂自聚改性剂的制备：取质量含量分别为20％的改性聚乙烯吡咯烷酮，1.5％的乙二醇甲醚，1.5％的二乙二醇甲醚，2％的十二烷基三甲氧基硅烷，3％的七甲基三硅氧烷，72％的无水乙醇，在常温下复配制成压裂砂自聚改性剂。(3)取上述压裂砂自聚改性剂0.6g于10g压裂砂表面涂覆均匀，添加至瓜胶基液中，交联成胶。然后转移至密封管中，观察破胶后压裂砂的自聚情况，试验结果见表3。表3破胶后压裂砂自聚情况实验表明，自聚改性剂用量占压裂砂质量的5％-8％时，即可实现破胶后压裂砂的自聚。压裂施工后期，破胶后自聚的压裂砂团在地层裂缝闭合应力下挤压、固定，可有效的预防压裂砂的失稳及回流出砂。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种压裂砂自聚改性剂，其特征是由改性聚乙烯吡咯烷酮、醇醚类助剂、低分子量硅烷和无水乙醇在常温下复配而成，各组分质量百分含量为：改性聚乙烯吡咯烷酮15％‑20％，醇醚类助剂2％‑3％，低分子量硅烷3％‑5％，无水乙醇72‑80％，各组分的质量百分含量之和为100％，其中，所述改性聚乙烯吡咯烷酮为N‑乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯摩尔比为10∶3的共聚物；所述醇醚类助剂为乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚中的一种或几种；所述低分子量硅烷为辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、七甲基三硅氧烷中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种压裂砂自聚改性剂，其特征是由改性聚乙烯吡咯烷酮、醇醚类助剂、低分子量硅烷和无水乙醇在常温下复配而成，各组分质量百分含量为：改性聚乙烯吡咯烷酮15％-20％，醇醚类助剂2％-3％，低分子量硅烷3％-5％，无水乙醇72-80％，各组分的质量百分含量之和为100％，其中，所述改性聚乙烯吡咯烷酮为N-乙烯吡咯烷酮与乙酸乙烯酯摩尔比为10∶3的共聚物；所述醇醚类助剂为乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、乙二醇乙醚、二乙二醇乙醚中的一种或几种；所述低分子量硅烷为辛基三甲氧基硅烷、十二烷基三甲氧基硅烷、十六烷基三甲氧基硅烷、四甲基二硅氧烷、四甲基环四硅氧烷、七甲基三硅氧烷中的一种或几种。2.一种根据权利要求1所述的压裂砂自聚改性剂的制备方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建达，葛际江，宋开飞，张贵才，蒋平，裴海华，乔文丽，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37