含聚丙烯酸的膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及支撑剂的制备方法和应用技术

技术编号:15782526 阅读:130 留言:0更新日期:2017-07-09 03:28
本发明专利技术公开了一种含聚丙烯酸的膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及支撑剂的制备方法和应用。将本发明专利技术的膨胀材料组合物包覆于支撑剂本体上,膨胀材料组合物在水中可以快速溶胀,在支撑剂颗粒外表面形成稳固的水化层,降低了支撑剂颗粒的相对密度,组合物中的少量有机分子可以伸展于水中,增加水的粘度,这也有利于支撑剂颗粒在水中的悬浮。同时,本发明专利技术的自悬浮支撑剂可以以水作为压裂液,无需配置压裂液,操作方便,设备简单,避免了使用有机溶剂,也可以降低压裂液的粘度,降低压裂液的输送难度,并且压裂液中无需额外添加高分子化合物,避免了高分子化合物随着压裂液进入地下,堵塞油气开采孔隙,也减少了高分子化合物对地层环境的污染。

Intumescent material comprising polyacrylic acid, self suspension proppant and proppant, process for producing the same, and use thereof

The invention discloses an expansion material composition containing polyacrylic acid, a preparation method and an application of a self suspension proppant and a supporting agent. The expansion material composition of the invention is coated on the proppant body, expansion material composition can be fast swelling in water, the surface is formed in the proppant particles outside the solid water layer, reduced the relative density of proppant particles, small organic molecules in the composition can be extended in water, increase the viscosity of water, which is suspended particles in water to support agent. At the same time, the invention of the self suspended proppant with water as fracturing fluid, fracturing fluid without configuration, convenient operation, simple equipment, avoid the use of organic solvents, can also reduce the viscosity of fracturing fluid, reduce the difficulty of conveying fracturing fluid, fracturing and without additional added polymer solution, polymer with the fracturing fluid into the underground to avoid clogging, the exploitation of oil and gas pore, also reduces the pollution of the environment of polymer formation.

【技术实现步骤摘要】
含聚丙烯酸的膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及支撑剂的制备方法和应用
本专利技术涉及流体矿开采领域,具体地,涉及一种膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂以及支撑剂的制备方法和应用。
技术介绍
在石油、天然气等流体矿的开采过程中常需要借助压裂技术,即利用水力作用,使油气层形成裂缝的一种方法,所以又称水力压裂。水力压裂就是利用地面高压泵,通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时,则在井底油层上形成很高的压力,当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时,油层将被压开并产生裂缝。这时,继续不停地向油层挤注压裂液,裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态,接着向油层挤入带有支撑剂颗粒的携砂液,携砂液进入裂缝之后,一方面可以使裂缝继续向前延伸,另一方面可以支撑已经压开的裂缝,使其不致于闭合。再接着注入顶替液,将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝,用支撑剂将裂缝支撑起来。最后,注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外,在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝,使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后,油气井的产量一般会大幅度增长。现有的支撑剂-压裂液体系中,为了防止支撑剂颗粒沉降,通常需要高粘度压裂流体来使颗粒悬浮,这种压裂液通常通过加入水溶性的聚合物作为增稠剂来增加流体的粘度。但是这种压裂作业中需要专门的配液操作和设备,同时将高粘度的压裂液送入地下的指定位置以及返排时消耗的泵功率较大,且压裂液中使用的高分子化合物随同压裂液进入地层,部分留在地下的高分子化合物会堵住地层的孔隙,导致出油量下降并且会造成地层的污染。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂以及支撑剂的制备方法和应用,将该膨胀材料组合物可以应用于制备相对密度低的、可以在清水中悬浮的自悬浮支撑剂,以解决现有技术中需要高粘度压裂流体来悬浮支撑剂颗粒,而高粘度的压裂液造成压裂液输送困难的技术问题,同时可以解决压裂液中添加的高分子化合物堵塞出油孔隙并且对地层造成污染的技术问题。为了实现上述目的,本专利技术提供一种含聚丙烯酸的膨胀材料组合物,该膨胀材料组合物含有聚丙烯酸和天然高分子材料,其中,相对于100重量份的聚丙烯酸,所述天然高分子材料的含量为1.5-22.5重量份,且所述天然高分子材料为淀粉类高分子材料和/或纤维素类高分子材料。本专利技术还提供一种自悬浮支撑剂,该自悬浮支撑剂包括支撑剂本体及包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上的水溶性膨胀材料层,所述水溶性膨胀材料层通过粘结剂和固化剂使上述的膨胀材料组合物粘结并包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上,相对于100重量份的支撑剂本体,所述粘结剂的用量为1-18重量份,所述固化剂的用量为0.01-1.8重量份,所述膨胀材料组合物的用量为1-18重量份。本专利技术还提供上述自悬浮支撑剂的制备方法,该方法包括以下步骤:(1)将支撑剂本体和粘结剂及固化剂在第一温度下分散混合均匀,其中得到粘附有粘结剂和/或固化剂的颗粒状骨料,相对于100重量份的支撑剂本体,所述粘结剂的用量为1-18重量份,所述固化剂的用量为0.01-1.8重量份;(2)使所述颗粒状骨料和膨胀材料组合物在第二温度下分散混合均匀以使所述膨胀材料组合物包覆在所述颗粒状骨料上,得到颗粒状的自悬浮支撑剂,其中,相对于100重量份的支撑剂本体,所述膨胀材料组合物的用量为1-18重量份。本专利技术还提供上述自悬浮支撑剂在流体矿开采方面的应用。通过上述技术方案,将膨胀材料组合物包覆于支撑剂本体表面,膨胀材料组合物在水中可以快速溶胀,在支撑剂颗粒外表面形成稳固的水化层,降低了自悬浮支撑剂颗粒的相对密度,膨胀材料组合物中的少量有机分子可以伸展于水中,增加水的粘度,这也有利于自悬浮支撑剂颗粒在水中的悬浮。同时,本专利技术的自悬浮支撑剂可以以水作为压裂液,无需配置压裂液,操作方便,设备简单,避免了使用有机溶剂,也可以降低压裂液的粘度,降低压裂液的输送难度,并且压裂液中无需额外添加高分子化合物,避免了高分子化合物随着压裂液进入地下,堵塞油气开采孔隙,也减少了高分子化合物对地层环境的污染。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是,此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术,并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种含聚丙烯酸的膨胀材料组合物,该膨胀材料组合物含有聚丙烯酸和天然高分子材料,其中,相对于100重量份的聚丙烯酸,所述天然高分子材料的含量为1.5-22.5重量份,且所述天然高分子材料为淀粉类高分子材料和/或纤维素类高分子材料。将本专利技术的膨胀材料组合物包覆于支撑剂本体表面,膨胀材料组合物在水中可以快速溶胀,在支撑剂颗粒外表面形成稳固的水化层,降低了自悬浮支撑剂颗粒的相对密度,膨胀材料组合物中的少量有机分子可以伸展于水中,增加水的粘度,这也有利于自悬浮支撑剂颗粒在水中的悬浮。同时,本专利技术的自悬浮支撑剂可以以水作为压裂液,无需配置压裂液,操作方便,设备简单,避免了使用有机溶剂,也可以降低压裂液的粘度,降低压裂液的输送难度,并且压裂液中无需额外添加高分子化合物,避免了高分子化合物随着压裂液进入地下,堵塞油气开采孔隙,也减少了高分子化合物对地层环境的污染。根据本专利技术,聚丙烯酸的含义为本领域技术人员所熟知,为水溶性聚合物,具有如式(1)所示的结构式,其中,n的取值没有特别的要求,可以为本领域技术人员所熟知的,例如n可以为1-103的整数。聚丙烯酸的分子中含有大量亲水的极性基团,在水中溶胀性能好,有利于膨胀材料组合物在水中快速溶胀,并且聚丙烯酸中的极性基团可以延伸于水中,帮助稳定形成的水化层,以进一步使支撑剂颗粒悬浮于水中。根据本专利技术,聚丙烯酸的重均分子量可以在很大范围内变化,例如可以为500-10000,优选情况下,聚丙烯酸的重均分子量可以为2000-10000,重均分子量在上述范围内的聚丙烯酸在水中具有适宜的溶解性,使得组成的膨胀材料组合物具有适宜的溶胀特性,在水中可以形成具有适宜密度的水化层,从而降低支撑剂颗粒的整体密度,使其悬浮于水面上。根据本专利技术,聚丙烯酸的种类没有特别的要求,可以为本领域技术人员所熟知的,可以为溶液聚合聚丙烯酸或沉淀聚合聚丙烯酸。优选情况下,聚丙烯酸可以为溶液聚合聚丙烯酸,更优选为水溶液聚合聚丙烯酸。水溶液聚合聚丙烯酸的制备过程中丙烯酸单体和聚丙烯酸均溶于水中,反应过程容易控制,分子量分布容易调节,制备得到的溶液聚合聚丙烯酸可水溶性好,提高了膨胀材料组合物的溶解性,可以使得用膨胀材料组合物制备的自悬浮支撑剂具备更好的自悬浮能力。符合上述条件的聚丙烯酸可以通过商购得到,例如,常州市润洋化工有限公司生产的GY-303牌号的聚丙烯酸,郑州市升峰化工原料有限公司的聚丙烯酸PAA-S等。根据本专利技术,天然高分子材料的含义为本领域技术人员所熟知,其种类没有特别的要求,优选地,天然高分子材料可以为淀粉类高分子材料和/或纤维素类高分子材料。具体地,淀粉类高分子材料可以优选为选自小麦淀粉提取物、土豆淀粉提取物、红薯淀粉提取物、玉米淀粉提取物和米粉淀粉提取物中的一种或几种;纤维素类高分子材料可以优选为选自聚葡萄糖、低脂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含聚丙烯酸的膨胀材料组合物,其特征在于,该膨胀材料组合物含有聚丙烯酸和天然高分子材料,其中,相对于100重量份的聚丙烯酸,所述天然高分子材料的含量为1.5‑22.5重量份,且所述天然高分子材料为海藻类高分子材料和/或微生物胶类高分子材料。

【技术特征摘要】
1.一种含聚丙烯酸的膨胀材料组合物,其特征在于,该膨胀材料组合物含有聚丙烯酸和天然高分子材料,其中,相对于100重量份的聚丙烯酸,所述天然高分子材料的含量为1.5-22.5重量份,且所述天然高分子材料为海藻类高分子材料和/或微生物胶类高分子材料。2.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚丙烯酸的重均分子量为2000-10000。3.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述聚丙烯酸为溶液聚合聚丙烯酸或沉淀聚合聚丙烯酸。4.根据权利要求3所述的组合物,其特征在于,所述聚丙烯酸为溶液聚合聚丙烯酸。5.根据权利要求1所述的组合物,其特征在于,所述海藻类高分子材料为选自藻蛋白酸钠和/或琼胶;所述微生物胶类高分子材料为胍胶和/或黄原胶。6.根据权利要求5所述的组合物,其特征在于,所述微生物胶类高分子材料为胍胶。7.一种自悬浮支撑剂,其特征在于,该自悬浮支撑剂包括支撑剂本体及包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上的水溶性膨胀材料层,所述水溶性膨胀材料层通过粘结剂和固化剂使权利要求1-6中任意一项所述的膨胀材料组合物粘结并包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上,相对于100重量份的支撑剂本体,所述粘结剂的用量为1-18重量份,所述固化剂的用量为0.01-1.8重量份,所述膨胀材料组合物的用量为1-18重量份。8.根据权利要求7所述的自悬浮支撑剂,其特征在于,所述支撑剂本体为骨料和/或预覆膜骨料。9.根据权利要求8所述的自悬浮支撑剂,其中,所述骨料为选自石英砂、陶粒、金属颗粒、球状玻璃颗粒、烧结铝土矿、烧结氧化铝、烧结氧化锆、合成树脂和粉碎的果壳颗粒中的一种或几种。10.根据权利要求8所述的自悬浮支撑剂,其...

【专利技术属性】
技术研发人员:秦升益王中学
申请(专利权)人:北京仁创科技集团有限公司
类型:发明
国别省市:北京,11

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