膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及其制备方法及应用技术

本发明专利技术公开了一种膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及其制备方法及应用。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。

Expansion material composition and self suspension proppant, preparation method and application thereof

The invention discloses an expansion material composition and a self suspension proppant, a preparation method and an application thereof. 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】
膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及其制备方法及应用
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和自悬浮支撑剂及其制备方法及应用。
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。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种膨胀材料组合物和自悬浮支撑剂及其制备方法及应用，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膨胀材料组合物，该膨胀材料组合物含有水溶性聚合物和非水溶性聚合物，其中，相对于100重量份的水溶性聚合物，所述非水溶性聚合物的含量为1-12重量份，且所述水溶性聚合物为选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚马来酸酐中的一种或几种；所述非水溶性聚合物为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚季胺盐、氨基树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种。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1-30重量份，所述固化剂的用量为0.1-2重量份，所述膨胀材料组合物的用量为5-40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，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1-30重量份，所述固化剂的用量为0.1-2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5-40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膨胀材料组合物，该膨胀材料组合物含有水溶性聚合物和非水溶性聚合物，其中，相对于100重量份的水溶性聚合物，所述非水溶性聚合物的含量为1-12重量份，且所述水溶性聚合物为选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚马来酸酐中的一种或几种；所述非水溶性聚合物为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚季胺盐、氨基树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种。将本发明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，水溶性聚合物的含义为本领域技术人员所熟知，其种类没有特别的要求，可以为任何能够在水中溶解的聚合物材料，优选地，水溶性聚合物可以为选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚马来酸酐中的一种或几种。上述符合条件的水溶性聚合物可以为任何可商购得到的水溶性聚合物，例如，可以为瑞士汽巴公司生产的Zetag8125(7650)牌号的聚丙烯酰胺，常州市润洋化工有限公司生产的GY-303牌号的聚丙烯酸，美国陶氏化学生产的PEG600牌号的聚乙二醇，日本可乐丽化学有限公司生产的聚乙烯醇PVA-217，美国联碳公司生产的POLYOXWSR-N系列聚氧化乙烯，金锦乐化学有限公司生产的聚乙烯吡咯烷酮K-25、K-30，上海浩茹实业发展有限公司的溶剂法聚马来酸酐HPMA等，美国陶氏化学生产的POLYOXWSR205牌号的聚氧化乙烯。根据本专利技术，非水溶性聚合物的可以为本领域技术人员所熟知的种类，例如，可以优选为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚季胺盐、氨基树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种。优选地，酚醛树脂可以为热塑性酚醛树脂或热固性酚醛树脂；环氧树脂可以使用环氧当量为0.09-0.14mol/100g的环氧树脂，优选为双酚A型环氧树脂；聚酰胺可以为芳香族聚酰胺、半芳香族聚酰胺或脂肪族聚酰胺，优选脂肪族聚酰胺；聚季铵盐可以为聚季铵盐-6、聚季铵盐-7、聚季铵盐-10或聚季铵盐-47；氨基树脂可以为脲醛树脂、三聚氰胺树脂或苯代三聚氰胺树脂；醇酸树脂可以为干性醇酸树脂、半干性醇酸树脂或非干性醇酸树脂。上述符合条本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种膨胀材料组合物，其特征在于，该膨胀材料组合物含有水溶性聚合物和非水溶性聚合物，其中，相对于100重量份的水溶性聚合物，所述非水溶性聚合物的含量为1‑12重量份，且所述水溶性聚合物为选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚马来酸酐中的一种或几种；所述非水溶性聚合物为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚季胺盐、氨基树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种。

【技术特征摘要】
1.一种膨胀材料组合物，其特征在于，该膨胀材料组合物含有水溶性聚合物和非水溶性聚合物，其中，相对于100重量份的水溶性聚合物，所述非水溶性聚合物的含量为1-12重量份，且所述水溶性聚合物为选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚乙烯醇、聚氧化乙烯、聚乙烯吡咯烷酮和聚马来酸酐中的一种或几种；所述非水溶性聚合物为选自环氧树脂、酚醛树脂、聚酰胺、聚季胺盐、氨基树脂、醇酸树脂和聚氨酯树脂中的一种或几种。2.根据权利要求1所述的组合物。其特征在于，所述水溶性聚合物的重均分子量为1万-2200万。3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述水溶性聚合物为聚丙烯酰胺。4.根据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为选自阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺和两性离子型聚丙烯酰胺中的一种或几种。5.据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。6.一种自悬浮支撑剂，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1-5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1-30重量份，所述固化剂的用量为0.1-2重量份，所述膨胀材料组合物的用量为5-40重量份。7.根据权利要求6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。8.根据权利要求7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...

【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