一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法技术

本发明专利技术属于用于加强破裂作用的组合物领域，具体公开了一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，自悬浮清水压裂支撑剂的表面存在直径为100‑500nm的隆起，且每平方毫米的隆起数量在4×10

【技术实现步骤摘要】
一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法
本专利技术属于用于加强破裂作用的组合物领域，尤其涉及一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法。
技术介绍
支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑油田裂缝的液体助剂，能够给裂缝提供支撑并保证其畅通，使液体通过裂缝流入钻孔中，防止由于裂缝而导致洞油田钻井的坍塌和渗漏。理想的油气井用压裂支撑剂要求有高的携带能力和高砂比，因此需要尽可能低的密度和尽可能高的强度。传统方法制备得到的压裂支撑剂有石英砂和陶粒以及它们的覆膜产品，外层覆膜是以酚醛或者环氧树脂在高温下固化，固化剂的量一般在树脂量的5-50％，覆膜温度在230度左右，传统的压裂支撑剂强度大，但是密度也高，其悬浮性差，容易沉淀，不容易被携带入到井中。现有方法制备的支撑剂产品除了涂覆环氧树脂、酚醛树脂膜外还有涂覆聚氨酯树脂膜的，聚氨酯树脂是一个极大的体系，通过严格控制选用的原料、原料的用量、反应的条件等可使聚氨酯树脂具有完全不同的物质物性，现有的用于支撑剂的聚氨酯树脂均是具有高硬度物质物性的聚氨酯树脂，确保树脂膜具有高水平的硬度和好的抗压碎性，最终使得支撑剂具有良好的抗破碎能力。但是涂覆现有的聚氨酯树脂膜的支撑剂产品仍然是只满足强度、硬度要求，不能解决悬浮性差、容易沉淀的问题。为了更有效的使压裂支撑剂到达井的靶位置，在压裂的过程中需要配制携带液。携带液是以水为主要载体，添加水溶性高分子以及其它的添加剂从而增加携带液的粘度，同时降低携带液的摩阻。在施工过程中压裂支撑剂和携带液混合，在高粘度的携带液当中，压裂支撑剂悬浮在其中，这样就能泵送得更远。但是携带液中使用的高分子冻胶材料存在成本高、对储层伤害严重、对环境污染大、施工工艺复杂等缺点。目前也出现了一些能在水中自悬浮的支撑剂，现有的能在水中自悬浮的支撑剂主要有两类技术，一是在骨料石英砂或者陶粒表面覆膜一层材料，这种材料主要是一些水溶性高分子材料，如聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、瓜尔胶、植物胶等。这些材料遇水能迅速膨胀，并能溶进水中增加水的粘度达到悬浮的目的。这种技术的自悬浮支撑剂并没有从根本上改变悬浮的技术，只是把增稠剂覆膜在了骨料上，没有解决环保问题，没有真正的实现降低成本、增产增效。另一种技术是改变骨料的视密度，制作超低密度的陶粒，或者树脂小球。该类产品确实能实现在水中半悬浮，降低支撑剂在水中的沉降速率，但是由于要将视密度大幅度降低，其生产成本大大增加，且支撑剂的性能，如破碎、酸溶、导流等性能会明显降低。而树脂小球的生产效率低，成本高等缺陷，也限制了其推广使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，以解决传统方法制备得到的压裂支撑剂密度高、悬浮性差，不容易被携带入到井中的问题。为了达到上述目的，本专利技术的基础方案为：一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，自悬浮清水压裂支撑剂的表面存在直径为100-500nm的隆起，且每平方毫米的隆起数量在4×107个左右；所述自悬浮清水压裂支撑剂的制备具体包括以下步骤：(1)准备以下原料：骨料、树脂、固化剂、催化剂和胺类添加剂；(2)将骨料加热到80-90℃后加入树脂和催化剂，混合搅拌；(3)待温度降到70-80℃，加入胺类添加剂，搅拌混合；(4)待温度降到65-75℃，加入固化剂，混合搅拌；温度降到40-50℃，出锅，制备得到自悬浮清水压裂支撑剂。本基础方案的有益效果在于：1、采用本方法制备得到的清水压裂支撑剂表面存在直径为100-500nm的隆起，且每平方毫米的隆起数量在4×107个左右，经过申请人的反复观察和试验发现，当支撑剂的表面产生直径在100-500nm的隆起且每平方毫米的隆起数量在4×107个左右时，支撑剂能在清水中发生悬浮，且悬浮的效果较好。支撑剂能在清水中发生悬浮，除了跟隆起的数量有关外，还与隆起的尺寸有关，隆起的尺寸不能过大，否则隆起容易发生破裂，不能起到支撑支撑剂的作用。本专利技术申请中添加了胺类添加剂，制备自悬浮清水压裂支撑剂的过程中，胺类添加剂有助于在支撑剂表面产生隆起。支撑剂表面每平方毫米4×107个左右隆起聚集在一起时，形成了气泡层，这样就大大降低了支撑剂在水中的相对密度，从而能使支撑剂在水中悬浮起来。2、支撑剂在水中移动时，支撑剂表面4×107个左右的隆起能减小支撑剂在水中沉降速率；部分沉降至水体底部堆积的支撑剂因其表面有较多的隆起降低了支撑剂颗粒堆积层的紧实度，颗粒间的水体量较常规的颗粒堆积体多，进而当水体即使具有很小的流动度也能更加容易地推动支撑剂集聚体分离和移动，实现支撑剂较好地悬浮在水中。3、本专利技术申请的支撑剂能在水中悬浮起来，故直接使用清水就可实现高携砂能力，无需改变水的密度。在开采油气的过程中，采用清水压裂支撑剂代替传统压裂支撑剂，实现压裂作业中携砂液增稠剂的零添加，进而省去常规压裂的配液过程和设备。同时，增稠剂的去除也降低了压裂对储层的伤害以及压裂成本。4、由于本专利技术申请的压裂支撑剂表面存在4×107个隆起，施工压裂液不仅可使用清水，亦可使用地层水和联合站污水，压裂液反排后可回收重复利用。高矿化水更有利于该产品的使用，降低压裂液成本。5、将支撑剂混入水中，能使支撑剂悬浮或者半悬浮在水中，支撑剂进入到岩石中的缝隙后能使支撑剂随水流动从而分散，保证了支撑剂有较好的支撑效果。6、通过在北美地区40口井和国内6口井试验应用效果证明，压裂后油井产量比传统压裂效果明显提高，并且能有效地减缓产量衰减速率。进一步，所述固化剂为异氰酸酯类。选用异氰酸酯类作为固化剂，树脂受热固化的效果较好。进一步，所述胺类添加剂为胺类化合物。进一步，所述树脂为多元醇类树脂；多元醇类树脂羟基的当量为60-300，固化剂的质量份数为多元醇类树脂质量份数的40-80％。申请人在长期的试验中发现，多元醇类树脂与异氰酸酯类固化剂的用量控制在上述范围，能产生与现有材料性能完全不同的性能。多元醇类树脂能与异氰酸酯反应生成聚氨酯树脂，在本方申请中通过严格控制固化剂的用量使得异氰酸酯固化剂在与多元醇类树脂反应生成聚氨酯树脂后仍有剩余，剩余的异氰酸酯与胺类化合物反应，这个过程中，会产生氮气、一氧化氮、一氧化碳等气体，这些气体在还未完全固化的聚氨酯树脂膜的表面会产生大量的隆起，隆起数量在每平方毫米4×107个以上，这些隆起有助于支撑剂发生悬浮。同时由于严格控制了原料的用量，这些隆起的大小控制在合适的范围内，不会过大而形成穿气孔。异氰酸酯与胺类化合物反应后还剩有部分的异氰酸酯，将支撑剂投入水中，支撑剂与水接触时，其表面的异氰酸酯能与水迅速反应释放出大量气体小分子，这些气体小分子或封闭在覆膜层中膨胀，推动覆膜层阶段性增厚增大了支撑剂颗粒体的当量直径，或附着在支撑剂表面阶段性扩展或聚集在支撑剂覆膜层与水体接触的界面上形成一层包裹支撑剂颗粒体的气体层，这种气体层在支撑剂颗粒体间形成阶段性连通并合的结果造成单粒支撑剂在水体中形成较为松散的棉花絮集聚状，这样就大大降低了支撑剂在水中的相对密度，能使支撑剂的悬浮性能更佳。进一步，步骤(1)中原料的质量份数为：树脂的质量份数为骨料质量份数的0.5-3％，催化剂的质量份数为树脂质量份数的0.1-1％，胺类添加剂的质量份数为树脂质量份数的10-20％。申请人经过多次研究发现，采用上述质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：自悬浮清水压裂支撑剂的表面存在直径为100‑500nm的隆起，且每平方毫米的隆起数量在4×107个左右；所述自悬浮清水压裂支撑剂的制备具体包括以下步骤：(1)准备以下原料：骨料、树脂、固化剂、催化剂和胺类添加剂；(2)将骨料加热到80‑90℃后加入树脂和催化剂，混合搅拌；(3)待温度降到70‑80℃，加入胺类添加剂，搅拌混合；(4)待温度降到65‑75℃，加入固化剂，混合搅拌；温度降到40‑50℃，出锅，制备得到自悬浮清水压裂支撑剂。

【技术特征摘要】
1.一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：自悬浮清水压裂支撑剂的表面存在直径为100-500nm的隆起，且每平方毫米的隆起数量在4×107个左右；所述自悬浮清水压裂支撑剂的制备具体包括以下步骤：(1)准备以下原料：骨料、树脂、固化剂、催化剂和胺类添加剂；(2)将骨料加热到80-90℃后加入树脂和催化剂，混合搅拌；(3)待温度降到70-80℃，加入胺类添加剂，搅拌混合；(4)待温度降到65-75℃，加入固化剂，混合搅拌；温度降到40-50℃，出锅，制备得到自悬浮清水压裂支撑剂。2.根据权利要求1所述的一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：所述固化剂为异氰酸酯类。3.根据权利要求2所述的一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：所述胺类添加剂为胺类化合物。4.根据权利要求3所述的一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：所述树脂为多元醇类树脂；多元醇类树脂羟基的当量为60-300，固化剂的质量份数为多元醇类树脂质量份数的40-80％。5.根据权利要求4所述的一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：树脂的质量份数为骨料质量份数的0.5-3％，催化剂的质量份数为树脂质量份数的0.1-1％，胺类添加剂的质量份数为树脂质量份数的1-20％。6.根据权利要求5所述的一种自悬浮清水压裂支撑剂制备方法，其特征在于：树脂的质量份数为骨料质量份数的1-2.5％，固化剂的质量份数为多元醇类树脂质量份数的50-70％，催化剂的质量份数为树脂质量份数的0.2-0.6％，胺类添加剂的质量份数为树脂质量份数的12-16％。7.根据权利要求6所述的一种自...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊帆，熊鹰，王正力，陈秋庆，
申请(专利权)人：重庆长江造型材料集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50