一种自悬支撑剂的制备方法技术

本发明专利技术属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体公开了一种自悬支撑剂的制备方法，自悬支撑剂用有机溶剂浸泡后，过滤，取过滤溶液测试，溶液中的异氰酸根的含量占固含量的千分之一以上；所述自悬支撑剂的制备包括以下步骤：(1)准备骨料、内膜物料和外膜物料，外膜物料包括外层树脂、外层催化剂和外层固化剂；(2)将骨料加热到80‑160℃，加入内膜物料，搅拌，搅拌的转速在50‑100转/分；(3)温度降到55‑110℃，加入外层树脂和外层催化剂，搅拌，搅拌的转速在50‑100转/分；(4)温度降到40‑90℃，加入外层固化剂，搅拌，搅拌的转速在50‑100转/分，温度降到30‑60℃，出锅。本发明专利技术主要用于制备自悬支撑剂，解决纯清水不能作为压裂施工携砂液的问题。

Preparation of a self-suspension proppant

The invention belongs to the technical field of fluid mineral exploitation such as petroleum, natural gas and shale gas, and specifically discloses a preparation method of self-suspension proppant. After soaking the self-suspension proppant with organic solvent, the self-suspension proppant is filtered and tested by taking the filtered solution, and the content of isocyanate in the solution accounts for more than one thousandth of the solid content; the preparation of the self-suspension proppant includes the following steps: (1) preparing aggregate, Intima material and outer membrane material, outer membrane material includes outer resin, outer catalyst and outer curing agent; (2) Heating aggregate to 80 160 C, adding inner membrane material, stirring, stirring speed at 50 100 rpm; (3) Temperature drops to 55 110 C, adding outer resin and outer catalyst, stirring, stirring speed at 50 100 rpm; (4) Temperature drops to 40 90, adding. External curing agent, stirring, stirring speed at 50 100 rpm, temperature down to 30 60 (?) C, out of the pot. The invention is mainly used for preparing self-suspension proppant to solve the problem that pure water can not be used as sand carrying fluid in fracturing construction.

【技术实现步骤摘要】
一种自悬支撑剂的制备方法
本专利技术属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采
，尤其涉及一种自悬支撑剂的制备方法。
技术介绍
为了开发深层油、气井，提高产量，水力压裂技术被广泛使用。水力压裂技术是利用地面的高压泵组，通过井筒不断向油井内注入具有较高粘度的压裂液，使得油井下部形成高压的一种技术。随着压裂液的不断注入，压力也不断升高，当井壁附近的地层岩石抗张强度和地层应力小于压裂液形成的压力时，井底附近的地层就将产生裂缝。当携带支撑剂的压裂液被继续注入时，岩层裂缝会往前延伸并且被支撑剂填充，停止压裂作业后支撑剂起着平衡地层压力、使岩缝保持裂开并具有一定导流能力的作用，从而达到使油气田增产、延长油气井服务年限的目的。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，不能解决支撑剂悬浮性差、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支撑剂的制备方法，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：一种自悬支撑剂的制备方法，自悬支撑剂用有机溶剂浸泡后，过滤，取过滤溶液测试，溶液中的异氰酸根的含量占固含量的千分之一以上；所述自悬支撑剂的制备包括以下步骤：(1)准备骨料、内膜物料和外膜物料，外膜物料包括外层树脂、外层催化剂和外层固化剂；(2)将骨料加热到80-160℃，加入内膜物料，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；(3)温度降到55-110℃，加入外层树脂和外层催化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；(4)温度降到40-90℃，加入外层固化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分，温度降到30-60℃，出锅，得到自悬支撑剂。本基础方案的有益效果在于：1、申请人长期研究发现，自悬支撑剂用有机溶剂浸泡后，过滤，取过滤溶液测试，当溶液中的异氰酸根的含量占固含量的千分之一以上时，支撑剂能在清水中发生悬浮，且悬浮时间大于4小时，悬浮比大于10％，悬浮的效果较好。2、本专利技术申请制备得到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，利用清水代替传统压裂液，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。3、使用本专利技术申请制备得到的支撑剂，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。4、本专利技术的支撑剂在压裂施工中的适用温度范围为5℃-145℃，支撑剂适用温度范围广，在此温度范围内的稳定性好、使用效果佳。进一步，内膜物料包括第一树脂和第一固化剂，第一树脂质量份数为骨料质量份数的0.5-9％，第一固化剂质量份数为第一树脂质量份数的10-50％；步骤(2)中，将骨料加热到80-160℃，加入第一树脂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；温度降到65-130℃，加入第一固化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分。进一步，内膜物料包括第二树脂、第二固化剂和内层催化剂，第二树脂质量份数为骨料质量份数的0.5-9％，第二固化剂质量份数为第二树脂质量份数的40-80％，内层催化剂质量份数为第二树脂质量份数的0.1-1％；步骤(2)中，将骨料加热到80-160℃，加入第二树脂和内层催化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；温度降到65-130℃，加入第二固化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分。进一步，所述外层固化剂、第二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，所述外层催化剂、内层催化剂均为烷基类锡的有机金属化合物和/或烷基类铅的有机金属化合物中的一种或几种。烷基类锡和烷基类铅的有机金属化合物作为催化剂，催化反应的效果较好。进一步，所述外层树脂、第二树脂均为多元醇类树脂；外层树脂羟基的当量为60-300，外层固化剂的质量份数为外层树脂质量份数的40-80％。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外层固化剂的用量使得异氰酸酯在与多元醇类树脂反应生成聚氨酯树脂后仍有剩余。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气体小分子，这些气体小分子或封闭在外膜层中膨胀，推动外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，外层树脂质量份数为骨料质量份数的0.5-9％，外层催化剂质量份数为外层树脂质量份数的0.1-1％。催化剂在该范围内，不但能实现外层树脂很好的固化，且有利于生成隆起，这样既能增加支撑剂的抗破碎能力，又能增加悬浮性。申请人经过多次研究发现，采用上述质量份数的原材料制作自悬支撑剂，制备得到的自悬支撑剂悬浮效本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：自悬支撑剂用有机溶剂浸泡后，过滤，取过滤溶液测试，溶液中的异氰酸根的含量占固含量的千分之一以上；所述自悬支撑剂的制备包括以下步骤：(1)准备骨料、内膜物料和外膜物料，外膜物料包括外层树脂、外层催化剂和外层固化剂；(2)将骨料加热到80‑160℃，加入内膜物料，搅拌，搅拌的转速在50‑100转/分；(3)温度降到55‑110℃，加入外层树脂和外层催化剂，搅拌，搅拌的转速在50‑100转/分；(4)温度降到40‑90℃，加入外层固化剂，搅拌，搅拌的转速在50‑100转/分，温度降到30‑60℃，出锅，得到自悬支撑剂。

【技术特征摘要】
1.一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：自悬支撑剂用有机溶剂浸泡后，过滤，取过滤溶液测试，溶液中的异氰酸根的含量占固含量的千分之一以上；所述自悬支撑剂的制备包括以下步骤：(1)准备骨料、内膜物料和外膜物料，外膜物料包括外层树脂、外层催化剂和外层固化剂；(2)将骨料加热到80-160℃，加入内膜物料，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；(3)温度降到55-110℃，加入外层树脂和外层催化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；(4)温度降到40-90℃，加入外层固化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分，温度降到30-60℃，出锅，得到自悬支撑剂。2.根据权利要求1所述的一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：内膜物料包括第一树脂和第一固化剂，第一树脂质量份数为骨料质量份数的0.5-9％，第一固化剂质量份数为第一树脂质量份数的10-50％；步骤(2)中，将骨料加热到80-160℃，加入第一树脂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；温度降到65-130℃，加入第一固化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分。3.根据权利要求1所述的一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：内膜物料包括第二树脂、第二固化剂和内层催化剂，第二树脂质量份数为骨料质量份数的0.5-9％，第二固化剂质量份数为第二树脂质量份数的40-80％，内层催化剂质量份数为第二树脂质量份数的0.1-1％；步骤(2)中，将骨料加热到80-160℃，加入第二树脂和内层催化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分；温度降到65-130℃，加入第二固化剂，搅拌，搅拌的转速在50-100转/分。4.根据权利要求3所述的一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：所述外层固化剂、第二固化剂为异氰酸酯类。5.根据权利要求3所述的一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：所述外层催化剂、内层催化剂均为烷基类锡的有机金属化合物和/或烷基类铅的有机金属化合物中的一种或几种。6.根据权利要求3-5任一项所述的一种自悬支撑剂的制备方法，其特征在于：所述外层树脂、第二树脂均为多元醇类树脂；外层树脂羟基的当量为60-300，外层固化剂的质量份数为外层树脂质量份数的40-80％。7.根据权利...

【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