一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法技术

本发明专利技术属于油气田压裂开采领域，具体涉及到一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，包括步骤为（1）表面处理：将支撑剂表面处理得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；（2）压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按一定的比例随压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱。本发明专利技术在压裂过程中通过支撑剂表面电荷吸引、高分子材料主链缠绕、纤维束缚和受热束紧四重作用下，人工裂缝中的支撑剂能自发的形成稳固的柱子，从而确保高速通道压裂的效果。

A Formation Method of Self-Aggregating Propellant Column for High Speed Channel Fracturing

【技术实现步骤摘要】
一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法
本专利技术属于油气田压裂开采领域，具体涉及到一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法。
技术介绍
高速通道压裂技术一般采用多段射孔、脉冲加砂、伴注纤维等技术，在裂缝中依靠不连续的支撑剂柱子支撑裂缝，不但可以形成高导流能力的裂缝，而且减少了压裂液、支撑剂的用量，降低了地层污染，减小了成本。高速通道压裂技术的核心在于支撑剂能在裂缝中“团聚”，形成有效的支撑剂柱。目前主要有两种方法，分别是纤维束缚支撑剂和化学改性自聚性支撑剂。纤维束缚支撑剂技术，即在向压裂液中添加支撑剂的同时加入纤维，其机理在于纤维的加入能改变支撑剂颗粒的流变学性质，增大砂团的屈服应力，防止支撑剂在井筒中分散，减小支撑剂在压裂液中的沉降速度。另外，纤维形成的相互交错网络结构对支撑剂颗粒有较好的束缚作用，在压裂液返排裂缝闭合后，使砂柱具有较高的强度和较好的稳定性。其缺陷是长纤维会断裂为短纤维，极大地降低对支撑剂颗粒的束缚性能。同时，纤维多为可降解纤维，因此当其降解后，“砂柱”就失去了束缚，若此时地层应力发生变化，外加流体的冲刷作用，发生回流的支撑剂可能会引起油气运移通道的堵塞，降低裂缝导流能力。自聚性支撑剂则是在加砂时混注聚结剂，聚结剂与砂粒表面接触后，其极性主链趋向于在支撑剂表面铺展，此时疏水支链从极性矿物表面疏离，在远离砂粒表面处相互缠绕，形成浓密的疏水支链“团簇”，此时相邻的碳原子相互键合，形成独特的“分子钩锁系统”，这样的结构使得改性支撑剂呈现内部“抱团”，外部“吸引”的特性。目前自聚性支撑剂的缺陷是聚结剂与支撑剂的表面结合并不牢固，需要在支撑剂表面预涂覆偶联剂，但难点在于优选合适的偶联剂。由于配套的技术设备发展相对滞后，关于自聚性支撑剂的研究仍以室内实验居多，现场应用相对较少。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术中存在的不足，提供了一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，包括如下步骤：(1)表面处理：将支撑剂表面分别涂覆强阳离子高分子材料和弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按一定的比例随压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱。本专利技术的目的还可以通过以下技术方案来实现：该高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，按如下步骤进行：(1)表面处理：将支撑剂表面分别涂覆厚度为4-6μm的强阳离子高分子材料和弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按重量比1:1的比例与含有纤维的压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱。所述的纤维的重量为支撑剂重量的5-8％，纤维为热敏纤维，长度5-8mm，外径15-25μm。所述的强阳离子高分子材料离子度为20％-90％。优选的，所述的强阳离子高分子材料离子度为50％-90％。优选的，所述的强阳离子高分子材料离子度为60％-80％。所述的强阳离子高分子材料为季铵盐型阳离子聚合物。所述的季铵盐型阳离子聚合物为二甲基二烯丙基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵的均聚物或共聚物中的一种。所述的弱阴离子高分子材料水解度为2％-20％。优选的，所述的弱阴离子高分子材料水解度为5％-10％。所述的弱阴离子高分子材料为丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、甲基丙烯酸-丙烯酰胺共聚物、2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸-丙烯酰胺共聚物中的一种。本专利技术采用强阳离子和弱阴离子高分子材料涂覆支撑剂，两种涂覆材料的支撑剂以一定的比例混合，在压裂液中，高分子材料主链充分扩展，在电荷的作用下，两种支撑剂相互吸引靠近，主链相互缠绕，组成支撑剂团；在压裂的过程中同时伴注热敏纤维以束缚支撑剂团，纤维具有在高温下卷曲的特性，在温度的作用下，纤维卷曲，使涂覆有强阳性和弱阴性材料的支撑剂进一步靠近、吸引、相互缠绕，支撑剂团愈发紧密牢固，在裂缝中地层温度恢复之后，通过纤维的“束紧”作用，支撑剂团愈加牢固，形成高速通道压裂需要的支撑剂柱。本专利技术采用的强阳离子高分子材料以柔性的C-C键为主要骨架，侧基为阳离子基团。这种结构一方面有利于分子链在支撑剂表面的充分吸附和缠绕，另一方面，高密度的阳离子电荷对弱阴性高分子材料产生足够强的吸引力。本专利技术的采用的弱阴离子高分子材料以C-C键为主要骨架，侧基带有少量一种或者几种阴离子基团，依靠电荷的吸附作用与强阳性高分子相互靠拢并缠绕成团。本专利技术通过支撑剂表面电荷吸引、高分子材料主链缠绕、纤维束缚和受热束紧四重作用下，人工裂缝中的支撑剂能自发的形成稳固的柱子，从而确保高速通道压裂的效果。具体实施方式以下通过实施例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，并不限制本专利技术，本专利技术使用的支撑剂为陶粒、石英砂或其他现有支撑剂，实施例以陶粒、石英砂进行说明。支撑剂柱的强度和稳定性从高到底排序为实施例1，实施例2，实施例3，实施例4，实施例5，实施例6，具体如下。实施例1一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法按如下步骤进行：(1)表面处理：将陶粒表面分别涂覆厚度为5μm的强阳离子高分子材料和弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按重量比1:1的比例与含有纤维的压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱；所述的纤维的重量为支撑剂重量的6％，纤维为热敏纤维，长度7mm，外径20μm；所述的强阳离子高分子材料为聚二甲基二烯丙基氯化铵，离子度为70％；所述的弱阴离子高分子材料为丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，水解度为8％。实施例2一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法按如下步骤进行：(1)表面处理：将石英砂表面分别涂覆厚度为4μm的强阳离子高分子材料和厚度为6μm弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按重量比1:1的比例与含有纤维的压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱；所述的纤维的重量为支撑剂重量的5％，纤维为热敏纤维，长度8mm，外径25μm；所述的强阳离子高分子材料为聚丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，离子度为80％；所述的弱阴离子高分子材料为甲基丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，水解度为5％。实施例3一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法按如下步骤进行：(1)表面处理：将石英砂表面分别涂覆厚度为6μm的强阳离子高分子材料和厚度为4μm弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按重量比1:1的比例与含有纤维的压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱；所述的纤维的重量为支撑剂重量的8％，纤维为热敏纤维，长度5mm，外径15μm；所述的强阳离子高分子材料为聚甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵，离子度为60％；所述的弱阴离子高分子材料为2-甲基-2-丙烯酰胺基丙磺酸-丙烯酰胺共聚物，水解度为5％。实施例4一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法与实施例1的区别是所述的强阳离子高分子材料为甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵按数量比为2:1的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)表面处理：将支撑剂表面分别涂覆强阳离子高分子材料和弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按一定的比例随压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱。

【技术特征摘要】
1.一种高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)表面处理：将支撑剂表面分别涂覆强阳离子高分子材料和弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按一定的比例随压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱。2.根据权利要求1所述的高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，其特征在于，按如下步骤进行：(1)表面处理：将支撑剂表面分别涂覆厚度为4-6μm的强阳离子高分子材料和弱阴离子高分子材料，得到强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂；(2)压裂：将强阳离子型支撑剂和弱阴离子型支撑剂按重量比1:1的比例与含有纤维的压裂液泵入油气井中，形成支撑剂柱。3.根据权利要求2所述的高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，其特征在于，所述的纤维的重量为支撑剂重量的5-8％，纤维为热敏纤维，长度5-8mm，外径15-25μm。4.根据权利要求1所述的高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成方法，其特征在于，所述的强阳离子高分子材料离子度为20％-90％。5.根据权利要求4所述的高速通道压裂自聚集支撑剂柱的形成...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈勇，陈培胜，吕永利，李明，左家强，杨彪，苏权生，郁登朗，丁然，张军峰，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：山东,37