一种支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种支撑剂及其制备方法。所述支撑剂的视密度＜1.00g/cm

A proppant and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种支撑剂及其制备方法
本专利技术涉及一种支撑剂及其制备方法，属于水力压裂
，特别涉及一种适用于水力裂缝上部的支撑剂及其制备方法。
技术介绍
水力压裂改造是低渗特低渗和非常规油气田经济有效开发的核心技术之一。支撑剂是保证水力压裂裂缝具有高导流能力的关键材料，它在裂缝中的高效充填对保证压裂效果至关重要。在压裂改造施工过程中，将压裂液在高速、高压条件下注入地下储集层中使之裂开，在储集层裂缝闭合之前，携带有支撑剂的压裂液进入储集层裂缝并支撑起裂缝，油气流体在地层压力的作用下通过支撑剂层之间的空隙排出，最终实现油气开采。目前，业内常用的石英砂、陶粒等常规支撑剂视密度较高，一般为2.6-3.9g/cm3，需要高粘压裂液携带和输送，高粘压裂液破胶不彻底，其中的高聚物在储集层岩石上的吸附易造成储层伤害。而当压裂液粘度低时，难以悬浮常规高密度支撑剂，导致输送困难，易在裂缝中沉降，裂缝有效支撑面积较小。相比之下，超低密度支撑剂由于密度可低至1.0-1.1g/cm3，与水的密度基本相当，保持超低密度支撑剂悬浮输送所需的最小流动速度比常规支撑剂低一个数量级，仅需清水或滑溜水就可以输送，而且输送与充填效率高，裂缝有效支撑面积大，清水或滑溜水不存在破胶不彻底和高聚物吸附伤害储层问题，可显著降低压裂对储层和人工裂缝的伤害，有利于调节裂缝导流能力，进一步调节油气产量。但是，常规支撑剂和超低密度支撑剂的视密度均大于清水(密度为1.000g/cm3)或滑溜水(密度为0.960-1.005g/cm3)，在停泵之后与裂缝闭合之前的数天时间内，视密度高于清水或滑溜水的支撑剂势必会发生沉降，造成水力裂缝上部无法支撑。通常认为，水力裂缝中有支撑剂支撑的裂缝高度不足裂缝高度的40％，水力裂缝的广大上部部分不能实现有效支撑，在岩石闭合压力的作用下会逐渐闭合，造成油气泄流通道关闭，进而降低产量。目前还未发现视密度＜1.00/cm3的报道。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种支撑剂及其制备方法。该支撑剂的视密度＜1.00g/cm3，体积密度＜0.40g/cm3，其在清水或滑溜水及水力裂缝中能够保持完全悬浮，可实现水力裂缝的上部支撑。为达到上述目的，本专利技术提供了一种支撑剂，所述支撑剂的视密度＜1.00g/cm3，体积密度＜0.40g/cm3，所述支撑剂的原料组成包括热固性树脂粘合剂的预聚物、有机溶剂和经过化学改性的混合粉体材料；其中所述经化学改性的混合粉体材料包括经化学改性的第一粉体材料和经化学改性的第二粉体材料；以所述支撑剂原料组成的总重量为100％计，所述经过学改性的第一粉体材料的含量为60-80％，所述经化学改性的第二粉体材料的含量为5-18％，所述热固性树脂粘合剂的预聚物的含量为15-20％，所述有机溶剂的含量为1-2％。在上述支撑剂中，优选地，所述第一粉体材料化学改性前的视密度为0.35-0.70g/cm3，化学改性前的粒径分布范围为5-45μm；更优选地，化学改性前的中值粒径D50为24μm。在上述支撑剂中，优选地，所述第二粉体材料化学改性前的视密度为2.30-3.90g/cm3，化学改性前的粒径分布范围为1-6μm；化学改性前的中值粒径D50为4μm。在上述支撑剂中，优选地，对所述第一粉体材料和所述第二粉体材料进行化学改性时，所使用的改性剂包括二硒化合物；优选地，所述二硒化合物包括1,2-二正己基二硒和/或1,2-二正癸基二硒。在上述支撑剂中，优选地，所述改性剂的总重量与所述经化学改性的混合粉体材料的总重量的比值为1:200-1:50；其中，所述经化学改性的混合粉体材料的总重量即为所述经化学改性的第一粉体材料和所述经化学改性的第二粉体材料的重量之和。使用无机矿物材料(如高岭土、蒙脱石、凹凸棒石、中空玻璃微球、粉煤灰、硅微粉、铝矾土)与有机高分子材料进行复合时，由于亲油亲水性能的差异，无机矿物材料难以与有机高分子材料进行有效的复合，难以制得高性能的支撑剂产品。本专利技术使用经过化学改性的混合粉体材料可有效解决上述问题。在本专利技术的较佳方案中，用包括二硒化合物(例如1,2-二正己基二硒和/或1,2-二正癸基二硒)的化学剂进行粉体改性，一方面可以有效实现对无机矿物材料的亲油改性，另一方面有利于保护无机矿物材料的结构、保持较高的强度。在对无机矿物材料进行亲油改性时，通常使用的改性剂如硅烷偶联剂和/或钛酸酯偶联剂和/或有机醛化合物等，如要实现其对无机矿物材料的有效改性，需要先使用强酸或强碱对无机矿物材料进行刻蚀后再使用改性剂改性，但是强酸或强碱刻蚀会破坏低无机矿物材料的结构，并降低其强度。当采用二硒化合物进行改性时未明显破坏中空玻璃微球和煤灰粉的结构，可有效避免此风险，显著提高支撑剂的抗压强度，更有利于得到强度较高、性能较好的支撑剂。在上述支撑剂中，优选地，所述热固性树脂粘合剂的预聚物与所述有机溶剂的重量之比为8:1-15:1。在上述支撑剂中，优选地，所述热固性树脂粘合剂的预聚物与有机溶剂总重量与所述经化学改性的混合粉体材料的总重量的比值为1:3-1:6；其中，所述经化学改性的混合粉体材料的总重量即为所述经化学改性的第一粉体材料和所述经化学改性的第二粉体材料的重量之和。在上述支撑剂中，优选地，所述热固性树脂粘合剂的预聚物的形态为液态，其在25℃下的粘度为200-3000mPa·s；更优选地，所述热固性树脂粘合剂的预聚物包括热固性环氧树脂的预聚物、热固性酚醛树脂的预聚物和热固性聚氨酯树脂的预聚物中的一种或几种的组合。在本专利技术提供的技术方案中，所述热固性树脂粘合剂的预聚物较佳在160-220℃、8-20分钟条件下固化得到的产物的软化点高于180℃。在上述支撑剂中，优选地，所述第一粉体材料在化学改性前的耐热温度≥500℃，在化学改性前的抗压强度为83-110MPa；在上述支撑剂中，优选地，所述第二粉体材料在化学改性前的耐热温度≥500℃，在化学改性前的抗压强度不低于所述第一粉体材料在化学改性前的抗压强度。在上述支撑剂中，优选地，所述经化学改性的第一粉体材料包括经化学改性的粉煤灰和/或经化学改性的中空玻璃微球。在上述支撑剂中，优选地，所述经化学改性的第二粉体材料包括经化学改性的硅微粉和/或经化学改性的铝矾土。在上述支撑剂中，优选地，所述有机溶剂包括甲醇、乙醇和丙酮中的一种或两种以上的组合。在上述支撑剂中，优选地，所述支撑剂的粒径为20-200目。上述支撑剂较佳通过下述支撑剂的制备方法制备得到。本专利技术还提供了上述支撑剂的制备方法，其包括以下步骤：向经化学改性的混合粉体材料中加入热固性树脂粘合剂和有机溶剂，进行粘合造粒，得到颗粒；将所述颗粒进行干燥、固化、冷却、过筛，得到支撑剂。在上述制备方法中，优选地，所述经化学改性的混合粉体材料通过包含下述步骤的改性方法制备得到：将第一粉体材料和第二粉体材料混合均匀，得到混合粉体材料；向所述混合粉体材料中加入改性剂，然后于预定温度和预定时间下进行活化，得到经化学改性的混合粉体材料(在进行活化的过程中物料会被干燥，因此得到的经化学改性的混合粉体材料为干燥的混合粉体材料)。在上述改性方法中，优选地，所述预定温度为60-120℃，更优选地，所述预定温度为60-100℃，进一步优选地，所述预定温度为70本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑剂，所述支撑剂的视密度＜1.00g/cm

【技术特征摘要】
1.一种支撑剂，所述支撑剂的视密度＜1.00g/cm3，体积密度为＜0.40g/cm3，所述支撑剂的原料组成包括热固性树脂粘合剂的预聚物、有机溶剂和经化学改性的混合粉体材料；其中，所述经化学改性的混合粉体材料包括经化学改性的第一粉体材料和经化学改性的第二粉体材料；以所述支撑剂原料组成的总重量为100％计，所述经化学改性的第一粉体材料的含量为60-80％，所述经化学改性的第二粉体材料的含量为5-18％，所述热固性树脂粘合剂的预聚物的含量为15-20％，所述有机溶剂的含量为1-2％。2.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述第一粉体材料在化学改性前的视密度为0.35-0.70g/cm3，化学改性前的粒径分布范围为5-45μm；优选地，化学改性前的中值粒径D50为24μm；所述第二粉体材料在化学改性前的视密度为2.30-3.90g/cm3，化学改性前的粒径分布范围为1-6μm；优选地，化学改性前的中值粒径D50为4μm。3.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，对所述第一粉体材料和所述第二粉体材料进行化学改性时，所使用的改性剂包括二硒化合物；优选地，所述二硒化合物包括1,2-二正己基二硒和/或1,2-二正癸基二硒；对所述第一粉体材料和所述第二粉体材料进行化学改性时，所使用的改性剂与所述混合粉体材料的重量之比为1:200-1:50。4.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述热固性树脂粘合剂的预聚物与所述有机溶剂的重量之比为8:1-15:1；所述热固性树脂粘合剂的预聚物与有机溶剂的总重量与所述经化学改性混合粉体材料的总重量的比值为1:3-1:6。5.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述热固性树脂粘合剂的预聚物的形态为液态，其在25℃下的粘度为200-3000mPa·s；优选地，所述热固性树脂粘合剂的预聚物包括热固性环氧树脂的预聚物、热固性酚醛树脂的预聚物和热固性聚氨酯树脂的预聚物中的一种或两种以上的组合。6.根据权利要求1所述的支撑剂，其中，所述第一粉体材料在化学改性前的耐热...

【专利技术属性】
技术研发人员：王萌，车明光，熊春明，石阳，王永辉，王欣，卢拥军，高莹，李向东，韩秀玲，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11