一种基于气动效应的自悬浮支撑剂及其制备方法技术

一种基于气动效应的自悬浮支撑剂及其制备方法，所述支撑剂包括内部支撑剂、中间粘性涂层、外部包覆物质，所述中间粘性涂层粘附于所述内部支撑剂上，且使所述外部包覆物质包覆在其外侧，所述外部包覆物质为在常温常压条件下不发生反应或变化、在地层的温度压力下产生不易溶于储层液体环境的气体的物质。本发明专利技术提出了一种全新概念的改性支撑剂—气动自悬浮支撑剂，该种气动自悬浮支撑剂能够在支撑剂表面产生气体，增加支撑剂的浮力，避免支撑剂在裂缝中水平运移过短，沉降速度过快、形成沙堤过早、无法大量进入二三级次生裂缝、有效支撑范围小、水力裂缝的有效支撑长度达不到设计要求的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于气动效应的自悬浮支撑剂及其制备方法
本专利技术属于油气田开发领域，尤其涉及应用于水力压裂的自悬浮支撑剂及其制备方法。
技术介绍
目前大规模体积压裂技术已经成为开采非常规油气藏必不可少的技术手段之一，其主要原理是通过在储层中形成复杂裂缝网络，得到远高于岩石基质渗流能力的支撑剂充填裂缝通道，进而达到提高油气渗流能力、增加储量动用程度、获取更大的油气产能的目的。在储层改造过程中，支撑剂由携砂液携带经由射孔孔眼进入地层，但是由于携砂液流速有限，支撑剂会在重力的作用下在裂缝中向前移动的同时向下运动，最后堆积在裂缝底部形成沙堤。并且由于裂缝网络形态复杂，二级三级裂缝中仅充填少量支撑剂，裂缝在应力作用下闭合后通常变为无效填充裂缝，致使导流能力大量损失。为了能够增加支撑剂的有效运移距离，扩大裂缝的有效支撑范围，避免支撑剂在裂缝中过早沉降，国内外众多专家学者进行了大量研究并提出了许多解决办法，如增加压裂液粘度、研制超轻密度支撑剂等等。但这些已有的方法仍然存在支撑剂在水力裂缝中运移距离短、沉降速度快、形成沙堤过早、水力裂缝的有效支撑长度达不到设计要求、无法大量进入二级三级裂缝的问题。
技术实现思路
：针对目前现有水力压裂技术存在的缺点，本专利技术提供了一种基于气动效应的自悬浮支撑剂及其制备方法。本专利技术采用的方案如下：一种基于气动效应的自悬浮支撑剂，其特征在于由内向外依次包括内部支撑剂、中间粘性涂层、外部包覆物质，所述中间粘性涂层为可使所述外部包覆物质包覆在所述自悬浮支撑剂外侧的粘性材料，所述外部包覆物质为在常温常压条件下不发生反应或变化、在地层的温度压力下产生不易溶于储层液体环境的气体的物质。优选的所述内部支撑剂为天然石英砂、人造陶粒、玻璃球、橡胶颗粒、铝球以及覆膜支撑剂中的一种或几种。进一步优选的所述内部支撑剂为直径2mm、视密度为1.26g/cm3的橡胶颗粒。优选的所述中间粘性涂层为慢干型。进一步优选的所述中间粘性涂层为粘度为38000mpa·s的硅胶胶水。优选的所述外部包覆物质为氯化氨和亚硝酸钠。优选的所述内部支撑剂的粒径包括6/12、8/16、12/18、12/20、16/30、20/40、30/50、40/60、40/70和/或70/140目的规格。前述一种基于气动效应的自悬浮支撑剂的制备方法，其特征在于通过中间粘性涂层将外部包覆物质稳定均匀镀在支撑剂表面、且不提前诱发反应。优选的包括以下步骤：(1)将内部支撑剂倒入盛装中间粘性涂层的粘性涂料容器，匀速搅拌，使得内部支撑剂均匀附上中间粘性涂层，(2)将内部支撑剂均匀附上中间粘性涂层后，再转移到连接有搅拌器的中间容器，将外部包覆物质倒入中间容器，在搅拌器作用下使得已附上中间粘性涂层的表面均匀包裹外部包覆物质。本专利技术对压裂目标储层的温度、压力、深度等因素进行分析，优选具有与其匹配特征的内部支撑剂和外部包覆物质：(1)内部支撑剂包括天然石英砂、人造陶粒、玻璃球、铝球等全部类型的支撑剂；(2)外部包覆物质包括氯化氨和亚硝酸钠等达到一定温度或压力条件下即可发生反应、产生大量不易溶于储层液体环境的气体的化学药品或材料；根据压裂施工方案要求，选择合适的内部支撑剂规格，确定内部支撑剂与外部包覆药品的的用量与比例，最终确定气动自悬浮支撑剂的尺寸：(1)外部包覆物质的比例并不是一个固定数值，具体数值由内部支撑剂的尺寸与密度决定；(2)内部支撑剂所使用的支撑剂粒径包括6/12、8/16、12/18、12/20、16/30、20/40、30/50、40/60、40/70、70/140目等常用规格以及其它规格的支撑剂。根据实际情况选择制备气动自悬浮支撑剂的地点场所，条件合适则可以在现场制备，也可以在工厂加工，完成后统一封装保存并运输至指定地点，制作和运输过程中必须严格将温度或压力控制在物质发生反应的条件以下。根据实际情况选择制备气动自悬浮支撑剂的方法与设备：制备该种气动自悬浮支撑剂的方法并不唯一，只要能够根据内部支撑剂和外部包覆药品的特点进行相关包覆操作的方法及技术均可。使用制备完成的气动自悬浮支撑剂，根据压裂施工方案进行施工，使用方法与常规支撑剂使用方法相同。凡是在支撑剂表面产生产生气体，以气体作为支撑剂悬浮动力的方法均属该种自悬浮支撑剂范畴。该种气动自悬浮支撑剂适用于所有的注砂压裂技术，包括水力压裂技术以及目前现有的无水压裂技术。该种气动自悬浮支撑剂不仅适用于现场应用，还适用于各种室内实验。本专利技术的技术效果如下：本专利技术提出了一种可应用于水力压裂技术的气动自悬浮支撑剂，该种自悬浮支撑剂将能够在一定温度压力条件下发生反应产生大量气体的物质包覆在常规支撑剂表面形成的改性支撑剂，该种改性支撑剂在随携砂液进入地层的过程中，其所处环境温度逐渐升高，支撑剂表面包覆的物质之间会发生反应产生大量气体，这些气体初始以气泡的形式附着在支撑剂表面并携带支撑剂做无序运动，大幅增加进入二级三级等次生裂缝的几率，强化压裂改造效果，并增加支撑剂浮力，提高支撑剂运移距离，避免支撑剂在裂缝中过早沉降。随着反应的进行，支撑剂与表面产生的气泡逐渐分离，此时气泡将起到补充裂缝中能量、提高地层压力系数的作用，这将有利于水力裂缝的进一步扩展，使目的储层的压后产能达到预期的设计目标。具体的优点如下：1.本专利技术提出了一种全新概念的改性支撑剂—气动自悬浮支撑剂，该种气动自悬浮支撑剂能够在支撑剂表面产生气体，增加支撑剂的浮力，避免支撑剂在裂缝中水平运移过短，沉降速度过快、形成沙堤过早、无法大量进入二三级次生裂缝、有效支撑范围小、水力裂缝的有效支撑长度达不到设计要求的问题。2.该种气动自悬浮支撑剂表面产生的气泡在脱离支撑剂表面后，能够起到补充裂缝中能量、提高地层压力系数、减少压裂施工过程中前置液用量的作用，有利于水力裂缝的进一步扩展。3.该种气动自悬浮支撑剂的内部支撑剂为室内实验与现场应用常见的常规支撑剂，如天然石英砂、陶粒支撑剂以及覆膜支撑剂等，这些种类的支撑剂价格低廉、货源充足，容易获取。4.该种气动自悬浮支撑剂外部包覆物质主要以氯化氨和亚硝酸钠为代表的在常温常压环境下不发生反应、在达到一定温度压力条件下可以反应产生大量气体的药品或材料，这些物质货源广，化学性质稳定，便于运输与保存。5.该种气动自悬浮支撑剂制作过程简单，工艺成熟，耗时少，一次加工制作量大，完全可以满足现场使用需求。6.该种气动自悬浮支撑剂可自由选择内部支撑剂与外部包覆物质，具有现场使用自由度高、应用范围大的特点。附图说明图1为本专利技术实施例的实验装置关系及效果验证流程图；图2为实施例1-6水初始温度与支撑剂悬浮时间、药品用量与支撑剂悬浮时间的关系曲线；图3为实施例7-12水初始温度与支撑剂悬浮时间、药品用量与支撑剂悬浮时间的关系曲线；图4为不同药品用量条件下反应釜内部压力与支撑剂悬浮本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于气动效应的自悬浮支撑剂，其特征在于包括内部支撑剂、中间粘性涂层、外部包覆物质，所述中间粘性涂层粘附于所述内部支撑剂上，且使所述外部包覆物质包覆在其外侧，所述外部包覆物质为在常温常压条件下不发生反应或变化、在地层的温度压力下产生不易溶于储层液体环境的气体的物质。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于气动效应的自悬浮支撑剂，其特征在于包括内部支撑剂、中间粘性涂层、外部包覆物质，所述中间粘性涂层粘附于所述内部支撑剂上，且使所述外部包覆物质包覆在其外侧，所述外部包覆物质为在常温常压条件下不发生反应或变化、在地层的温度压力下产生不易溶于储层液体环境的气体的物质。


2.根据权利要求1所述的自悬浮支撑剂，其特征在于所述内部支撑剂为天然石英砂、人造陶粒、玻璃球、橡胶颗粒、铝球以及覆膜支撑剂中的一种或几种。


3.根据权利要求2所述的自悬浮支撑剂，其特征在于所述内部支撑剂为直径2mm、视密度为1.26g/cm3的橡胶颗粒。


4.根据权利要求1所述的自悬浮支撑剂，其特征在于所述中间粘性涂层为慢干型。


5.根据权利要求4所述的自悬浮支撑剂，其特征在于所述中间粘性涂层为粘度为38000mpa·s的硅胶胶水。


6.根...

【专利技术属性】
技术研发人员：张景臣，陈凯，王明星，杨岩，石胜男，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：发明
国别省市：北京;11