一种用于水力压裂的原位生成支撑剂制造技术

本发明专利技术公开了一种用于水力压裂的原位生成支撑剂，将支撑剂原料液与压裂液一起注入人造裂缝，支撑剂原料液在泵送过程中形成小液珠分散在压裂液中，并且压裂液将小液珠携带进入人造裂缝中，小液珠在裂缝中发生固化反应形成球形颗粒支撑剂；所述支撑剂原料液包括如下组分：可固化树脂、稀释剂、固化剂、pH调节剂；所述可固化树脂为热塑性酚醛树脂、热塑性脲醛树脂、三聚氰胺‑甲醛树脂中的一种或至少两种的混合物；所述压裂液中加入有相界面稳定剂。本发明专利技术的支撑剂原料液珠在裂缝中逐渐固化，形成球度好、强度高的固体颗粒，达到支撑人造裂缝，维持高导流通道的效果，提高油气田开采效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于水力压裂的原位生成支撑剂
本专利技术涉及油气开采
，特别涉及一种用于水力压裂的原位生成支撑剂。
技术介绍
水力压裂技术作为油气井增产、水井增注的主要措施，已广泛应用在低渗透/超低渗油气田的开发，是最重要的油气田的稳产措施之一。水力压裂过程是通过对目的储层泵注高粘度的前置液，以超过地层破碎压力的高压使地层形成延伸的裂缝；然后向形成的裂缝中注入混有支撑剂的携砂液，使得支撑剂铺展在裂缝中；最后对携砂液破胶降粘为低粘度流体，流向井筒返排至地面。通过该技术，地层中留下一条由支撑剂支撑裂缝壁面所形成的高导流能力的流动通道，以利于油气从远井地层流向井底。支撑剂是水力压裂技术中使用的重要材料之一，其目的是支撑压裂形成的裂缝的两个壁面，从而提高流体通过地层的能力。历史上水力压裂施工过程中曾使用过多种材料作为支撑剂，例如石英砂、金属铝球、核桃壳、玻璃珠、陶粒等。1947年进行的首次水力压裂使用的美国Arkansas河挖掘的砂子，最早作为石油支撑剂使用的就是高质量的砂子，这种砂子都是从坚实的砂岩层中采出的。到了60年代，大量具有较高强度、近似圆形的颗粒被发掘出来作为支撑剂使用，例如：金属球、玻璃球、胡桃核等。进入70年代，研究人员开发出了以铝矾土为主要原料的人造陶粒支撑剂。80年代出现了树脂覆膜石英砂与覆膜陶粒支撑剂。水力压裂技术应用越来越成熟，一些深层及低渗透油气藏得以开发，对支撑剂的要求也随之提高，对支撑剂的性能，例如圆球度、抗压强度、酸溶解度及密度等都提出了更高的要求。目前，应用最为广泛的压裂技术是常规胍胶压裂液体系与加砂压裂组合，该技术普遍存在以下问题：1)压裂液如果破胶和返排不彻底，将严重伤害形成的人工裂缝的导流能力以及降低裂缝附近的基质渗透率；2)面对高温深井，为在高温下保持压裂液的携砂能力，增大胍胶、交联剂等添加剂浓度，导致残渣含量进一步增加，摩阻进一步加大，更加带来了破胶、返排等问题；3)对于宽度较小的二级、三级分支裂缝，固体支撑剂难以进入形成有效支撑；4)由于固体支撑剂的注入会对管线，井筒造成一定的磨损，同时加砂压裂工艺复杂，高填砂伴随的高排量、高泵压对井口、施工设备、施工管柱要求高，加砂过程中的控制不当还会造成砂堵，潜在较大的工程施工风险和人员安全风险。而且，在支撑剂注入过程中，因为支撑剂密度大和刚性等因素，支撑剂往往很容易造成脱砂、砂堵、注不进等，使得施工不能达到预期效果，甚至造成井筒砂堵。近年来，石油工作者们大多致力于低密度、高强度的固相支撑剂的研究，得到了不少可喜效果，但不管支撑剂密度的高低，常规加砂压裂施工过程中的固相支撑剂仍会出现注入难、难注入等问题。这些问题往往可能会导致诱导裂缝导流能力大大降低，所以，压后试井测得裂缝渗透率常常只能达到实验室的十分之一，甚至百分之一。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是针对现有支撑剂在使用中存在的上述缺陷，提供一种新型的用于水力压裂的原位生成支撑剂。本专利技术提供的支撑剂由支撑剂原料液固化形成，支撑剂原料液在常温常压条件下呈液态，将原料液与压裂液一起注入人工裂缝中，压裂液作为携带液，支撑剂原料液的液珠在裂缝中发生固化反应形成球形颗粒的支撑剂，得到高速渗流通道，提高油气田开采效率。所述支撑剂原料液在常温常用条件下呈液态，在加热高温环境下可固化。支撑剂原料液包括如下组分：可固化树脂、稀释剂、固化剂、pH调节剂，可固化树脂、稀释剂、固化剂的质量比为1:(0.5-2):(0.1-0.4)。将可固化树脂、稀释剂和固化剂混合均匀，并调节pH为9-10，即得到支撑剂原料液。支撑剂原料液的密度为0.95-1.10g/mL，其密度远小于常规支撑剂密度。所述可固化树脂为热塑性酚醛树脂、热塑性脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂中的一种或至少两种的混合物。优选的是热塑性酚醛树脂。由于可固化树脂在室温条件下通常为固体，或者为高粘度液体，因此需要加入一定量的稀释剂以降低体系粘度，其加量为热塑性树脂量的0.5-2份。所述稀释剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或至少两种的复合，优选的稀释剂为乙醇。可固化树脂与稀释剂混合得到可固化树脂溶液。所述固化剂为可均匀分散在可固化树脂溶液中的有机醛类或铵盐。例如，六次甲基四胺、多聚甲醛、戊二醛、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或至少两种配合使用。优选的是六次甲基四胺。所述pH调节剂用于将支撑剂原料液pH调节至9-10。pH调节剂选自盐酸、硫酸、醋酸、甲胺，乙胺、二甲胺、二乙胺、三乙胺、吡啶、羟胺、2-甲基吡啶、3-甲基吡啶、吡咯、NaOH、KOH、NaCO3、甲醇钠、乙醇钠中的一种或两种。作为一种优选，所述支撑剂原料液中还可以加入增强剂，增强剂选自有机膨润土、疏水二氧化硅、二氧化钛、氧化石墨烯、石墨烯、碳纳米管等的一种或两种的复合，增强剂加工为尺寸为纳米级到微米级之间的颗粒或片层。支撑剂原料液的配制方法步骤以下：(1)将可固化树脂和稀释剂混合，搅拌或超声处理混合均匀，得到混合液1；(2)向混合液1中加入固化剂，搅拌或者超声处理，得到均匀混合液2；(3)向混合液2中加入pH调节剂，调节pH为9-10，得到均匀溶液，即为支撑剂原料液。当增强剂存在条件下，支撑剂原料液的配制方法步骤以下：(1)将可固化树脂和稀释剂混合，搅拌或超声处理混合均匀，得到混合液1；(2)向混合液1中加入固化剂，搅拌或者超声处理，得到均匀混合液2；(3)向混合液2中加入pH调节剂，调节pH为9-10，得到均匀溶液3；(4)向均匀溶液3中加入增强剂，搅拌或者超声处理，得到均匀溶液，即为支撑剂原料液。使用时，支撑剂原料液与压裂液按照设计的比例混合后，通过压裂车将混合液注入地层。所述压裂液可以是瓜胶压裂液、滑溜水压裂液、活性水压裂液等。与常规压裂体系相比，这里的压裂体系的压裂液中需补加可以稳定支撑剂原料液和压裂液界面的相界面稳定剂。所述相界面稳定剂是非离子表面活性剂或天然有机大分子。具体可以为烷基聚氧乙醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、烷基糖苷、纤维素衍生物、明胶中的一种或至少两种的混合物。优选的是十二烷基糖苷。同时上述压裂液中也需要添加常规压裂液体系中的其他一些必要的常规添加剂，当然这些添加剂都是行业内有一定经验者所熟知的添加剂。例如防腐剂、阻垢剂、黏土稳定剂、杀菌剂、降滤失剂、减阻剂等。压裂液的作用为将地面动力传递到地层，使地层形成人造裂缝。同时，压裂液可以携带支撑剂原料液进入新形成的人造裂缝，尤其是常规支撑剂无法到达的、缝宽小的二级裂缝。本专利技术的支撑剂的工作原理如下：当通过压裂车将压裂液和支撑剂原料液的混合液泵往地层，泵、管线、阀门、导管、炮眼及地层都会对上述混合液剪切，将支撑剂原料液分散成小液珠。同时，可以通过调整排量控制剪切强度，进而控制液珠大小。形成的小液珠分散在压裂液中，压裂液中含有的相界面稳定剂具有在支撑剂原料液和压裂液界面相富集，隔离支撑剂液珠，防止支撑剂原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于水力压裂的原位生成支撑剂，其特征在于，将支撑剂原料液与携带液一起注入人造裂缝，支撑剂原料液在人造裂缝中发生固化反应形成球形颗粒支撑剂；所述支撑剂原料液包括如下组分：可固化树脂、稀释剂、固化剂、pH调节剂，可固化树脂、稀释剂、固化剂的质量比为1:(0.5-2):(0.1-0.4)，所述可固化树脂为热塑性酚醛树脂、热塑性脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂中的一种或至少两种的混合物；所述携带液为压裂液，压裂液中加入有相界面稳定剂，所述相界面稳定剂为烷基聚氧乙醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、烷基糖苷、纤维素衍生物、明胶中的一种或至少两种的混合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于水力压裂的原位生成支撑剂，其特征在于，将支撑剂原料液与携带液一起注入人造裂缝，支撑剂原料液在人造裂缝中发生固化反应形成球形颗粒支撑剂；所述支撑剂原料液包括如下组分：可固化树脂、稀释剂、固化剂、pH调节剂，可固化树脂、稀释剂、固化剂的质量比为1:(0.5-2):(0.1-0.4)，所述可固化树脂为热塑性酚醛树脂、热塑性脲醛树脂、三聚氰胺-甲醛树脂中的一种或至少两种的混合物；所述携带液为压裂液，压裂液中加入有相界面稳定剂，所述相界面稳定剂为烷基聚氧乙醚、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、山梨醇酐脂肪酸酯、烷基糖苷、纤维素衍生物、明胶中的一种或至少两种的混合物。


2.如权利要求1所述的用于水力压裂的原位生成支撑剂，其特征在于，将可固化树脂、稀释剂和固化剂混合均匀，并调节溶液pH为9-10，即得到支撑剂原料液。


3.如权利要求2所述的用于水力压裂的原位生成支撑剂，其特征在于，所述稀释剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、叔丁醇中的一种或至少两种的混合物。


4.如权利要求2所述的用于水力压裂的原位生成支撑剂，其特征在于，所述固化剂为有机醛类或铵盐。


5.如权利要求4所述的用于水力压裂的原位生成支撑剂，其特征在于，所述固化剂为六次甲基四胺、多聚甲醛、戊二醛、氯化铵、硫酸铵、硝酸铵中的一种或至少两种的复合物。


6.如权利要求1所述的用于水力压裂的原位生成支撑剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：周利华，李骏，何思源，吴明移，李年银，桑宇，钟世超，黄亮，郭玉杰，张玉萍，韩旭，
申请(专利权)人：四川省帕提科斯能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51