一种压裂用支撑剂制造技术

本发明专利技术涉及石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体公开了一种压裂用支撑剂，包括油相和水相，水相包括去离子水、分散剂和阻聚剂，油相包括如下重量份计的各组分：共聚单体100份，过氧化物引发剂0.5

【技术实现步骤摘要】
一种压裂用支撑剂


[0001]本专利技术涉及石油、天然气及页岩气等流体矿产开采
，具体是一种压裂用支撑剂。

技术介绍

[0002]支撑剂是一种常用于压裂施工的材料，例如在石油开采的过程中就常用到支撑剂。将支撑剂填充到低渗透矿床的岩层裂缝中，进行高闭合压裂处理，以支撑裂缝不因应力释放而闭合，让油、气从裂缝通道中汇集而出，从而保持油、气的高导流能力，增加油、气产量，延长油、气井服务年限，提高采油、气经济效益。
[0003]目前国内外压裂工艺所用的支撑剂主要以石英砂和陶粒为主，其中石英砂因为价廉而成为目前常用的支撑剂，然而这种支撑剂存在以下缺陷：比重较大，在压裂过程中传输支撑剂时流体粘度大、泵压高、能耗大；圆度及球度低，表面不光滑，对设备的磨损严重。
[0004]专利申请号为201410181659.1的中国专利技术专利公开了一种聚苯乙烯支撑剂，根据质量份数，原料包括：100份单体、0.11～8份引发剂、2～10份无机分散剂、2～7份有机分散剂、0.2～1份补强剂、200～500份去离子水、0.8～3份表面活性剂；单体为苯乙烯或苯乙烯、二乙烯苯的混合物；单体中二乙烯苯的质量小于或等于苯乙烯质量的60％。该技术方案具有比重低、无静电等优点。
[0005]然而上述技术方案的支撑剂应用于深井压裂中时，却出现了支撑剂破碎并产生大量的碎片，而这些碎片在裂缝中迁移并堵塞流动通道，降低裂缝的导流能力，减少了油、气产量；同时支撑剂还存在在井下被压扁粘连，而将缝隙全部堵死的情况，导致原油无法渗出。
专利
技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种压裂用支撑剂，以解决现有技术中在深井中压裂的支撑剂存在的支撑剂破碎和支撑剂粘连的问题。
[0007]为了达到上述目的，本专利技术的基础方案如下：
[0008]一种压裂用支撑剂，包括油相和水相，水相包括去离子水、分散剂和阻聚剂，油相包括如下重量份计的各组分：共聚单体100份，过氧化物引发剂0.5
‑
7份，二茂铁修饰的二氧化硅0.04
‑
10份，其中二茂铁修饰的二氧化硅采用纳米颗粒，共聚单体包括苯乙烯和二乙烯苯。
[0009]相比于现有技术的有益效果：
[0010]为得到本方案的支撑剂，专利技术人对现有支撑剂进行分析研究，发现现有支撑剂的颗粒强度仅为65N左右，故而抗压性不足才使得支撑剂容易破碎进而产生大量碎片；而现有的支撑剂的最大使用温度仅在120℃左右，故而耐温性不高，使得支撑剂在温度高的井下被压扁后产生粘连，将缝隙全部堵死，原油无法渗出。而本方案通过过氧化物引发剂使得共聚单体之间形成交联网状结构的聚合物，而二茂铁修饰的二氧化硅因将二茂铁结构单元以共
价键的方式连接到了二氧化硅表面，使得共价键修饰的二氧化硅不像物理吸附那样容易脱落，且二茂铁基团与共聚单体的相容性极好，从而使得二茂铁修饰的二氧化硅纳米颗粒可以大量且均匀的分散在共聚单体交联形成的网状结构的网格缝隙中，对聚合物起到支撑作用，提高了支撑剂的强度，使得支撑架的抗压强度和耐热性大幅度提高；另一方面，二茂铁修饰的二氧化硅纳米颗粒中二茂铁基团同样可以加强聚合物的耐热性和抗压强度；两者协同作用进一步加强了聚合物的耐热性和抗压强度，使得本方案制得的支撑剂的颗粒强度达到120N以上，颗粒强度实现翻倍，同时最大使用温度也提高到130℃以上，进而使得本方案的支撑剂不会出现在深井压裂中的破碎问题和支撑剂之间粘连的问题；除此之外二茂铁基团可以吸收紫外线，所以可以有效防止聚合物老化，进而延长支撑剂的使用寿命。
[0011]进一步，所述共聚单体还包括辅助单体，辅助单体包括三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种，辅助单体均包括三爪型活性基团且每个活性基团上均具备C＝C双键；其中辅助单体占共聚单体总量的1
‑
15％、二乙烯苯占共聚单体总量的1
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50％，苯乙烯占共聚单体总量的35
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98％。
[0012]有益效果：采用本方案时，若仅有二乙烯苯作为交联剂，在交联度低时，抗压强度和耐热性存在相对不足，而交联度高时，聚合物变得很脆，同样导致抗压强度相对下降；本方案中辅助单体均包括三爪型活性基团且每个活性基团上均具备C＝C双键，通过带C＝C双键的三爪型活性基团为聚合物提供了一定的空间位阻，增加了交联度限制了聚合物三维网状分子的热运动(即提高耐热性和抗压强度)的同时，在局部微观上，分子链有一定的活动空间，为聚合物提供了韧性；另一方面，在该局部微观上的分子链活动空间中，填充有二茂铁修饰的二氧化硅纳米颗粒，起到对活动空间的支撑作用，减小了聚合物受压时因韧性产生的形变，进一步提高了支撑剂的颗粒强度和最大使用温度。
[0013]进一步，所述共聚单体中辅助单体占共聚单体总量的2
‑
10％、二乙烯苯占共聚单体总量的7
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40％，苯乙烯占共聚单体总量的50
‑
93％。
[0014]有益效果：因辅助单体的价格高，本方案通过对辅助单体和共聚单体中其余成分的含量想定，使得支撑剂制备能同时兼顾低成本和高性能。
[0015]进一步，所述二茂铁修饰的二氧化硅由酰氯化的二氧化硅和甲醇二茂铁反应得到。
[0016]有益效果：本方案使得二茂铁修饰的二氧化硅制作方法简单且对制备装置要求低，降低制作成本。
[0017]进一步，所述酰氯化的二氧化硅由羧基化的纳米二氧化硅与亚硫酰氯反应得到。
[0018]有益效果：本方案使得酰氯化的二氧化硅制作方法简单且对制备装置要求低，降低制作成本。
[0019]进一步，所述酰氯化的二氧化硅和甲醇二茂铁反应过程中加入三乙胺作为催化剂。
[0020]有益效果：本方案三乙胺作为催化剂既能加快酰氯化的二氧化硅与甲醇二茂铁反应，又能方便后续对催化剂的去除。
[0021]进一步，所述过氧化物引发剂包括0.3
‑
2份的低温过氧化物引发剂和0.2
‑
5份的高温过氧化物引发剂。
[0022]有益效果：采用本方案时，低温过氧化物引发剂主要将苯乙烯通过二乙烯苯形成
初步的交联结构，同时低温过氧化物引发剂也能促进三爪型活性基团将聚合物中远距碳链进行初步交联；高温过氧化物引发剂则主要通过三爪型活性基团将远距碳链进一步交联，同时在聚合物的网格缝隙中均匀分散了二茂铁修饰的二氧化硅纳米颗粒，极大的增加了聚合物的抗压强度和耐热性及韧性。
[0023]进一步，所述低温过氧化物引发剂包括过氧化苯甲酰、过氧化二碳酸双(4
‑
叔丁基环己酯)、过氧化二碳酸双丁酯、过氧化二月桂酰及过氧化二癸酰中的至少一种。
[0024]进一步，所述高温过氧化物引发剂包括过氧化异丙基碳酸叔丁酯、过氧化(2
‑
乙基己基)碳酸叔丁酯、过氧化乙酸叔丁酯、4，4
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双(叔丁基过氧化)戊酸丁酯、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化二异丙苯、本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种压裂用支撑剂，包括油相和水相，水相包括去离子水、分散剂和阻聚剂，其特征在于，油相包括如下重量份计的各组分：共聚单体100份，过氧化物引发剂0.5
‑
7份，二茂铁修饰的二氧化硅0.04
‑
10份，其中二茂铁修饰的二氧化硅采用纳米颗粒，共聚单体包括苯乙烯和二乙烯苯。2.根据权利要求1所述的压裂用支撑剂，其特征在于：所述共聚单体还包括辅助单体，辅助单体包括三烯丙基异氰脲酸酯、三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯中的至少一种，辅助单体均包括三爪型活性基团且每个活性基团上均具备C＝C双键；其中辅助单体占共聚单体总量的1
‑
15％、二乙烯苯占共聚单体总量的1
‑
50％，苯乙烯占共聚单体总量的35
‑
98％。3.根据权利要求2所述的压裂用支撑剂，其特征在于：所述共聚单体中辅助单体占共聚单体总量的2
‑
10％、二乙烯苯占共聚单体总量的7
‑
40％，苯乙烯占共聚单体总量的50
‑
93％。4.根据权利要求1所述的压裂用支撑剂，其特征在于：所述二茂铁修饰的二氧化硅由酰氯化的二氧化硅和甲醇二茂铁反应得到。5.根据权利要求4所述的压裂用支撑剂，其特征在于：所述酰氯化的二氧化硅由羧基化的纳米二氧化硅与亚硫酰...

【专利技术属性】
技术研发人员：熊帆，熊鹰，
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：