一种剪切增稠聚合物包裹支撑剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种剪切增稠聚合物包裹支撑剂及其制备方法和应用，所述支撑剂包括支撑剂基体和包覆于所述支撑剂基体表面的剪切增稠聚合物，其中，所述支撑剂基体选自高密度支撑剂，其体积密度大于1.8g/cm3，粒径为70

【技术实现步骤摘要】
一种剪切增稠聚合物包裹支撑剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及支撑剂，尤其涉及剪切增稠聚合物包裹支撑剂及其在底水气藏 压裂中的应用。

技术介绍

[0002]目前，底水气藏压裂后一旦见水，会产生严重的水锁效应，致使气的产量 大幅度降低，有的甚至水淹关井。
[0003]至于防水控水技术，目前基本上防不住的，因为防水的主要措施是控制缝 高的过度下窜。但这是很难的。目前控制缝高的主要措施是通过射孔段调整、 排量及黏度调整及施工规模的调整等。有时降低排量及黏度后，对支撑剂的携 带能力又降低，又容易引起脱砂或砂堵现象。有时采取的下沉剂及上浮剂效果 也不明显。因此，预防缝高尤其是预防缝高下窜是不现实的，也易于造成施工 的约束，难以实现预期的支撑剂加量。
[0004]因此，注意点应放在一旦缝高下窜后，如何有效控水的问题上。
[0005]目前的控水方法非常少，有时甚至束手无策(相当于空白)。特别地，缝高 的延伸在近井筒处最大(越往缝端，缝高延伸越小，也越不容易发生底水锥进)， 而近井筒处因流动压力最低，也是最容易产生水脊即底水突进的部位。因此， 近井筒裂缝处如何有效控水是重中之重。因此，需要研究提出一种新的控水技 术，以解决现场亟需的难题。
[0006]文献《苏里格气田西区堵水压裂技术研究与应用》针对苏里格气田西区底 水气藏压后单井产能，降低产水量等问题，开展了底水气藏堵水压裂技术研究。 该技术基于配套工作液首先同时压开气、水层，然后利用温控固化下沉剂特性 封堵底部水层，最后上部气层充填支撑剂，到达降水增产改造目的。室内对研 发的温控化学固化下沉剂和温控型携带液从固化、导流、膨胀性、黏温和沉降 速率等方面进行了测试，结合堵水压裂工艺参数优化，形成了底水气藏堵水压 裂技术。该文献主要是通过温控固化下沉剂来封堵底部水层，达到堵水压裂目 的。并未针对压裂工艺、压裂材料、生产制度等进行综合优化，具有一定技术 局限性。

技术实现思路

[0007]目前，底水气藏压裂后易见水，产生严重的水锁效应，导致气井产量大幅 度降低，有的甚至水淹关井，影响改造效果。针对上述问题，本专利技术提出了一 种剪切增稠聚合物包裹支撑剂，采用所述剪切增稠聚合物包裹支撑剂进行底水 气藏压裂施工，其中，通过支撑剂基体包裹的聚合物剪切增稠特性的自适应调 节，可以避免底水的全面锥进，且越靠近近井筒裂缝的底部，延缓底水锥进的 效果越好。本专利技术还提出一种新的控水压裂技术，针对底水气藏压裂后见水导 致的水锁问题，通过缝高延伸控制、剪切增稠聚合物包裹支撑剂、生产制度优 化等，提高有效控水能力，以解决目前技术的局限性，实现储层增产效果的最 大化。
[0008]本专利技术的目的之一在于提供一种剪切增稠聚合物包裹支撑剂，包括支撑剂 基体
和包覆于所述支撑剂基体表面的剪切增稠聚合物。
[0009]其中，所述剪切增稠聚合物具有剪切增稠特性，聚合物的粘度随着剪切速 率或剪切应力的增加展现出个数量级增加的非牛顿流体行为。
[0010]在一种优选的实施方式中，所述支撑剂基体选自高密度支撑剂，其体积密 度为1.8g/cm3以上，粒径为70
‑
140目。
[0011]在一种优选的实施方式中，所述剪切增稠聚合物如下制备：
[0012]步骤1、将烷基硅氧烷与醇类溶剂和水混合，再加入碱性物质，得到溶液A；
[0013]步骤2、将氨基聚乙二醇与硅烷偶联剂反应，得到溶液B；
[0014]步骤3、将溶液B加入溶液A中，在催化剂存在下进行反应，得到所述剪 切增稠聚合物。
[0015]在一种优选的实施方式中，在步骤1中，所述烷基硅氧烷的结构为Si(OR)4， 其中，R选自C1～C
10
的烷基，优选自C1～C6的烷基。
[0016]在进一步优选的实施方式中，所述硅氧烷选自四甲基硅氧烷、四乙基硅氧 烷和四丁基硅氧烷中的至少一种。
[0017]在一种优选的实施方式中，在步骤1中，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、 丁醇、戊醇和己醇中的至少一种，优选为乙醇。
[0018]在一种优选的实施方式中，在步骤1中，所述碱性物质选自氨水、氢氧化 钠、氢氧化钾和碳酸钠中的至少一种，优选为氨水。
[0019]在一种优选的实施方式中，在步骤1中，碱性物质与烷基硅氧烷的体积用 量比为1:(20
‑
100)，醇类溶剂与烷基硅氧烷的体积用量比为1:(0.001
‑
0.03)， 水与烷基硅氧烷的体积用量比为1:(1.5
‑
3)。
[0020]其中，碱性物质与烷基硅氧烷的体积用量比可以为1:20、1:30、1:40、1:50、 1:60、1:70、1:80、1:90、1:100；醇类溶剂与烷基硅氧烷的体积用量比为1:0.001、 1:0.002、1:0.005、1:0.008、1:0.01、1:0.012、1:0.015、1:0.018、1:0.02、1:0.022、 1:0.025、1:0.028、1:0.03；水与烷基硅氧烷的体积用量比可以为1:1.5、1:1.8、1:2、 1:2.2、1:2.5、1:2.8、1:3。
[0021]在一种优选的实施方式中，在步骤2中，所述氨基聚乙二醇选自单端氨基 聚乙二醇和/或双端氨基聚乙二醇。
[0022]其中，在聚乙二醇的末端一端和/或末端两端的羟基修饰为氨基，形成所述 氨基聚乙二醇。
[0023]在进一步优选的实施方式中，所述氨基聚乙二醇的分子量大于等于50万， 例如50万、55万、60万、65万、70万、80万、100万、120万、150万、180 万、200万甚至更大分子量。
[0024]在一种优选的实施方式中，在步骤2中，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂A151、硅烷偶联剂A171、硅烷偶联剂A172、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂 KH561中的至少一种。
[0025]在一种优选的实施方式中，在步骤2中，氨基聚乙二醇与硅烷偶联剂的重 量用量比为1:(0.001
‑
0.03)，优选为1:0.01。
[0026]其中，氨基聚乙二醇与硅烷偶联剂的重量用量比可以为1:0.001、1:0.005、 1:0.01、1:0.015、1:0.02、1:0.025、1:0.03。
[0027]在一种优选的实施方式中，在步骤2中，所述反应于30～90℃下搅拌进行， 优选于
40～70℃下搅拌进行，例如30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃。
[0028]在一种优选的实施方式中，在步骤3中，所述催化剂选自酸或碱。
[0029]在进一步优选的实施方式中，所述酸选自醋酸、盐酸、硫酸和硝酸中的至 少一种，所述碱选自氢氧化钠、氢氧化钾、氨水、碳酸钠中的至少一种。
[0030]在更进一步优选的实施方式中，在步骤3的反应体系中，所述催化剂的用 量为0.2～2wt％。
[0031]其中，所述催化剂的用量可以本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种剪切增稠聚合物包裹支撑剂，包括支撑剂基体和包覆于所述支撑剂基体表面的剪切增稠聚合物。2.根据权利要求1所述的剪切增稠聚合物包裹支撑剂，其特征在于，所述支撑剂基体选自高密度支撑剂，其体积密度大于1.8g/cm3，粒径为70
‑
140目。3.根据权利要求1所述的剪切增稠聚合物包裹支撑剂，其特征在于，所述剪切增稠聚合物如下制备：步骤1、将烷基硅氧烷与醇类溶剂和水混合，再加入碱性物质，得到溶液A；步骤2、将氨基聚乙二醇与硅烷偶联剂反应，得到溶液B；步骤3、将溶液B加入溶液A中，在催化剂存在下进行反应，得到所述剪切增稠聚合物。4.根据权利要求3所述的剪切增稠聚合物包裹支撑剂，其特征在于，在步骤1中，所述烷基硅氧烷的结构为Si(OR)4，其中，R选自C1～C
10
的烷基，优选自C1～C6的烷基；和/或在步骤1中，所述醇类溶剂选自甲醇、乙醇、丁醇、戊醇和己醇中的至少一种；和/或在步骤1中，所述碱性物质选自氨水、氢氧化钠、氢氧化钾和碳酸钠中的至少一种；和/或在步骤2中，所述氨基聚乙二醇选自单端氨基聚乙二醇和/或双端氨基聚乙二醇；优选地，所述氨基聚乙二醇的分子量大于等于50万；和/或在步骤2中，所述硅烷偶联剂选自硅烷偶联剂A151、硅烷偶联剂A171、硅烷偶联剂A172、硅烷偶联剂KH560和硅烷偶联剂KH561中的至少一种。5.根据权利要求3所述的剪切增稠聚合物包裹支撑剂，其特征在于，碱性物质与烷基硅氧烷的体积用量比为1:(20
‑
100)；和/或醇类溶剂与烷基硅氧烷的体积用量比为1:(0.001
‑
0.03)；和/或水与烷基硅氧烷的体积用量比为1:(1.5
‑
3)；和/或氨基聚乙二醇与硅烷偶联剂的重量用量比为1:(0.001
‑
0.03)；和/或溶液A和溶液B的重量用量比为(0.2
‑
1)：1。6.根据权利要求3所述的剪切增稠聚合物包裹支撑剂，其特征在于，在步骤2中，所述反应于30～90℃下搅拌进行，优选于40～70℃下搅拌进行；和/或在步骤3中，所述催化剂选自酸或碱；和/或在步骤3中，将溶液B缓慢滴加入溶液A中，40℃
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70℃下反应1
‑
10h，得到粘稠溶液，冷却至室温后，得到剪切增稠聚合物。7.根据权利要求1～6之一所述的剪切增稠聚合物包裹支撑剂，其特征在于，在所述剪切增稠聚合物包裹支撑剂中，含有2～6层、优选3～5层所述剪切增稠聚合物包覆于所述支撑剂基体表面。8.一种权利要求1～7之一所述剪切增稠聚合物包裹支撑剂的制备方法，包括：先制备剪切增稠聚合物，再采用所述剪切增稠聚合物对所述高密度支撑剂的表面进行多次涂覆，得到所述剪切增稠聚合物包裹支撑剂。9.权利要求1～7之一所述剪切增稠聚合物包裹支撑剂或权利要求8所述制备方法得到的剪切增稠聚合物包裹支撑剂在底水气藏压裂施工中的应用。10.一种底水气藏...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋廷学，吴峙颖，黄静，贾文峰，吴春方，刘建坤，沈子齐，刘斌彦，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：