一种煤层气压裂支撑剂及聚合物压裂液体系制造技术

本发明专利技术公开了一种煤层气压裂支撑剂及聚合物压裂液体系。所述支撑剂包括陶粒支撑剂载体和活性覆膜；所述活性覆膜包括成膜组分、交联组分和增强组分，成膜组分、交联组分和增强组分的质量比为100:(1~10):(1~5)。所述聚合物压裂液体系包括压裂液和上述煤层气压裂支撑剂，煤层气压裂支撑剂砂比为5%~35%；所述压裂液包括阴离子聚合物、破胶剂和助排剂，余量为水。本申请体系可用于煤层气压裂过程，支撑剂活性覆膜层可缓慢与聚合物分子发生交联作用，在支撑剂表面形成弹性聚合物层，可减少煤层气压裂后支撑剂在煤岩中的嵌入情况，且增强破胶的降粘效果，减少聚合物对地层的伤害。减少聚合物对地层的伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种煤层气压裂支撑剂及聚合物压裂液体系


[0001]本专利技术涉及油气田开采
，特别涉及一种煤层气压裂支撑剂及聚合物压裂液体系。

技术介绍

[0002]煤层气储层具有低孔、低渗的特征，针对深层煤层低孔低渗的储层特点，压裂是深层煤层气经济效益开发、资源有效动用的关键技术，目的是增大复杂缝网延伸范围和有效支撑面积，缩短气体从基质向裂缝的渗流距离，改善储层渗流能力，提高深层煤层气开发效果。目前常用的煤层气压裂液有活性水、交联冻胶压裂液、清洁压裂液和泡沫压裂液。活性水伤害低，但摩阻高，携砂性能差、滤失量大。交联冻胶压裂液携砂能力强、滤失量低，但破胶不彻底，存在残渣吸附伤害。清洁压裂液抗剪切能力强，破胶彻底，但其对煤层的吸附影响存在争议，根据储层情况应当慎用。泡沫压裂液成本太高，配套设备、技术不够完善。
[0003]针对上述问题，近年来，国内外关于煤层气低伤害压裂液体系的研究工作主要集中在以下方面：超低浓度高分子稠化剂压裂液体系、表活剂清洁压裂液体系、泡沫压裂液体系、活性水压裂液体系、煤粉控制压裂液体系以及新型聚合物压裂液体系。煤层气压裂用支撑剂的研究主要集中于以下方面：使用低品位低成本原料制备支撑剂，对支撑剂进行覆膜或疏水改性，改变支撑剂的形状，制备高强度低密度支撑剂。
[0004]然而目前煤层气压裂液体系依旧存在一定的问题。对于煤层气压裂液而言，活性水体系流变性能差，摩阻高，施工排量较高，很难形成长的支撑裂缝；泡沫体系成本高，且高分子有机物仍会对储层有严重伤害；粘弹性表活体系一般可轻易破胶，但在煤层气井中施工时，由于地层水含量低，因此破胶仍存在一定困难；高分子聚合物稠化体系流变性能好，减阻性能优秀，携砂能力强，但破胶后残渣多，聚合物易吸附于地层中，造成较高的储层伤害。而对于煤层气压裂液配套的支撑剂而言，石英砂易破碎，造成较高的储层伤害，与之相比，陶粒支撑剂强度高，更适合于高压地层。然而，近年有学者研究发现，煤岩的硬度比页岩低，压裂结束后，在闭合压力的作用下，煤岩对支撑剂形成挤压作用，使支撑剂嵌入煤岩中，造成裂缝闭合，严重影响渗透率。因此，需要针对煤层气压裂进行支撑剂性能优化，使之具备高强度、耐高地层压力的同时，减少支撑剂在煤岩表面的嵌入；同时，尽量降低聚合物压裂液的残渣，减少煤层对聚合物的吸附。

技术实现思路

[0005]本专利技术为了解决目前聚合物压裂液残渣量大，煤层对聚合物吸附严重，支撑剂在煤岩中嵌入较严重，影响裂缝渗透率的问题，提供了一种煤层气压裂支撑剂及聚合物压裂液体系。
[0006]第一方面，本申请提供一种煤层气压裂支撑剂，是采用以下技术方案得以实现的。
[0007]一种煤层气压裂支撑剂，包括陶粒支撑剂载体和活性覆膜，载体与活性覆膜干重质量比为200:3~6；所述活性覆膜包括成膜组分、交联组分和增强组分，成膜组分（干重计）、
交联组分（干重计）和增强组分的质量比为100:( 1~10): (1~5)。
[0008]进一步的，陶粒支撑剂载体为无覆膜的陶粒支撑剂。
[0009]进一步的，所述成膜组分为酚醛树脂或环氧树脂。
[0010]进一步的，所述成膜组分选用环氧树脂时加入固化剂；所述环氧树脂选用环氧值为0.35~0.60的双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂；所述固化剂选用脂肪族胺、芳香族胺、聚醚胺中的一种，固化剂加入量为环氧树脂质量的2%~15%。
[0011]进一步的，所述酚醛树脂选用热固性酚醛树脂的醇溶液，树脂含量40%~60%。
[0012]进一步的，所述交联组分为锆、钛、铝、铬中的一种或多种的配合物水溶液，固含量10%~45%。
[0013]进一步的，所述交联组分中，配体为甲酸、乙酸、柠檬酸、酒石酸、苹果酸、乳酸、甘油、乙酰丙酮、乙二胺四乙酸、甘氨酸、乙二胺、吡啶、葡萄糖酸、葡庚糖酸、山梨糖醇、甘露醇中的一种或多种组合。
[0014]进一步的，所述增强组分为聚乙烯亚胺、长链烷基胺、芳香族多元胺中的一种或多种组合。
[0015]进一步的，根据压裂工况需要，在制备得到的煤层气压裂支撑剂外涂覆一层水溶材料，以达到缓释作用，延缓支撑剂对聚合物的吸收作用。所述水溶材料选用琼脂、果胶、羧化壳聚糖中的一种。涂覆时，将水溶材料提前制备成0.3%~0.6%浓度的水溶液，水溶材料干重与支撑剂质量比为1:1000。
[0016]第二方面，本专利技术提供一种煤层气压裂支撑剂的制备方法，是采用以下技术方案得以实现的。
[0017]一种煤层气压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：将规定量的成膜组分（环氧树脂需加入固化剂）、交联组分、增强组分在常温下搅拌混合2min~15min，随后涂布于陶粒支撑剂载体表面，并在固化温度下处理至树脂固化完成，降温至室温，即得到煤层气压裂支撑剂。
[0018]进一步的，固化温度为20℃~160℃，固化时间为0.5~5h。
[0019]第三方面，本申请提供一种聚合物压裂液体系是采用以下技术方案得以实现的。
[0020]一种聚合物压裂液体系，包括压裂液和上述煤层气压裂支撑剂，煤层气压裂支撑剂砂比为5%~35%；所述压裂液包括以下重量百分比的组分：0.1%~1.5%阴离子聚合物、0.01%~0.2%破胶剂、0.05%~0.5%助排剂，余量为水。
[0021]进一步的，所述阴离子聚合物为水解度为5%~35%的聚丙烯酰胺，分子量范围为500W~3000W。
[0022]进一步的，所述阴离子聚合物还包含以下单体：2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸（盐）、乙烯吡咯烷酮、丙烯酸（盐）、N
‑
烷基丙烯酰胺。
[0023]进一步的，所述破胶剂选用过硫酸盐或二氧化氯。
[0024]进一步的，助排剂选用非离子表面活性剂、两性表面活性剂、阳离子表面活性剂中的一种或多种组合。
[0025]本申请具有以下有益效果。
[0026]本申请聚合物压裂液体系使用具有活性覆膜的支撑剂和阴离子聚合物稠化剂，支撑剂外表面有高活性覆膜，可与压裂液中的聚合物缓慢交联，使压裂液中的聚合物逐渐被
支撑剂吸收到外表面，形成弹性聚合物层，以减轻在高闭合压力下，支撑剂过多嵌入煤岩，造成裂缝渗透率降低；同时，该吸收过程可减少压裂液中聚合物的残留，降低压裂液对地层的伤害率。
具体实施方式
[0027]下面结合实施例对本专利技术进行进一步的说明。
[0028]实施例1热固性酚醛树脂的乙醇溶液（含量50%）20g，加入乳酸锆溶液（固含量15%，溶液中锆含量1%）5g，分子量为1000的聚乙烯亚胺0.3g，玻璃棒搅拌2min，向混合液中加入20~40目陶粒730g，搅拌，使液体涂覆在支撑剂表面。在室温下，待涂层干燥后，放入烘箱中，110℃处理2h，随后升温至140℃，处理1h，随炉冷却至室温，即制得覆膜型陶粒支撑剂1#。
[0029]实施例2热固性酚醛树脂的乙醇溶液（含量50%）20g，加入锆和铬的乳酸、甘油、柠檬酸和E本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1. 一种煤层气压裂支撑剂，其特征在于：包括陶粒支撑剂载体和活性覆膜，载体与活性覆膜干重质量比为200:3~6；所述活性覆膜包括成膜组分、交联组分和增强组分，成膜组分、交联组分和增强组分的质量比为100:( 1~10): (1~5)。2.根据权利要求1所述的一种煤层气压裂支撑剂，其特征在于：所述成膜组分为酚醛树脂或环氧树脂。3.根据权利要求2所述的一种煤层气压裂支撑剂，其特征在于：所述成膜组分选用环氧树脂时加入固化剂；所述环氧树脂选用环氧值为0.35~0.60的双酚A型环氧树脂或双酚F型环氧树脂；所述固化剂选用脂肪族胺、芳香族胺、聚醚胺中的一种，固化剂加入量为环氧树脂质量的2%~15%。4.根据权利要求2所述的一种煤层气压裂支撑剂，其特征在于：所述酚醛树脂选用热固性酚醛树脂的醇溶液，树脂含量40%~60%。5.根据权利要求1所述的一种煤层气压裂支撑剂，其特征在于：所述交联组分为锆、钛、铝、铬中的一种或多种的配合物水溶液，固含量10%~45%。6.根据权利要求5所述的一种煤层气压裂支撑剂，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张昕，丁秋炜，王昊龙，滕大勇，周柄男，张宇，王素芳，范友泉，张卓，
申请(专利权)人：中海汇润天津能源技术有限公司，
类型：发明
国别省市：