一种自悬浮支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种自悬浮支撑剂及其制备方法，涉及油气开采及支撑压裂技术领域，该方法包括：将陶粒与表面处理剂混合，经干燥后得到改性陶粒；采用修饰剂对β

【技术实现步骤摘要】
一种自悬浮支撑剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及油气开采领域，特别涉及支撑压裂
，具体涉及一种自悬浮支撑剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]水力压裂是油气田增产、增注的重要措施，在油气藏的增产改造中取得了良好的效果。它是利用地面高压泵车组，将高粘液体注入井中，在井底形成高压，当井底压力大于地层的破裂压力时，产生裂缝，继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井返排后裂缝闭合在支撑剂上，使裂缝得以支撑，从而在储层层内形成具有高导流的填砂裂缝，最终达到增产增注的目的。对支撑剂的改进可有利地改进压裂液在水力压裂系统中的性能。
[0003]目前，常用的压裂液体系为瓜尔胶体系和聚合物体系，瓜尔胶虽具有较好的应用效果，但价格较为昂贵。在聚合物体系的应用过程中，支撑剂需借助压裂液体系实现长时间悬浮，而且还需要提前进行配置，待聚合物溶解完成后再加入支撑剂、交联剂等混匀，然后再一起注入井下，过程较为复杂，且聚合物溶解过程较长、容易出现溶解不完全的现象，会造成交联效果变差，悬砂能力减弱的现象。然而，现有常规聚合物体系在高温条件下其自身抗温性能较差，携带砂粒后在高温条件下很快沉降等问题。
[0004]因此，需要开发一种无需在携砂液内、且有较强耐温抗盐性的自悬浮支撑剂。

技术实现思路

[0005]本专利技术实施例提供了一种自悬浮支撑剂及其制备方法，该自悬浮支撑剂结构稳定，自悬浮能力好，溶解速度快，在较高温度和矿化度的水中，仍具有良好的自悬浮能力。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种自悬浮支撑剂的制备方法，所述制备方法包括：（1）将陶粒与表面处理剂混合，经干燥后得到改性陶粒；采用修饰剂对β
‑
环糊精进行改性，得到改性β
‑
环糊精；（2）将丙烯酸钠、含磺酸基单体、所述改性陶粒、所述改性β
‑
环糊精加入至去离子水中进行聚合反应，得到陶粒接枝改性阴离子型聚合物；（3）将非离子型单体、醇类聚合物、疏水单体、丙烯酸、所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物、去离子水、pH调节剂和引发剂进行聚合反应，得到所述自悬浮支撑剂；制备所述自悬浮支撑剂所用到的原料的重量份数如下：非离子型单体30~50份，醇类聚合物5~15份，疏水单体1~3份，丙烯酸17~22份，所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物700~800份，去离子水109.5~237.4份，pH调节剂9.5~12份，引发剂0.1~0.5份。
[0007]优选地，所述改性陶粒的制备方法包括：将所述陶粒浸泡于所述表面处理剂中10~15h后，经干燥得到所述改性陶粒；其中，所述表面处理剂为三甲基(1
‑
甲基乙烯氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3
‑
[3
‑
羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷中的至少一
种。
[0008]优选地，所述改性β
‑
环糊精的制备方法包括：将β
‑
环糊精溶于有机溶剂中，加入碱溶液和修饰剂反应，得到改性β
‑
环糊精；其中，所述修饰剂为烯丙基氯、1
‑
氯
‑3‑
甲基
‑2‑
丁烯或4
‑
溴
‑1‑
丁烯；所述β
‑
环糊精与所述修饰剂的摩尔比为1:（1~1.2）。
[0009]优选地，所述有机溶剂为N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种。
[0010]优选地，所述改性β
‑
环糊精的制备方法包括：将β
‑
环糊精溶于所述有机溶剂中，加入碱溶液混匀后体系的pH为10.5~11.5，并于5~10℃下以1500~2000r/min的转速下滴加所述修饰剂，并在滴加完成后于5~10℃下保温6~8h，得到改性β
‑
环糊精。
[0011]优选地，制备所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物所用到的原料的重量份数如下：丙烯酸钠10~20份、所述含磺酸基单体10~20份、所述改性陶粒612~755份、所述改性β
‑
环糊精5~8份，去离子水20~40份。
[0012]优选地，在步骤（2）中，所述含磺酸基单体为2
‑
丙烯酰胺基
‑2‑
甲基丙磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、烯丙基磺酸钠、3
‑
丙
‑2‑
烯酰氧基丙烷
‑1‑
磺酸钠中的至少一种。
[0013]优选地，在步骤（2）中，所述聚合反应包括：在氮气气氛中，调节pH至7.0~7.5，加入引发助剂引发所述聚合反应，待升温至55~70℃后再保温3~5h。
[0014]优选地，所述引发助剂包括氧化剂和还原剂；所述氧化剂为过硫酸铵、过硫酸钾、过氧化氢、叔丁基过氧化氢中的至少一种；所述还原剂为连二硫酸钠、焦亚硫酸钠、亚硫酸氢钠、甲醛次硫酸氢钠中的至少一种。
[0015]更优选地，所述引发助剂为过氧化氢和亚硫酸氢钠。
[0016]优选地，所述氧化剂的用量、所述还原剂的用量均为制备所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物所用到的原料用量之和的0.05~0.2wt
‰
。
[0017]优选地，所述非离子型单体为甲基丙烯酰胺和/或丙烯酰胺；所述醇类聚合物为分子量为200~600的聚丙二醇；所述疏水单体为十六烷基二甲基烯丙基氯化铵和/或十八烷基二甲基烯丙基氯化铵。
[0018]优选地，所述pH调节剂为氢氧化钠、氢氧化钾；所述引发剂包括氧化剂和还原剂；其中，所述氧化剂为过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过硫酸铵、过硫酸钾中的至少一种，所述还原剂为亚硫酸氢钠和/或焦亚硫酸钠。
[0019]优选地，步骤（3）中，所述得到所述自悬浮支撑剂，包括：在反应器中加入依次加入去离子水、所述非离子型单体、所述醇类聚合物、所述疏水单体、丙烯酸并混匀，然后加入所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物混匀，得到待聚合体系；加入所述pH调节剂将所述待聚合体系的pH调节至6.5~7.5，然后通入氮气，再加入所述引发剂引发聚合反应，待升温至55~60℃后再保温4~5h得到所述自悬浮支撑剂。
[0020]更优选地，所述醇类聚合物为聚丙二醇200、聚丙二醇400、聚丙二醇600中的至少一种。
[0021]第二方面，本专利技术提供了一种自悬浮支撑剂，采用上述第一方面任一所述的制备
方法制备得到。
[0022]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：本专利技术通过引入β
‑
环糊精、疏水单体、含磺酸基单体和丙烯酰胺协同作用，制备得到缔合型自悬浮支撑剂。在该自悬浮支撑剂中β
‑
环糊精的分子结构中间为环状，该环状结构使聚合物的耐温性能得以显著提升；而且该分子结构中的伯醇羟基在环状结构内侧，其具有疏水性，能与疏水单体协同作用，形成双疏水微区，使得聚合物溶液在分子内及分子间产生链缔合，分子间形成超分子结构，形成三维网络结构，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自悬浮支撑剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：（1）将陶粒与表面处理剂混合，经干燥后得到改性陶粒；采用修饰剂对β
‑
环糊精进行改性，得到改性β
‑
环糊精；（2）将丙烯酸钠、含磺酸基单体、所述改性陶粒、所述改性β
‑
环糊精加入至去离子水中进行聚合反应，得到陶粒接枝改性阴离子型聚合物；（3）将非离子型单体、醇类聚合物、疏水单体、丙烯酸、所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物、去离子水、pH调节剂和引发剂进行聚合反应，得到所述自悬浮支撑剂；制备所述自悬浮支撑剂所用到的原料的重量份数如下：非离子型单体30~50份，醇类聚合物5~15份，疏水单体1~3份，丙烯酸17~22份，所述陶粒接枝改性阴离子型聚合物700~800份，去离子水109.5~237.4份，pH调节剂9.5~12份，引发剂0.1~0.5份。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述改性陶粒的制备方法包括：将所述陶粒浸泡于所述表面处理剂中10~15h后，经干燥得到所述改性陶粒；其中，所述表面处理剂为三甲基(1
‑
甲基乙烯氧基)硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基丙基三乙氧基硅烷、3
‑
[3
‑
羧基烯丙酰胺基]丙基三乙氧基硅烷中的至少一种。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述改性β
‑
环糊精的制备方法包括：将β
‑
环糊精溶于有机溶剂中，加入碱溶液和修饰剂反应，得到改性β
‑
环糊精；其中，所述修饰剂为烯丙基氯、1
‑
氯
‑3‑
甲基
‑2‑
丁烯或4
‑
溴
‑1‑
丁烯；所述β
‑
环糊精与所述修饰剂的摩尔比为1:（1~1.2）。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述有机溶剂为N,N二甲基甲酰胺、二甲基亚砜中的至少一种；和/或所述改性β
‑
环糊精的制备方法包括：将β
‑
环糊精溶于所述有机溶剂中，加入碱溶液混匀后体系的pH为10.5~11.5，并于5~10℃下以1500~2000r/min的转速下滴加所述修饰剂，并在滴加完成后于5~10℃下保温6~8h，得到改性β
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：荣敏杰，于朋朋，许永升，于庆华，荣帅帅，
申请(专利权)人：山东诺尔生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：