一种低密度石油支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种低密度石油支撑剂及其制备方法，属于石油开采技术领域。该支撑剂包括支撑芯粒和表面耐热耐磨树脂固化而成的防护层，耐热耐磨树脂由季戊四醇和三氯氧磷反应，制成含磷的中间体1，之后与2

【技术实现步骤摘要】
一种低密度石油支撑剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于石油开采
，具体地，涉及一种低密度石油支撑剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]水力压裂改造是低渗和特低渗等非常规油气田经济有效开发的核心技术之一。支撑剂是保证水力压裂裂缝具有高导流能力的关键材料，它在裂缝中的高效充填对保证压裂效果至关重要。在压裂改造施工过程中，将压裂液在高速、高压条件下注入地下储集层中使之裂开，在储集层裂缝闭合之前，携带有支撑剂的压裂液进入储集层裂缝并支撑起裂缝，油气流体在地层压力的作用下通过支撑剂层之间的空隙排出，最终实现油气开采。
[0003]常用的石英砂、陶粒等常规支撑剂视密度较高，一般为2.6
‑
3.9g/cmP3P，需要高粘压裂液携带和输送，高粘压裂液破胶不彻底，其中的高聚物在储集层岩石上的吸附易造成储层伤害，且在压裂泵送过程中易在井筒附近沉降形成砂堤，最终有效支撑裂缝较短，连通的油气储藏体积较小，对提高油井产量不利，因此，降低支撑剂密度成为支撑剂发展的主要方向。
[0004]目前低密度支撑剂是指视密度＜3.0g/cmP3P，其他性能满足压裂施工要求的支撑剂。主要分为两类：其一为无机材料支撑剂，包括中空陶粒、多孔陶粒、空心玻璃微球等，该种支撑剂耐高温，但是空心结构大大降低了抗压能力，不能在深井高压工况下应用；其二为有机材料支撑剂，包括树脂涂覆陶粒和高分子聚合物支撑剂，该种支撑剂通过树脂层降低密度，但是树脂层的强度不高，且在深井开采中，温度达到200℃以上，一般树脂在该工况下易软化脱落，难以起到防护作用。

技术实现思路

[0005]为了解决
技术介绍
中提到的技术问题，本专利技术的目的在于提供一种低密度石油支撑剂及其制备方法。
[0006]本专利技术的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]一种低密度石油支撑剂，包括支撑芯粒，支撑芯粒的表面包覆有耐热耐磨树脂固化而成的防护层；
[0008]所述耐热耐磨树脂由以下方法制备：
[0009]步骤A1：取季戊四醇和二氧六环搅拌溶解，升温至88
‑
95℃，缓慢滴加三氯氧磷搅拌混合反应，控制反应时间为1
‑
1.2h，之后旋蒸去除二氧六环，制得中间体1；
[0010]进一步地，季戊四醇、二氧六环和三氯氧磷的用量比为3.0
‑
3.4g：14
‑
18mL：3.6
‑
4.1g。
[0011]步骤A2：取中间体1、N，N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇钠搅拌溶解，升温至55
‑
60℃，缓慢加入2
‑
(4
‑
环己烯基)乙基甲基二氯硅烷，同时通过曝气导管通入氨气，氨气的通气量控制为0.25vvm，反应时间控制为60
‑
80min，反应结束后用去离子水共混洗涤分液，析出米黄色
晶体，制成中间体2；
[0012]进一步地，中间体1、N，N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇钠和2
‑
(4
‑
环己烯基)乙基甲基二氯硅烷的用量比为4.6
‑
5.0g：22
‑
25mL：35
‑
42mg：2.2
‑
2.4g。
[0013]步骤A3：取中间体2和氯仿升温搅拌溶解，加入单过硫酸氢钾复合盐和过氧化氢，控制温度为50
‑
60℃，回流搅拌反应1.5
‑
2h，反应结束旋蒸，制成磷硅改性单体；
[0014]进一步地，中间体2、氯仿、单过硫酸氢钾复合盐和过氧化氢的用量比为6.8
‑
7.4g：19
‑
27mL：0.1
‑
0.12g：0.6
‑
0.8g，过氧化氢的浓度为60％。
[0015]步骤A4：将磷硅改性单体、环氧树脂、表面活性剂和二甲基亚砜搅拌混合，制成耐热耐磨树脂。
[0016]优选地，环氧树脂选自环氧树脂AG
‑
80，表面活性剂选自表面活性剂SH
‑
200。
[0017]进一步地，磷硅改性单体、环氧树脂、表面活性剂和二甲基亚砜的用量比为5.3
‑
7.5g：27
‑
33g：0.5
‑
0.68g：3
‑
5g。
[0018]所述支撑芯粒由以下方法制备：
[0019]步骤B1：取铝矾土先在500
‑
600℃保温焙烧40
‑
50min，铝矾土充分脱水，之后升温至1350
‑
1420℃保温焙烧18
‑
25min，脱水后的铝矾土体积迅速膨胀，形成均匀的孔隙，空冷至1000℃排出至氯化钠溶液中淬冷，过滤取滤饼湿磨、干燥、打散，筛分出粒径为100
‑
120目微粉，制成多孔基体；
[0020]步骤B2：取多孔基体投加到圆盘造粒机中，喷雾硅酸钠水溶液造粒，控制成球粒径为30
‑
40目，转出至新的成球盘中，通过气流吹入硅灰继续造粒，筛分出粒径为20
‑
30目的颗粒，转入烧结炉中，在950
‑
980℃烧结20
‑
30min，空冷至室温，制成支撑芯粒。
[0021]一种低密度石油支撑剂的制备方法，具体操作为：将耐热耐磨树脂和固化剂混合均匀后抽真空脱气泡，制成成膜胶，之后利用包衣机将成膜胶包覆在支撑芯粒表面，热风干燥固化，耐热耐磨树脂固化形成防护层，制成支撑剂。
[0022]本专利技术的有益效果：
[0023]1.本专利技术提供一种包覆型支撑剂，其表面为耐热耐磨树脂固化而成的防护层，该防护层的酸溶解度≤0.1％，磨损率为0.228
‑
0.241％，玻璃化温度为275
‑
280℃，具有耐热耐腐蚀特性，对压裂液的兼容性好；采用转盘造粒工艺成型，具有较高的圆球度，52MPa下破碎率为0.137
‑
0.144％，破碎率良好，适用于较高闭合压力工况。
[0024]2.本专利技术制备出一种耐热耐磨树脂，由季戊四醇和三氯氧磷为原料，通过控制用量和条件，制成含磷的中间体1，之后与2
‑
(4
‑
环己烯基)乙基甲基二氯硅烷取代反应，制成含磷硅的中间体2，再将中间体2在单过硫酸氢钾复合盐和过氧化氢的氧化作用下环氧化，制成磷硅改性单体，其环氧树脂共聚，引入大量的磷元素，可大幅度提高树脂的热稳定性，聚合物上的硅与有机硅类的表面活性剂交联，提高树脂的强度及耐磨性。
[0025]3.本专利技术制备出一种支撑芯粒，其由铝矾土先低温焙烧脱水，之后在1350
‑
1420℃下焙烧膨胀，形成均匀的孔隙，之后以硅酸钠水溶液为粘接剂、硅灰为封孔填料，将多孔基体的表层封堵，经过烧结后形本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度石油支撑剂，其特征在于，包括支撑芯粒，支撑芯粒的表面包覆有耐热耐磨树脂固化而成的防护层；所述耐热耐磨树脂由以下方法制备：步骤A1：取季戊四醇用二氧六环搅拌溶解，升温至88
‑
95℃，滴加三氯氧磷搅拌反应1
‑
1.2h，之后旋蒸去除二氧六环，制得中间体1；步骤A2：取中间体1、N，N
‑
二甲基甲酰胺和甲醇钠搅拌溶解，升温至55
‑
60℃，加入2
‑
(4
‑
环己烯基)乙基甲基二氯硅烷，同时通过曝气导管通入氨气，氨气的通气量控制为0.25vvm，反应时间控制为60
‑
80min，反应结束后用去离子水共混洗涤分液，析出米黄色晶体，制成中间体2；步骤A3：取中间体2和氯仿升温搅拌溶解，加入单过硫酸氢钾复合盐和过氧化氢，控制温度为50
‑
60℃，回流搅拌反应1.5
‑
2h，反应结束旋蒸，制成磷硅改性单体；步骤A4：将磷硅改性单体、环氧树脂、表面活性剂和二甲基亚砜搅拌混合，制成耐热耐磨树脂。2.根据权利要求1所述的一种低密度石油支撑剂，其特征在于，季戊四醇、二氧六环和三氯氧磷的用量比为3.0
‑
3.4g：14
‑
18mL：3.6
‑
4.1g。3.根据权利要求1所述的一种低密度石油支撑剂，其特征在于，中间体1、N，N
‑
二甲基甲酰胺、甲醇钠和2
‑
(4
‑
环己烯基)乙基甲基二氯硅烷的用量比为4.6
‑
5.0g：22
‑
25mL：35
‑
42mg：2.2
‑
2.4g。4.根据权利要求1所述的一种低密度石油支撑剂，其特征在于，中间体2、...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨苏莉，
申请(专利权)人：山西米洞虐电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：