用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂及其应用，涉及油气开采技术领域。本发明专利技术的悬浮剂为一种控释型纳米乳液，由表面疏水改性剂、表面活性剂、助表面活性剂、水组成。将所述悬浮剂直接加入水或活性水压裂液中，同时向水中加入支撑剂，通过简单的搅拌，悬浮剂能够自组装吸附于支撑剂表面，使支撑剂表面具有疏水亲气的特性。本发明专利技术主要解决的技术问题是：不需要提前处理支撑剂，压裂时向清水或活性水压裂液中以一定的比例加入悬浮剂，同时向压裂液中加入支撑剂，即直接可获得气悬浮支撑剂。该技术不仅步骤简单，操作简便，还减少了支撑剂处理费用，极大程度的降低了施工成本。降低了施工成本。降低了施工成本。

【技术实现步骤摘要】
用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂及其应用


[0001]本专利技术涉及油气开采
，具体涉及用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂及其应用。

技术介绍

[0002]水力压裂已经成为非常规油气藏（页岩气、致密砂岩气和煤层气）的普遍改造增产技术，压裂液能否有效携砂，使支撑剂能被带到裂缝远端有效支撑剂裂缝是影响压裂效果的一种关键因素。
[0003]清水或活性水压裂具有低成本、低伤害的特点，但其减阻性差、携砂能力弱，常用于浅层且对胶液伤害较敏感的储层，如中浅层煤层气。煤层具有松软、割理发育、吸附性强等特征，针对实际施工情况对压裂液有不同的要求。凝胶压裂液是煤层气井压裂施工的高性能携砂液体，但成本较高，由于煤层吸附力强，极易造成胶液或破胶液堵塞储层部分孔道和裂缝，造成解吸和渗流速度降低，降低气井压后产量。清洁压裂液与氮气泡沫压裂液对地层的伤害小，能够有效携带支撑剂，铺置裂缝较长，但其使用成本高，不利于煤层气的经济开采。因此煤层气压裂现场常采用低伤害低成本的活性水或清水作为压裂液，但清水压裂液黏度低、滤失大、携砂能力弱，导致支撑剂在清水中快速沉降，大量沉积在近井地带和裂缝底部，造成改造形成的裂缝面积大，但有效支撑的比例却很小。因此使用清水压裂时，常采用大排量、大液量、低砂比的压裂方式，这一施工模式增加了用水量，且支撑剂沉降的问题仍未得到有效解决，容易造成施工砂堵，支撑缝短，限制了煤层气井产量的发挥。
[0004]如何提高支撑剂在清水中的运移距离是突破煤层气压裂实现经济开采的关键问题。气悬浮支撑剂是近年来的研究热点，气悬浮支撑剂技术主要思路是对支撑剂表面进行改性，使其表面具有亲气性，支撑剂吸附环境中的气体后其体积密度降低，在压裂液中悬浮，大幅提升压裂液的携砂性能。使用气体悬砂这一方法，突破了压裂中依靠压裂液黏度和泵入速度的携砂的传统思路，悬浮在压裂液中的支撑剂随压裂液流动，运移到裂缝远端，有效支撑裂缝，同时减少砂堵风险。专利CN201911035692.2《一种压裂支撑剂用空气悬浮剂及其施工方法》采用直接喷涂的方式改性支撑剂颗粒表面，但需要专门设备对支撑剂表面进行改性。专利CN202111590099.1《一种压裂用高效气悬浮支撑剂及其制备方法》对支撑剂颗粒进行粗造化处理后再进行改性，此方法改性充分但制备工艺复杂。专利CN114933893A《一种自悬浮的清水压裂支撑剂用悬砂剂及其制备方法与应用》采用烷氧基取代有机硅化合物作为收捕剂，脂肪醇、环醇或烃油作为起泡剂，制备了悬砂剂。使用该悬砂剂将支撑剂颗粒改性后，可以使支撑剂在清水中悬浮。但是以上使用气体悬砂的方法都需要提前对支撑剂进行改性处理，且改性工艺复杂，不利于施工操作，且成本较高。如果在压裂加砂过程中对支撑剂完成改性，将极大简化现有支撑剂改性工艺流程，大幅缩减应用成本。然而现有疏水改性剂通常不溶于水，或需多步处理，无法简单地通过向水中直添混合实现改性，目前为止仍未有方法实现这一构想。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利公开了用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂及其应用，本专利技术不需要提前处理支撑剂，压裂时向压裂液中以一定的比例加入悬浮剂，即可获得气悬浮支撑剂。该技术不仅步骤简单，操作简便，还减少了支撑剂处理费用，极大程度的降低了施工成本。
[0006]本专利技术采用下述的技术方案：本专利技术提供了一种用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂，所述悬浮剂按照质量分数包括：1
‑
2份表面疏水改性剂，0.5
‑
1份表面活性剂，0.5
‑
2.4份助表面活性剂，3
‑
3.5份水；所述表面疏水改性剂是硅氧烷化合物及其组合物。
[0007]进一步的，所述表面疏水改性剂的优选结构如下：
[0008]所述R1为丙烯酰胺、
‑
NH2、含
‑
NH2烷烃、单元数1
‑
10的乙氧基链中的一种；所述R2包括8
‑
20个碳的直链、支化烷烃、烯烃基和带N、O、S元素的烃基。
[0009]进一步的，所述表面活性剂选自烷基聚氧乙烯醚、十二烷基酰胺丙基甜菜碱、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、乙二醇聚氧乙烯醚、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、月桂醇硫酸钠、磷酸双十二酯钾、单十二烷基磷酸酯钾中的一种或多种。
[0010]进一步的，所述助表面活性剂为过氧化二异丙苯、二亚乙基三胺、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、正丁醇中的一种或多种。
[0011]本专利技术还提供了一种直添式悬浮剂的制备方法，所述悬浮剂的制备方法包括：步骤一：将表面疏水改性剂、表面活性剂、助表面活性剂、水混合后进行搅拌，得到微乳液原液；步骤二：按质量分数将10份微乳液原液与20
‑
40份水混合搅拌30 min即得到悬浮剂。
[0012]本专利技术还提供了一种直添式悬浮剂用于支撑剂实时改性的方法，所述改性方法包括：在所述压裂过程中，向混砂池加入以下质量分数的原材料：所述0.15
‑
0.5份悬浮剂、20份支撑剂和0.01份释放剂及100份水，并于混砂池中搅拌，即完成悬浮剂对支撑剂的实时改性。
[0013]进一步的，所述支撑剂为40
‑
70目的石英砂、陶粒中的一种或多种；所述搅拌速度为400 r/min；所述搅拌时间为1 min。
[0014]进一步的，所述释放剂为接枝型聚醚破乳剂；所述释放剂结构为：D(PO)
n
(EO)
m
H，其中，D为起始基团，为酚醛树脂类、酚胺树脂类、多胺类中的一种；n为30
‑
50；m为90
‑
120。
[0015]进一步的，所述释放剂为壬基酚酚醛树脂聚醚、双酚A酚醛树脂聚醚、壬基酚酚胺树脂聚醚、双酚A酚胺树脂聚醚、四乙烯五胺聚醚、多乙烯多胺聚醚中的一种或多种。
[0016]本专利技术还提供了一种直添式悬浮剂用于支撑剂实时改性的方法在压裂液中的应用。
[0017]本专利技术的有益效果是：1、本专利技术提供的新型支撑剂悬浮剂的使用区别于以往喷涂式改性方式，而是以纳米乳液的形式直接添加于压裂液中，在支撑剂表面释放自组装进行改性，该技术简单便捷，不需要复杂的喷涂烘干等工艺，可显著降低改性成本，提升该技术应用的便利性及适用性。
[0018]2、本专利技术所涉及的纳米乳液悬浮剂，其制备过程简单快速，将各项原料混合搅拌得到原液，再经由加水稀释即可得到成品，所得支撑剂能够在水中实现高效悬浮，对远端裂缝进行充填；同时，所需原料易得，成本低，可实现大规模，安全高效的生产。
[0019]3、本专利技术制备的纳米乳液悬浮剂稳定性强，易于储存，可在
‑
20℃~50℃温度范围内稳定保存。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅涉及本专利技术的一些实施例，而非对本专利技术的限制。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于压裂过程中支撑剂实时改性的直添式悬浮剂，其特征在于，所述悬浮剂按照质量分数包括：1
‑
2份表面疏水改性剂，0.5
‑
1份表面活性剂，0.5
‑
2.4份助表面活性剂，3
‑
3.5份水；所述表面疏水改性剂是硅氧烷化合物及其组合物。2.根据权利要求1所述的一种直添式悬浮剂，其特征在于，所述表面疏水改性剂的结构如下：所述R1为丙烯酰胺、
‑
NH2、含
‑
NH2烷烃、单元数1
‑
10的乙氧基链中的一种；所述R2包括8
‑
20个碳的直链、支化烷烃、烯烃基和带N、O、S元素的烃基。3.根据权利要求1所述的一种直添式悬浮剂，其特征在于，所述表面活性剂选自烷基聚氧乙烯醚、十二烷基酰胺丙基甜菜碱、聚氧乙烯失水山梨醇脂肪酸酯、乙二醇聚氧乙烯醚、月桂基磺化琥珀酸单酯二钠、月桂醇硫酸钠、磷酸双十二酯钾、单十二烷基磷酸酯钾中的一种或多种。4.根据权利要求1所述的一种直添式悬浮剂，其特征在于，所述助表面活性剂为过氧化二异丙苯、二亚乙基三胺、乙二醇、正丙醇、异丙醇、丙二醇、正丁醇中的一种或多种。5.权利要求1
‑
4任意一项所述的直添式悬浮剂的制备方法，其特征在于，所述悬浮剂的制备方法包括：步骤一：将表面疏水改性剂、表面活性剂、助表面活性剂、水混合后进行搅拌，得到微乳液原液；步骤二：按质量分数将10份微乳液原液与20
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：任敏，杨波，刘玉，杨荻，张浩，杨洋，钟颖，杨斌，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：