一种长效防沉降压裂支撑剂及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种长效防沉降压裂支撑剂及其制备方法和应用。所述压裂支撑剂包括颗粒核心和核心外面包覆的覆膜层；所述核心主要由硬质材料组成，所述覆膜层主要由压溶性材料组成。使用所述的压裂支撑剂开展压裂施工，相邻的压裂支撑剂颗粒能够在页岩软化之前相互粘结在一起。相互粘结的支撑剂颗粒能够分摊单个支撑剂颗粒作用在页岩表面的压应力，即使在页岩软化以后也不会达到页岩变形所需的临界压应力。应力。

【技术实现步骤摘要】
一种长效防沉降压裂支撑剂及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石油开采领域，具体的说，本专利技术涉及一种长效防沉降压裂支撑剂及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于页岩气、页岩油和致密砂岩等非常规油气储层的基质渗透率极低，为了获得工业化开采，需对非常规油气储层进行水力压裂等措施来产生水力裂缝，并填入支撑剂以避免因地层闭合应力而造成水力裂缝闭合，从而增加油气流动通道，提高油气产量。
[0003]然而，水力压裂过程中使用的大量滑溜水压裂液会对储层发生侵蚀作用，导致被压裂的页岩地层软化，石英砂或陶粒支撑剂就会陷入水力裂缝地层中，致使裂缝变窄，导流能力下降。页岩气开发实践表明，页岩气井在开采初期往往具有较高产量。随后会发生产量快速递减，最终以较低的产量水平保持开采。支撑剂失效导致的水力裂缝变窄被认为是导致产量快速下降的重要原因。
[0004]如何防止支撑剂过早失效，保持水力裂缝的导流能力，延长页岩气高产时间，是页岩气开发人员关心的问题。项德贵等(2022)提出一种技术方案：通过在压裂液中加入一定比例的页岩增强剂，改变压裂液对页岩的润湿性，从而抑制压裂液对页岩的侵蚀作用。这一技术方案在页岩气开发初期能够有效维持页岩硬度，防止支撑剂沉陷到页岩中。然而随着页岩气的开采，页岩增强剂会被压裂液返排液和原始地层水从页岩地层中冲洗出来，逐渐丧失增强效果，无法长久维持水力裂缝的导流能力。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的在于提供一种长效防沉降压裂支撑剂；
[0006]本专利技术的另一目的在于提供所述的长效防沉降压裂支撑剂的制备方法。
[0007]本专利技术的又一目的在于提供一种页岩压裂方法。
[0008]为达上述目的，一方面，本专利技术提供了一种长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述压裂支撑剂包括颗粒核心和核心外面包覆的覆膜层；所述核心主要由硬质材料组成，所述覆膜层主要由压溶性材料组成。
[0009]本专利技术的压裂支撑剂是一种长效防沉陷页岩压裂支撑剂。
[0010]本专利技术的压裂支撑剂特别适合用于非常规油气储层的压裂施工。
[0011]所述的非常规油气储层包括页岩储层、致密砂岩储层等。
[0012]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述核心为球形或近球形。
[0013]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述硬质材料选自陶粒材料、石英砂材料和树脂砂材料中的一种或多种的组合。
[0014]本专利技术的支撑剂颗粒核心用于承担人工裂缝对支撑剂颗粒施加的闭合应力，保持支撑剂颗粒不破碎不变形，在被支撑的人工裂缝中形成孔隙网络，维持人工裂缝的导流能力。
[0015]压溶性材料又称溶解蠕变性材料，相互分开的压溶性材料通过接触并维持一定的应力。
[0016]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述压溶性材料压溶的临界压力不高于地应力。
[0017]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述压溶性材料压溶并硬化后的硬度大于软化后的页岩硬度。
[0018]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述压溶性材料选自聚醚硫脲类(PETG)化合物。
[0019]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述聚醚硫脲类化合物如下式(I)所示：
[0020][0021]其中n为硫脲基团的数量。
[0022]在本专利技术中，地层条件下支撑剂覆膜就是由无数硫脲基团结合形成的大单晶，n是大单晶中相互连结的硫脲基团的数量。
[0023]本专利技术的支撑剂颗粒覆膜用于在支撑剂进入人工裂缝以后，在井下温压环境和应力作用下将相邻的支撑剂颗粒粘结在一起。
[0024]本专利技术的支撑剂颗粒覆膜能够紧密包覆在支撑剂核心表面不脱落。
[0025]本专利技术的相邻的支撑剂颗粒覆膜能够在井下温压环境和应力作用下相互压溶在一起。支撑剂颗粒覆膜相互压溶的临界压力不应高于地应力。
[0026]本专利技术的相互压溶在一起的支撑剂颗粒覆膜的硬度应大于软化后的页岩硬度。
[0027]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述核心的直径为50
‑
60目。
[0028]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述覆膜层的厚度为核心直径的1/15
‑
1/10。
[0029]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述聚醚硫脲类化合物由包括如下步骤的方法制备得到：以1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷和1,1'
‑
硫代羰基二咪唑为原料制备所述的聚醚硫脲覆膜。
[0030]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷和1,1'
‑
硫代羰基二咪唑的摩尔比为(1
‑
10)：(1
‑
10)。
[0031]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷和1,1'
‑
硫代羰基二咪唑的摩尔比为1：(0.9
‑
1.1)。
[0032]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷和1,1'
‑
硫代羰基二咪唑的摩尔比为1：1。
[0033]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷和1,1'
‑
硫代羰基二咪唑是在室温下进行反应。
[0034]根据本专利技术一些具体实施方案，其中，所述聚醚硫脲类化合物由包括如下步骤的
方法制备得到：
[0035]称取155g的1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷溶解于500mL二甲基甲酰胺(DMF)溶剂中，一边搅拌一边逐步加入178g的1,1'
‑
硫代羰基二咪唑，室温下持续搅拌24h后，用1L三氯甲烷稀释反应混合物，再将稀释后的反应混合物倒入到15L乙醚中，见白色胶状沉淀析出。倒掉上清液再加入500mL的三氯甲烷将白色胶状沉淀溶解，将溶液转移至离心机中，加入1L甲醇使产物析出，离心分离出产物，再加入500ml的甲醇洗涤产物。然后将产物在室温条件下放置2h以挥发残留的液体。
[0036]另一方面，本专利技术还提供了所述的压裂支撑剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：
[0037](1)以1,2
‑
双(2
‑
氨基乙氧基)乙烷和1,1'
‑
硫代羰基二咪唑为原料制备硫脲聚合单体的步骤；
[0038](2)将得到的硫脲聚合单体与硬质材料混合后进行聚合反应得到聚醚硫脲与硬质材料混合物的步骤；
[0039](3)待得到的混合物降温至完全凝固后破碎成颗粒的步骤；
[0040](4)将得到的颗粒进行球磨的步骤；
[0041](5)将球磨后的颗粒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述压裂支撑剂包括颗粒核心和核心外面包覆的覆膜层；所述核心主要由硬质材料组成，所述覆膜层主要由压溶性材料组成。2.根据权利要求1所述的长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述硬质材料选自陶粒材料、石英砂材料和树脂砂材料中的一种或多种的组合。3.根据权利要求1或2所述的长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述压溶性材料压溶的临界压力不高于地应力。4.根据权利要求1～3任意一项所述的长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述压溶性材料压溶后的硬度大于软化后的页岩硬度。5.根据权利要求1～4任意一项所述的长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述压溶性材料选自聚醚硫脲类化合物。6.根据权利要求1～5任意一项所述的长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述核心的直径为50
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60目。7.根据权利要求1～6任意一项所述的长效防沉降压裂支撑剂，其中，所述覆膜层的厚度为核心直径的1/15
‑
1/10。8.权利要求5～7任意一项所述的长效防沉降压裂支撑剂的制备方法，其中，所述方法包括如下步骤：(1)以1,2
‑
双(2
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氨基乙氧基)乙烷和1,1'
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硫代羰基二咪唑为原料制备硫脲聚合单体的步骤；(2)将得到的硫脲聚合单体与硬质材料混合后进行聚合反应...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯枭，项德贵，陈朝伟，王倩，赵庆，谭鹏，翟文宝，房超，杨子轩，孙艳辉，
申请(专利权)人：中国石油集团工程技术研究院有限公司北京石油机械有限公司，
类型：发明
国别省市：