CN107586539A

CN107586539A - 变密度自增稠支撑剂及其制备方法

Info

Publication number: CN107586539A
Application number: CN201711041276.4A
Authority: CN
Inventors: 陈清; 周涛; 徐克彬; 张鹏; 苏万均; 陈文霞; 郑保东; 陈艳辉; 郑立军; 王伟秋; 何怡; 李松雷; 王俊文; 张铁山; 李志勇; 马广东; 叶长青
Original assignee: CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Current assignee: CNPC Bohai Drilling Engineering Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2018-01-16

Abstract

本发明公开了一种变密度自增稠支撑剂，其包括支撑剂内核及涂敷在所述支撑剂内核外表面的表面涂覆层，支撑剂内核采用密度≥1.2g/cm³粒径为20～40目的石英砂或陶粒；所述表面涂覆层采用下述以质量分数计的0.5～2％的增稠剂，5～10％的单体、0.05％的引发剂、10～20％的密度调节剂和余量的水制备而成；该变密度自增稠支撑剂通过在支撑剂内核表面涂覆水溶性聚合物以及可溶性盐类，使其加入清水中后提高液体的粘度和密度，有利于支撑剂的悬浮；特别是在高温下，盐类能够有效对聚合物的粘度随着温度的升高而降低的问题进行弥补，避免支撑剂的悬浮效果出现大幅度降低。

Description

变密度自增稠支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油天然气油气田开发技术领域，特别涉及一种变密度自增稠支撑剂及其制备方法。

背景技术

压裂酸化是提高油田采收率的重要措施之一。在高压下利用压裂液将储层压开，同时利用流体将石英砂，陶粒等支撑剂输送到储层中的裂缝处，改善储层导流能力，可以实现增储上产。压裂液的主要作用是将支撑剂由井筒经过孔眼携带到裂缝前沿指定位置，由于支撑剂的密度大于清水，会在清水中快速沉降。因此无法直接利用清水将大量支撑剂输送至井筒中储层裂缝中。为解决这一问题，目前主要是通过将胍尔胶，聚丙烯酰胺及其共聚物等水溶性高分子作为稠化剂加入至水中配制压裂液，提高液体粘度使其具有良好的悬砂性能，进而避免支撑剂在输送过程中过早沉降在井筒底部，实现支撑剂在储层中的远距离输送。

目前压裂施工中，压裂液需要前期专门配制，压裂施工过程中再将支撑剂和交联剂在线加入到压裂液中，导致这种施工过程较为繁琐。因此有必要开发一种能够使压裂施工工艺简单高效的支撑剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种可在清水中实现自悬浮的变密度自增稠支撑剂。

本发明的另一目的是提供一种上述变密度自增稠支撑剂的制备方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种变密度自增稠支撑剂，包括支撑剂内核及涂敷在所述支撑剂内核外表面的表面涂覆层，所述支撑剂内核和所述表面涂覆层的质量比为0.5～1:30～60；其中，

所述支撑剂内核采用密度≥1.2g/cm³、粒径为20～40目的石英砂或陶粒；

所述表面涂覆层采用下述以质量分数计的组分制备而成：0.5～2％的增稠剂， 5～10％的单体、0.05％的引发剂、10～20％的密度调节剂和余量的水；其中，所述增稠剂为分子量为200～1000万的聚丙烯酰胺；所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠中至少一种；所述密度调节剂为KCl、KBr、CsBr中至少一种。

优选，所述引发剂为过硫酸铵。

优选，所述单体为的丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠的混合物，三者质量比为18:1:1。

优选，所述密度调节剂为CsBr和KBr的混合物，二者质量比为1:1。由于 CsBr还具有防膨特性，可防止地层膨胀，无需专门提前在清水中加入防膨剂，减少压裂现场作业施工的加入防膨剂的流程。

一种变密度自增稠支撑剂的制备方法，制备步骤如下：

S1、将0.5～2％的增稠剂、5～10％的单体、0.05％的引发剂和10～20％的密度调节剂加入至盛有溶剂水的中，升温至60～80℃并搅拌1～2h，得到表面改性液；其中，增稠剂、单体、引发剂、密度调节剂和水的质量百分数之和为100％；

S2、将经过步骤S1制得的表面改性液加入至密度≥1.2g/cm³粒径为20～40目的石英砂或陶粒中，其中，表面改性液与支撑剂内核的质量比为0.5～1:30～60；然后将表面改性液和支撑剂内核搅拌均匀，使得液体均匀涂覆在支撑剂表面上，经120～150℃烘干6～8h后，冷却，即可得到变密度自悬浮支撑剂。

使用时，直接将该变密度自增稠支撑剂加入清水中配制成质量分数为5～40％的溶液后即可送入井下进行施工作业。

该变密度自增稠支撑剂为基于传统支撑剂进行改性处理后实现可在清水中实现自悬浮的支撑剂材料，通过在支撑剂内核表面涂覆水溶性聚合物以及可溶性盐类，使其加入清水中后提高液体的粘度和密度，有利于支撑剂的悬浮；特别是在高温下，盐类能够有效对聚合物的粘度随着温度的升高而降低的问题进行弥补，避免支撑剂的悬浮效果出现大幅度降低。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步的说明，但下述实施例绝非对本发明有任何限制。

实施例1

将0.5g分子量为800万的聚丙烯酰胺、9g丙烯酰胺、0.5g丙烯酸、0.5g甲基丙烯磺酸钠、0.05g的过硫酸铵、10gKBr和10gCsBr加入到69.45g水中，升温至80℃并搅拌1h，得到表面改性液；然后将制得的表面改性液加入至6kg的粒径为20～40目的陶粒中，搅拌均匀，使得液体均匀涂覆在陶粒表面上，将混合后的体系置于120℃烘箱中，烘干8h后，冷却，即可得到变密度自悬浮支撑剂。

实施例2

将2g分子量为1000万的聚丙烯酰胺、9g丙烯酰胺、0.5g丙烯酸、0.5g甲基丙烯磺酸钠4.5g丙烯酰胺、0.5g甲基丙烯磺酸钠、0.05g的过硫酸铵、5gCsBr、5gKCl加入到82.95g水中，在搅拌器的搅拌下，加热至70℃，搅拌1h，得到表面改性液；然后将制得的表面改性液加入至3kg的粒径为20～40目的陶粒中，搅拌均匀，使得液体均匀涂覆在陶粒表面上，将混合后的体系置于150℃烘箱中，烘干6h后，冷却，即可得到变密度自悬浮支撑剂。

实施例3

将1g分子量为500万的聚丙烯酰胺、8.5g丙烯酰胺、0.5g甲基丙烯磺酸钠， 0.05g的过硫酸铵、10gKCl和5gKBr加入到74.95g水中，在搅拌器的搅拌下，加热至60℃，搅拌2h，得到表面改性液；然后将制得的表面改性液加入至4.5kg 的粒径为20～40目的石英砂中，搅拌均匀，使得液体均匀涂覆在石英砂表面上，将混合后的体系置于120℃烘箱中，烘干6h后，冷却，即可得到变密度自悬浮支撑剂。

以上实施例1～3中所用的各原料均购买自市售产品。

实施例4

将上述实施例1～3制备获得的变密度自悬浮支撑剂分别加入清水中配制成200mL30wt％浓度的悬浊液；然后将每个实施例配制成的悬浊液分别倒入两个量程为100mL的量筒中，分别测量量筒底部到砂水界面的高度h₁，而后将盛装有每个实施例配制成的悬浊液的量筒分别置于90℃和110℃环境温度下，静置1h，再次测量量筒底部到砂水界面的高度h₂和h₂’；分别按照公式(1)和公式(2) 计算保留率：

90℃，静置1h后的保留率＝h₁/h₂*100％公式(1)；

90℃，静置1h后的保留率＝h₁/h₂’*100％公式(2)

计算结果如下表1所示。

表1：

从上表1可以看出，实施例1～3制备的变密度自悬浮支撑剂在使用温度为 90℃和110℃的环境下，保留率均分别能够保持在70％和65％以上，可见，该种自悬浮支持剂在中温和高温下均具有良好的自悬浮效果。

Claims

1.一种变密度自增稠支撑剂，其特征在于，包括支撑剂内核及涂敷在所述支撑剂内核外表面的表面涂覆层，所述支撑剂内核和所述表面涂覆层的质量比为0.5～1:30～60；其中，所述支撑剂内核采用密度≥1.2g/cm³粒径为20～40目的石英砂或陶粒；所述表面涂覆层采用下述以质量分数计的组分制备而成：0.5～2％的增稠剂，5～10％的单体、0.05％的引发剂、10～20％的密度调节剂和余量的水；其中，所述增稠剂为分子量为200～1000万的聚丙烯酰胺；所述单体为丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠中至少一种；所述密度调节剂为KCl、KBr、CsBr中至少一种。

2.根据权利要求1所述的变密度自增稠支撑剂，其特征在于，所述引发剂为过硫酸铵。

3.根据权利要求1所述的变密度自增稠支撑剂，其特征在于，所述单体为的丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯磺酸钠的混合物，二者质量比为18:1:1。

4.根据权利要求1所述的变密度自增稠支撑剂，其特征在于，所述密度调节剂为CsBr和KBr的混合物，二者质量比为1:1。

5.一种变密度自增稠支撑剂的制备方法，其特征在于，制备步骤如下：

S1、将增稠剂、单体、引发剂和密度调节剂加入至盛有溶剂水的中，升温至60～80℃并搅拌1～2h，得到表面改性液；

S2、将经过步骤S1制得的表面改性液加入至密度≥1.2g/cm³粒径为20～40目的石英砂或陶粒中；然后将表面改性液和支撑剂内核搅拌均匀，使得液体均匀涂覆在支撑剂表面上，经120～150℃烘干6～8h后，冷却，即可得到变密度自悬浮支撑剂。