CN109652054B - 一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂及制备方法，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。本发明公开了一种油田压裂油溶性堵水压裂支撑剂，在原油内快速溶解，在地层水内完全固结，用于低渗高水饱油藏压裂领域，实现改造油层的同时，封堵油藏高水饱孔道或油层底水，可以做到长效阻水，实现该类油藏的高效开发。

Description

一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂及制备方法

技术领域

本发明属于油田开发材料技术领域，尤其涉及一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂及制备方法。

背景技术

油气田底水油藏、高水饱油藏和老井堵水压裂在油田开发中所占的比例越来越大，如何做到控水增油是该类储层能否成功改造的关键因素。目前现有的改造方法以堵水压裂为主，存在如下主要问题：一是堵水材料的控制范围小，且不可控，不能对油藏底水和裂缝远端见水进行有效封堵；二是堵水材料在注入地层过程中，不能同支撑剂同步加入，且注入工艺复杂。

专利CN1288036A“一种高温暂堵剂及其制备方法”提供了一种高温下反应形成胶体达到封堵高渗层，改善剖面的目的，该堵剂呈胶体状，不易进入高渗通道深部，不能实现深部控水目的。专利CN1597837A“水溶性压裂酸化暂堵剂”采用骨胶、磺化沥青、胍胶制备成粒径为3~6mm的暂堵剂，具有100％水溶解性，施工后能快速溶解，不污染储层，该堵剂粒径较大，可实现压裂暂堵，但是不能长效阻水。专利CN1614193A“利用相渗透率改善剂提高采收率的压裂方法”在油层内提高对油的相对渗透率，降低水的渗透率，控制压裂后含水增长，但是阻水效率差，有效期短。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂及制备方法，克服了现有技术中1：部分堵剂呈胶体状，不易进入高渗通道深部，不能实现深部控水目的；2：部分堵剂不能长效阻水；3：部分堵剂阻水效率差，有效期短等问题。

为了解决技术问题，本发明的技术方案是：一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。

优选的，所述石英砂或陶粒的粒径范围为0.125mm~2.0mm，所述外覆涂层涂覆于石英砂或陶粒外圆周。

优选的，所述改性增强聚羟基脂肪酸酯由支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂组成，其中各组分的重量百分含量为支化聚丙交酯70%～90%，聚羟基脂肪酸酯5%～20%，纳米增强材料3%～9%，抗氧剂0.1%～0.3%，润滑剂0.5%～1%。

优选的，所述外覆涂层的厚度为0.015~0.030mm。

优选的，所述纳米增强材料由纳米黏土制成，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述润滑剂为低分子量PE。

一种如上所述的油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯备用；

步骤2）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的去离子水，接着加入1~3重量份的十二烷基苯硫酸钠，进行搅拌，接着均匀加入96~98重量份的骨料颗粒，加热干燥后得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的二甲苯、4~10重量份的马来酸酐接枝POE，当马来酸酐接枝POE加热溶解后加入90~96重量份的一级改性支撑剂，真空干燥得到二级改性支撑剂；

步骤4）：在反应釜中加入反应釜容积70%体积的去离子水，接着加入1~3重量份的分散剂、50~60重量份的二级改性支撑剂、35~45重量份的改性增强聚羟基脂肪酸酯、0.1~0.3重量份的1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.1~0.3重量份的2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空后加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：控制反应温度为95±0.5℃，持续搅拌，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

优选的，所述步骤1）中双螺杆挤出造粒的挤出温度为175～215℃。

优选的，所述步骤2）、步骤4）和步骤5）中的搅拌速度为100~150转/分钟。

优选的，所述步骤4）中的分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯。

相对于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本发明公开了一种油田压裂油溶性堵水压裂支撑剂，在原油内快速溶解，在地层水内完全固结，用于低渗高水饱油藏压裂领域，实现改造油层的同时，封堵油藏高水饱孔道或油层底水，可以做到长效阻水，实现该类油藏的高效开发；

（2）本发明通过将外覆涂层覆膜在骨料颗粒上，克服了普通堵水材料控制范围小，控制范围不可控，难以注入过程与支撑剂不同步，工艺复杂，不能对油藏底水和裂缝远端见水进行有效封堵等诸多难点，通过外覆涂层遇油溶解、遇水固结的特性，实现封堵底水和高水饱储层，骨料颗粒起到携带改性增强聚羟基脂肪酸酯、支撑人工裂缝的双重作用，实现一次压裂封固水层、改造油层，达到控水增油的工艺目的；

（3）本发明可应用于油气田底水油藏、高水饱油藏和老井堵水压裂等诸多领域，实现了堵水和压裂同步完成，精准控制堵剂控制范围，实现选择性堵水，操作简单，便于现场推广。

附图说明

图1、本发明一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂的结构示意图；

图2、本发明一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂制备方法的工艺流程图；

图3、本发明实施例8导流能力测试结果图。

附图标记说明：

1-骨料颗粒，2-外覆涂层。

具体实施方式

下面结合实施例描述本发明具体实施方式：

需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1

如图1所示，本发明公开了一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。

实施例2

如图1所示，本发明公开了一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。

优选的，所述石英砂或陶粒的粒径范围为0.125mm~2.0mm，所述外覆涂层涂覆于石英砂或陶粒外圆周。

优选的，所述改性增强聚羟基脂肪酸酯由支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂组成，其中各组分的重量百分含量为支化聚丙交酯70%～90%，聚羟基脂肪酸酯5%～20%，纳米增强材料3%～9%，抗氧剂0.1%～0.3%，润滑剂0.5%～1%。

实施例3

如图1所示，本发明公开了一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。

优选的，所述石英砂或陶粒的粒径范围为0.125mm~2.0mm，所述外覆涂层涂覆于石英砂或陶粒外圆周。

优选的，所述改性增强聚羟基脂肪酸酯由支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂组成，其中各组分的重量百分含量为支化聚丙交酯70%～90%，聚羟基脂肪酸酯5%～20%，纳米增强材料3%～9%，抗氧剂0.1%～0.3%，润滑剂0.5%～1%。

优选的，所述外覆涂层的厚度为0.015~0.030mm。

优选的，所述纳米增强材料由纳米黏土制成，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述润滑剂为低分子量PE。

实施例4

如图1所示，本发明公开了一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。

优选的，所述石英砂或陶粒的粒径范围为0.125mm~2.0mm，所述外覆涂层涂覆于石英砂或陶粒外圆周。

优选的，所述改性增强聚羟基脂肪酸酯由支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂组成，其中各组分的重量百分含量为支化聚丙交酯70%～90%，聚羟基脂肪酸酯5%～20%，纳米增强材料3%～9%，抗氧剂0.1%～0.3%，润滑剂0.5%～1%。

优选的，所述外覆涂层的厚度为0.015~0.030mm。

优选的，所述纳米增强材料由纳米黏土制成，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述润滑剂为低分子量PE。

如图2所示，优选的，一种如上所述的油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯备用；

步骤2）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的去离子水，接着加入1~3重量份的十二烷基苯硫酸钠，进行搅拌，接着均匀加入96~98重量份的骨料颗粒，加热干燥后得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的二甲苯、4~10重量份的马来酸酐接枝POE，当马来酸酐接枝POE加热溶解后加入90~96重量份的一级改性支撑剂，真空干燥得到二级改性支撑剂；

步骤4）：在反应釜中加入反应釜容积70%体积的去离子水，接着加入1~3重量份的分散剂、50~60重量份的二级改性支撑剂、35~45重量份的改性增强聚羟基脂肪酸酯、0.1~0.3重量份的1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.1~0.3重量份的2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空后加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：控制反应温度为95±0.5℃，持续搅拌，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

实施例5

如图1所示，本发明公开了一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯。

优选的，所述石英砂或陶粒的粒径范围为0.125mm~2.0mm，所述外覆涂层涂覆于石英砂或陶粒外圆周。

优选的，所述改性增强聚羟基脂肪酸酯由支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂组成，其中各组分的重量百分含量为支化聚丙交酯70%～90%，聚羟基脂肪酸酯5%～20%，纳米增强材料3%～9%，抗氧剂0.1%～0.3%，润滑剂0.5%～1%。

优选的，所述外覆涂层的厚度为0.015~0.030mm。

优选的，所述纳米增强材料由纳米黏土制成，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述润滑剂为低分子量PE。

如图2所示，优选的，一种如上所述的油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯备用；

步骤2）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的去离子水，接着加入1~3重量份的十二烷基苯硫酸钠，进行搅拌，接着均匀加入96~98重量份的骨料颗粒，加热干燥后得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的二甲苯、4~10重量份的马来酸酐接枝POE，当马来酸酐接枝POE加热溶解后加入90~96重量份的一级改性支撑剂，真空干燥得到二级改性支撑剂；

步骤4）：在反应釜中加入反应釜容积70%体积的去离子水，接着加入1~3重量份的分散剂、50~60重量份的二级改性支撑剂、35~45重量份的改性增强聚羟基脂肪酸酯、0.1~0.3重量份的1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.1~0.3重量份的2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空后加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：控制反应温度为95±0.5℃，持续搅拌，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

优选的，所述步骤1）中双螺杆挤出造粒的挤出温度为175～215℃。

优选的，所述步骤2）、步骤4）和步骤5）中的搅拌速度为100~150转/分钟。

优选的，所述步骤4）中的分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯。

本发明所述纳米增强材料由纳米黏土制成，其韧性高、重量轻，能够使材料在较低的添加量下大幅增强产品性能；抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，可以防止产品老化；润滑剂为低分子量PE，降低产品的内摩擦力，防止产生鱼眼缺陷；分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯，用以防止二级改性支撑剂的沉降和凝聚。

实施例6

材料组成为：去离子水60kg，二甲苯25kg，按照1重量份为30g进行配料，其中粒径为0.125mm~2.0mm的陶粒为96重量份，即2880g；改性增强聚羟基脂肪酸酯为35重量份，即1050g，其中支化聚丙交酯为70%，即735g，聚羟基脂肪酸酯为20%，即210g，纳米增强材料为9%，即94.5g，2,6-二叔丁基对甲苯酚为0.3%，即3.15g，低分子量PE为0.7%，即7.35g；马来酸酐接枝POE为4重量份，即120g；十二烷基苯硫酸钠为1重量份，即30g；脂肪酸聚乙二醇酯为1重量份，即30g；1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷为0.1重量份，即3g；2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷为0.1重量份，即3g。

制备方法包括如下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯735g，聚羟基脂肪酸酯210g，纳米增强材料94.5g，2,6-二叔丁基对甲苯酚3.15g，低分子量PE7.35g在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，挤出温度为175℃，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯1050g，备用；

步骤2）：在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入30g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入2880g油田压裂用陶粒，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥，得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入120g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入步骤2）得到的一级改性支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到二级改性支撑剂，备用；

步骤4）：在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入30g脂肪酸聚乙二醇酯，搅拌，然后加入1500g二级改性支撑剂、1050g改性增强聚羟基脂肪酸酯、3g1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷，3g2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：保持95℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

实施例7

材料组成为：去离子水60kg，二甲苯25kg，按照1重量份为30g进行配料，其中粒径为0.125mm~2.0mm的石英砂为98重量份，即2940g；改性增强聚羟基脂肪酸酯为45重量份，即1350g，其中支化聚丙交酯为90%，即1215g，聚羟基脂肪酸酯为5%，即67.5g，纳米增强材料为4%，即54g，2,6-二叔丁基对甲苯酚为0.1%，即1.35g，低分子量PE为0.9%，即12.15g；马来酸酐接枝POE为10重量份，即300g；十二烷基苯硫酸钠为3重量份，即90g；脂肪酸聚乙二醇酯为3重量份，即90g；1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷为0.3重量份，即9g；2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷为0.3重量份，即9g。

制备方法包括如下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯1215g，聚羟基脂肪酸酯67.5g，纳米增强材料54g，2,6-二叔丁基对甲苯酚1.35g，低分子量PE12.15g在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，挤出温度为210℃，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯1350g，备用；

步骤2）：在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入90g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入2940g油田压裂用石英砂，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥，得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入300g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入步骤2）得到的一级改性支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到二级改性支撑剂，备用；

步骤4）：在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入90g脂肪酸聚乙二醇酯，搅拌，然后加入1800g二级改性支撑剂、1350g改性增强聚羟基脂肪酸酯、9g1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷，9g2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：保持95℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

实施例8

材料组成为：去离子水60kg，二甲苯25kg，按照1重量份为30g进行配料，其中粒径为0.125mm~2.0mm的石英砂为97重量份，即2910g；改性增强聚羟基脂肪酸酯为40重量份，即1200g，其中支化聚丙交酯为80%，即960g，聚羟基脂肪酸酯为15%，即180g，纳米增强材料为4%，即48g，2,6-二叔丁基对甲苯酚为0.2%，即2.4g，低分子量PE为0.8%，即9.6g；马来酸酐接枝POE为6重量份，即180g；十二烷基苯硫酸钠为2重量份，即60g；脂肪酸聚乙二醇酯为2重量份，即60g；1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷为0.2重量份，即6g；2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷为0.2重量份，即6g。

制备方法包括如下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯960g，聚羟基脂肪酸酯180g，纳米增强材料48g，2,6-二叔丁基对甲苯酚2.4g，低分子量PE9.6g在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，挤出温度为200℃，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯1200g，备用；

步骤2）：在50L反应釜中加入25kg去离子水，加入60g十二烷基苯硫酸钠，搅拌均匀，加入2910g油田压裂用石英砂，升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥，得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在50L反应釜中加入25kg二甲苯，加入180g马来酸酐接枝POE，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入步骤2）得到的一级改性支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到二级改性支撑剂，备用；

步骤4）：在50L反应釜中加入35kg去离子水，升温至60℃，加入60g脂肪酸聚乙二醇酯，搅拌，然后加入1650g二级改性支撑剂、1200g改性增强聚羟基脂肪酸酯、6g1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷，6g2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：保持95℃下持续搅拌，控制反应温差±0.5℃，搅拌速度120rpm，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

粒径分析：根据筛网的目数不同，从而将不同目数范围粒径的支撑剂落在对应的筛网中，从而将支撑剂分选出来。

用分样器取得实施例6~8各20g左右的支撑剂样品，按支撑剂粒径规格将20目、30目、40目、50目的标准筛以及底盘从上到下依次排列放好。用托盘天平量取一定量的支撑剂样品倒入排放好的标准筛顶筛，振筛10min，依次称出每个筛子及地盘上的支撑剂质量，并利用公式：ni=100mi/m计算出个粒径范围的重量百分百。

m：筛前倒入顶筛的支撑剂样品总量，单位为克（g）；

mi：落在各筛网质量，单位为克（g）；

ni：落在各筛网重量百分百。

其中实施例6~8支撑剂样品粒径分布测试见表1~3：

表1 实施例6支撑剂样品粒径分布测试结果表

表2 实施例7支撑剂样品粒径分布测试结果表

表3 实施例8支撑剂样品粒径分布测试结果表

从表1~3样品的质量百分比可知，本发明支撑剂20~30目占到50％以上，30目到40目占到30％以上；二者总和占到94％以上，即0.425~0.85mm占比94%以上，粒径均匀。

体积密度测试：在既定容积的容器内，自然堆积疏松状的支撑剂样品质量与所占体积之比值。

从实施例6~8选取三份适量的支撑剂样品，使用量感度为0.001g的天平称出100mL量筒的质量，将样品装入量筒内100mL刻度线处，不要摇动量筒或震实，称出装有支撑剂的量筒的质量，精确到0.001g，这一过程重复三次，取平均值，实施例6~8体积密度测试结果见表4：

表4 实施例6~8支撑剂样品体积密度测试结果表

实施例序号	V(cm<sup>3</sup>)	量筒质量m<sub>g</sub>（g）	量筒与支撑剂质量m<sub>gb</sub>（g）	支撑剂体积密度ρ<sub>b</sub>（g/cm<sup>3</sup>）
					6	100	78.469	226.004	1.475
7	100	78.469	225.72	1.473
					8	100	78.469	226.357	1.479

从表4可知本发明支撑剂体积平均密度为：1.476g/cm³，通过20/40目支撑剂的体积密度1.476g/cm³与20/40目给的标准陶粒体积密度1.766g/cm³对比，可知本发明的支撑剂体积密度变小，所以地层压力较高的情况下，它的破碎率会提高。

视密度测试：用排水法来确定它的体积，同时成亮出它的质量，利用ρ=m/V算出它的视密度。

称量筒的质量为m1，瓶内加满水至100mL刻度处的质量为m2。倒出瓶内水烘干量筒，瓶内加入适量支撑剂样品称量为m3。将带有支撑剂样品的瓶内装满水，排除气泡，继续装满水，称量为m4，计算支撑剂的视密度。

瓶内水的质量：mw=m2-m1；

瓶内支撑剂的质量：mg=m3-m1；

瓶内水的体积：Vw=mw/ρw；

式中：ρw为水的密度（利用密度计可测得水在室温下的密度为0.997g/cm³）；

瓶内有支撑剂时水的体积：Vwf=（m4-m3）/ρw

瓶内支撑剂的体积：Vg=Vw-Vwf

支撑剂视密度：ρg=mg/Vg

其中实施例6~8支撑剂样品视密度测试见表5：

表5 实施例6~8支撑剂样品视密度测试结果表

从表5可知本发明支撑剂的视密度为2.353g/cm³；通过20/40目支撑剂的视密度2.353g/cm³与20/40目给的标准陶粒视密度2.523g/cm³对比，可知本发明支撑剂的视密度变小，所以与标准陶粒相比在压裂过程中它能增加裂缝的有效长度。

短期导流能力评价：该导流能力测试原理的依据是基于达西定律。根据API标准（导流室宽度为3.81cm)，对达西公式进行修正后再预测裂缝导流能力，依照SY/T6302-2009《压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法》进行导流能力实验。测用两块金属薄片中间添加支撑剂试样来模拟加砂压裂以后地层裂缝中支撑剂的状态，在试样上用液压泵加足够的压力来模拟地层闭合压力，在试样上加足够长时间的闭合压力以使支撑剂充填层达到半稳态。用加热系统持续加热到一定温度来模拟地层温度。通过注入不同流体来模拟不同流体在该地层裂缝中的流动过程，从而在该环境下评价此支撑剂的导流能力，判断它的封堵效果。

使用API标准导流室，在一定的闭合压力下使不同液体在一定流量下流过支撑剂充填层时，测量出支撑剂充填层的缝高、压差和流量，计算出支撑剂充填层的导流能力和渗透率。实验过程中不能存在非达西流或惯性影响。

利用API RP 27:1956中的式34来计算支撑剂充填层与液体在层流（达西流）条件下的渗透率：

K=99.998μ·Q·L/(A·∆P)

式中：

k—支撑剂充填层渗透率，单位为平方微米（μm²）；

μ—实验温度下实验液体的粘度，单位为毫帕秒（mPa·s）；

Q—流量，单位为立方厘米每秒（cm³/s）；

L—导流室进出口之间的长度，单位为厘米（cm）；

A—流通面积，单位平方厘米（cm²）；

∆p—压差（上游压力减去下游压力），单位为千帕（kPa）;

且由测量可知L的长度为17.766cm；

当支撑剂充填层的截面像裂缝中的一样是个长方形时：

A=w·wf

A—流体流动的截面积，单位为平方厘米（cm²）；

w—导流室支撑剂充填宽度，单位为厘米（cm）；

wf—支撑剂充填厚度，单位为厘米（cm）；

由于使用API标准导流室，所以w=3.81cm；

所以该公式可化简为：

K=7.771μ·Q/（wf·∆p）

k—支撑剂充填层渗透率，单位为平方微米（μm²）；

μ—实验温度下实验液体的粘度，单位为毫帕秒（mPa·s）；

Q—流量，单位为立方厘米每秒（cm³/min）；

wf—支撑剂充填厚度，单位为厘米（cm）；

∆p—压差（上游压力减去下游压力），单位为千帕（kPa）。

wf=导流室主体高度+测量高度-下活塞高度-厚金属板高度-薄金属板高度*2-上活塞高度-上板架高度

导流室主体高度h1为6.985cm；

下活塞高度h2为3.125cm；

厚金属板高度h3为0.214cm；

薄金属板高度h4为0.054cm；

上活塞高度h5为5.08cm；

上板架高度h6为1.266cm。

所以wf=h1+测量高度-h2-h3-h4·2-h5-h6=测量高度-2.808cm

铺砂浓度：

由于Wp=A1·C所以铺砂浓度C=Wp/A1

其中

Wp—支撑剂质量，单位为克（g）；

A1—导流室测试面积，单位平方米（m2），A1=6.45·10^-3m²；

C—铺砂浓度，单位千克每平方米（kg/m²）。

20/40目支撑剂短期导流过程：

导流室铺入20/40目支撑剂40.011g；

所以它的铺砂浓度为：C=40.011g/6.45·10^-3m²=6.203kg/cm²。

本发明实施例8支撑剂导流能力测试结果见图3，图中导流能力表征堵水支撑剂流体流动的能力，其中图中前80小时为水相，后40小时为油相，可以看出在水相时本发明支撑剂的导流能力一直下降，最后下降为0，当在油相时导流能力开始增强，最后导流能力可达120um²*cm。

另外通过实验证明本发明支撑剂在水相条件下83小时后，压降梯度0.2MPa/m条件下，渗透率低于0.3µm²；在油相条件下，20小时后，导流能力超过100µm²*cm；52MPa下破碎率4.9%，优于SY/T5108行业标准要求（9%）。

本发明公开了一种油田压裂油溶性堵水压裂支撑剂，在原油内快速溶解，在地层水内完全固结，用于低渗高水饱油藏压裂领域，实现改造油层的同时，封堵油藏高水饱孔道或油层底水，可以做到长效阻水，实现该类油藏的高效开发。

本发明通过将外覆涂层覆膜在骨料颗粒上，克服了普通堵水材料控制范围小，控制范围不可控，难以注入过程与支撑剂不同步，工艺复杂，不能对油藏底水和裂缝远端见水进行有效封堵等诸多难点，通过外覆涂层遇油溶解、遇水固结的特性，实现封堵底水和高水饱储层，骨料颗粒起到携带改性增强聚羟基脂肪酸酯、支撑人工裂缝的双重作用，实现一次压裂封固水层、改造油层，达到控水增油的工艺目的；本发明可应用于油气田底水油藏、高水饱油藏和老井堵水压裂等诸多领域，实现了堵水和压裂同步完成，精准控制堵剂控制范围，实现选择性堵水，操作简单，便于现场推广。

上面对本发明优选实施方式作了详细说明，但是本发明不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

不脱离本发明的构思和范围可以做出许多其他改变和改型。应当理解，本发明不限于特定的实施方式，本发明的范围由所附权利要求限定。

Claims (7)

1.一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，其特征在于：由骨料颗粒和外覆涂层组成，其中外覆涂层覆膜于骨料颗粒外圆周，所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，所述外覆涂层为改性增强聚羟基脂肪酸酯，改性增强聚羟基脂肪酸酯由支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂组成，其中各组分的重量百分含量为支化聚丙交酯70%～90%，聚羟基脂肪酸酯5%～20%，纳米增强材料3%～9%，抗氧剂0.1%～0.3%，润滑剂0.5%～1%；所述纳米增强材料由纳米黏土制成，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲苯酚，所述润滑剂为低分子量PE。

2.根据权利要求1所述的一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，其特征在于：所述石英砂或陶粒的粒径范围为0.125mm~2.0mm，所述外覆涂层涂覆于石英砂或陶粒外圆周。

3.根据权利要求2所述的一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂，其特征在于：所述外覆涂层的厚度为0.015~0.030mm。

4.一种如权利要求2或3所述的油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1）：将支化聚丙交酯、聚羟基脂肪酸酯、纳米增强材料、抗氧剂和润滑剂在密炼机中混炼，然后通过双螺杆挤出造粒，得到改性增强聚羟基脂肪酸酯备用；

步骤2）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的去离子水，接着加入1~3重量份的十二烷基苯硫酸钠，进行搅拌，接着均匀加入96~98重量份的骨料颗粒，加热干燥后得到一级改性支撑剂；

步骤3）：在反应釜中加入反应釜容积一半体积的二甲苯、4~10重量份的马来酸酐接枝POE，当马来酸酐接枝POE加热溶解后加入90~96重量份的一级改性支撑剂，真空干燥得到二级改性支撑剂；

步骤4）：在反应釜中加入反应釜容积70%体积的去离子水，接着加入1~3重量份的分散剂、50~60重量份的二级改性支撑剂、35~45重量份的改性增强聚羟基脂肪酸酯、0.1~0.3重量份的1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、0.1~0.3重量份的2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，继续搅拌并密封，抽真空后加入氮气升压至0.8MPa，并升温至95℃；

步骤5）：控制反应温度为95±0.5℃，持续搅拌，充分反应15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到油溶水粘型堵水压裂支撑剂。

5.根据权利要求4所述的一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中双螺杆挤出造粒的挤出温度为175～215℃。

6.根据权利要求4所述的一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤2）、步骤4）和步骤5）中的搅拌速度为100~150转/分钟。

7.根据权利要求4所述的一种油溶水粘型堵水压裂支撑剂的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中的分散剂为脂肪酸聚乙二醇酯。

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