CN111187609A - 一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂 - Google Patents

一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂 Download PDF

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李沁峰
朱宏禹
斯敏贵
李霞
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    • C09K8/60—Compositions for stimulating production by acting on the underground formation
    • C09K8/80—Compositions for reinforcing fractures, e.g. compositions of proppants used to keep the fractures open
    • C09K8/805—Coated proppants

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Abstract

本发明公开了一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，具有更好的膨胀性能，其制备包括以下步骤：步骤1：石英砂表面处理，使得石英砂表面羟基化；步骤2：通过偶联剂对石英砂表面改性；步骤3：对经过改性的石英砂进行水溶共聚接枝吸水树脂，吸水树脂采用丙烯酰胺、丙烯酸、2‑丙烯酸氨基‑2‑甲基丙磺酸、N,N'‑亚甲基丙烯酰胺构成的水溶共聚体系。

Description

一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂
技术领域
本发明涉及石油开采技术领域，具体涉及一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂。
背景技术
水力压裂已经成为常规单井增产增注技术，油气井投井初期必须采取水压裂措施增产。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。用石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。
支撑剂主要分为石英砂、陶粒砂。石英砂的化学成为为二氧化硅，体积密度1.73g/cm3左右。具有分布广、硬度大、价格低廉的特点。由于传统支撑剂在清水中沉降速度快，影响支撑剂在裂缝中的运移。因此，传统支撑剂在裂缝中的运移一般需要依靠粘度较大的压裂液，让支撑剂能够悬浮在压裂液中。而随着技术的发展，考虑到环保、成本等问题，出现了自悬浮支撑剂。
自悬浮支撑剂是在支撑剂颗粒表面涂覆一层薄薄的高分子水化凝胶聚合物，经过干燥以后形成可以自由流动的粒状体系。自悬浮支撑剂的优良性质源自于支撑剂包衣的水化凝胶涂层，一旦自悬浮支撑剂接触水，水化凝胶层自动膨胀，充填满支撑剂颗粒之间的空间。使得支撑剂能够在压裂液中很好的悬浮和均匀分布。
现有技术中，以石英砂为骨料制备的自悬浮石英砂一般是通过偶联剂给石英砂表面改性后，让其和吸水树脂通过化学键结合实现的，吸水树脂包覆在石英砂外部，实现吸水膨胀的效果。但是，现在市面上的自悬浮石英砂的吸水效果和效率仍然不够好。
发明内容
本发明目的在于提供一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂
一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，包括由内到外的阳离子聚合物层和阴离子水溶性膨胀高分子聚合物层和润滑剂层
一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其制备包括以下步骤：
S1：石英砂表面处理，使得石英砂表面羟基化，反应无污染；具体的说，采用的方法是，用蒸馏水、乙醇、丙酮将石英砂洗净烘干；
S2：将石英砂置于偶联剂中，其中石英砂与偶联剂的质量比为1:4；在30°左右反应24h后置于真空干燥箱中50℃烘干，得到改性的石英砂；具体的说，所述偶联剂是以石油醚为溶剂，KH570为溶质的5%的偶联剂；
S3：将丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酸氨基-2-甲基丙磺酸、N,N'-亚甲基丙烯酰胺、上述经过改性的石英砂以2:10:2:3：362的比例加入容器中形成聚合水溶液，加入中和70%丙烯酸的氢氧化钠溶液，加入中和70%丙烯酸的氢氧化钠溶液，此溶液与上述聚合水溶液的质量比为2:1，把容器放在35℃恒温水浴中，通氮气30min，在氮气的保护下，添加入0.01%的硫酸铵、0.03%的亚硫酸氢钠、0.02%的偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，搅拌均匀，静置进行聚合，6h后取出聚合体，干燥、粉碎。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
本发明所述方法制备所得到的自悬浮石英砂，通过调整合理的配，从而使得吸水膨胀效果和膨胀效率达到更好。
具体实施方式
本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，下面结合实施例对本发明作进一步详细说明。
实施例
一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其制备包括以下步骤：
S1：石英砂（20~100目）表面处理，使得石英砂表面羟基化，反应无污染；具体的说，采用的方法是，用蒸馏水、乙醇、丙酮将石英砂洗净烘干；
S2：将石英砂置于偶联剂中，其中石英砂与偶联剂的质量比为1:4；在30°左右反应24h后置于真空干燥箱中50℃烘干，得到改性的石英砂；具体的说，所述偶联剂是以石油醚为溶剂，KH570为溶质的5%的偶联剂；
S3：将丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酸氨基-2-甲基丙磺酸、N,N'-亚甲基丙烯酰胺、上述经过改性的石英砂以2:10:2:3：362的比例加入容器中形成聚合水溶液，加入中和70%丙烯酸的氢氧化钠溶液，加入中和70%丙烯酸的氢氧化钠溶液，此溶液与上述聚合水溶液的质量比为2:1，把容器放在35℃恒温水浴中，通氮气30min，在氮气的保护下，添加入0.01%的硫酸铵、0.03%的亚硫酸氢钠、0.02%的偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐，搅拌均匀，静置进行聚合，6h后取出聚合体，干燥、粉碎。
根据上述制备方法，所得到的自悬浮石英砂的性能指标如下所示：
Figure 352154DEST_PATH_IMAGE002
按照上述实施例，便可很好地实现本发明。值得说明的是，基于上述结构设计的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本发明上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本发明一样，故其也应当在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于:其制备包括以下步骤：
步骤1：石英砂表面处理，使得石英砂表面羟基化；
步骤2：通过偶联剂对石英砂表面改性；
步骤3：对经过改性的石英砂进行水溶共聚接枝吸水树脂，吸水树脂采用丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酸氨基-2-甲基丙磺酸、N,N'-亚甲基丙烯酰胺构成的水溶共聚体系。
2.根据权利要求1所述的一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于：石英砂为20~100目。
3.根据权利要求1所述的一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于：偶联剂为γ-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。
4.根据权利要求1所述的一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于：在改性过程中，石英砂与偶联剂的质量比为1:4。
5.根据权利要求1所述的一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于：水溶共聚体系的引发物为硫酸铵、亚硫酸氢钠、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐。
6.根据权利要求1所述的一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于：上述分成在共聚水溶体系中的比例是：丙烯酰胺、丙烯酸、2-丙烯酸氨基-2-甲基丙磺酸、N,N'-亚甲基丙烯酰胺、上述经过改性的石英砂为2:10:2:3：3。
7.根据权利要求1所述的一种作为压裂支撑剂使用的自悬浮石英砂，其特征在于：引发物的添加质量为：硫酸铵0.01%、亚硫酸氢钠0.03%、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐0.02%。
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