CN115627160A - 一种石油压裂支撑剂及其制备方法 - Google Patents
一种石油压裂支撑剂及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115627160A CN115627160A CN202211388732.3A CN202211388732A CN115627160A CN 115627160 A CN115627160 A CN 115627160A CN 202211388732 A CN202211388732 A CN 202211388732A CN 115627160 A CN115627160 A CN 115627160A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- parts
- weight
- epoxy resin
- proppant
- fracturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
- C09K8/00—Compositions for drilling of boreholes or wells; Compositions for treating boreholes or wells, e.g. for completion or for remedial operations
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
- C08G59/00—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule; Macromolecules obtained by polymerising compounds containing more than one epoxy group per molecule using curing agents or catalysts which react with the epoxy groups
- C08G59/02—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule
- C08G59/04—Polycondensates containing more than one epoxy group per molecule of polyhydroxy compounds with epihalohydrins or precursors thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明公开了一种石油压裂支撑剂,包括以下重量份的原料:改性增韧环氧树脂10~20份、2.5~5份固化剂、0.5~1份十二烷基苯磺酸钠、1~2份亲水SiO2、2~5份无水乙醇。其中的改性增韧环氧树脂是用单体丁香酚、环氧氯丙烷和1‑巯基甘油合成了低密度的环氧树脂,然后对生成的环氧树脂进行增韧,并通过乳化制备得到了自生支撑剂。所得到的支撑剂比传统的固体支撑剂具有更好的迁移能力,对远端裂缝有更好的支撑作用。其能够直接由压裂液携带,以简化压裂施工过程,同时可以满足应用中的要求。
Description
技术领域
本发明涉及石油支撑剂技术领域,尤其涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法。
背景技术
自从工业革命改变传统农业社会后,石油这种能源就一直伴随着工业社会的发展。然而,石油作为一种不可再生的能源,其储量随着人类社会的发展变得越来越少。因此,加快能源结构向转型,已经成为目前中国所面临的迫切问题。而我国的天然气资源总量丰富,但是对于页岩气、煤层气等非常规天然气的产业发展却仍然处于起步阶段,最主要的问题就是开采效率偏低。而解决这一问题的关键在于水力压裂技术。水力压裂是利用地面的高压泵,将压裂液注入地底油层,当压裂液的注入速度超过油层的吸附能力时,就会在油层上形成很高的压力,当压力超过附近岩石的破碎压力时,就会将油层压开并产生一定数量的裂缝,此时将带有压裂支撑剂的携砂液挤入油层,携砂液在进入油层后,一方面可以将裂缝持续扩大,另一方面,在压裂支撑剂的作用下,裂缝将保持张开,从而使其保持高的导流能力,油气通过裂缝从地层流入井底。
压裂支撑剂是在水力压裂作业中,当岩层压裂完成,撤去压力后,用于阻止裂缝闭合的球形固体颗粒。在油气开采过程中,压裂支撑剂能够增大裂缝的孔隙度,提高油气的渗透率,从而达到了油气增产的目的。质量好的支撑剂不仅能够在较高的闭合应力下保持不破碎,同时还能提高裂缝的导流能力,直接提高油气井的产量。而质量差的压裂支撑剂一方面在地底高闭合应力下会破碎,从而堵塞裂缝,另一方面会对地层造成不可逆转的破坏。因此,压裂支撑剂的质量是水力压裂的关键。目前常用的石油压裂支撑剂主要有天然材料和人造陶粒压裂支撑剂两类,天然材料包括石英砂、核桃壳以及金属球等天然存在的固状颗粒,人造陶粒支撑剂主要包括熔融喷吹法制备的陶粒、烧结陶粒以及树脂覆膜陶粒。在所有的压裂支撑剂中,应用最为广泛的是石英砂和人造烧结陶粒压裂支撑剂。
从上个世纪40年代开始出现水力压裂技术以来,作为水力压裂的关键材料,石油压裂支撑剂的发展也已经经历了半个多世纪。压裂支撑剂由最开始的天然挖掘出来的砂子到广为应用的石英砂,再后来伴随着陶瓷工业的发展开始出现了人造陶粒压裂支撑剂,到近年来伴随着能源改革,压裂支撑剂的发展早已不局限于某几种材料,包括近年来广为出现的树脂包覆所形成的陶粒支撑剂、超低密压裂支撑剂以及以超低密的生物质作为原材料所制备的压裂支撑剂。石英砂原料来源广,成本低廉,对环境几乎没有负面影响。陶粒支撑剂一般由铝矾土烧结而成,形状可控,圆球度高,抗压强度大于石英砂,但陶粒支撑剂的生产成本较高。树脂涂覆支撑剂是指树脂包覆后的石英砂或陶粒,密度减小但抗压强度增加。传统支撑剂仍普遍存在密度高、强度低、易沉降和易返排等问题。随着化学材料合成和表面改性等技术的发展,新型低密度、超高强度、表面疏水、化学运输型、功能可控型以及多种性能综合的支撑剂得到进一步发展,以应对开发深层、低饱和度、低渗透率的非常规油气压裂储层所面对的挑战,同时降低成本,实现绿色环保和可持续发展的目标。
石英砂虽然具有着价格低、来源广等优势,但是由于其自身存在的一些问题,在水力压裂作业的应用过程中也受到了一系列的限制:(1)抗压强度较低,石英砂由于组分多位天然矿物,未经过增强的加工时,在20MPa左右的压力下开始破碎,耐压强度一般最高不超过48MPa。在中深井的水力压裂过程中,由于地底闭合压力较大,如果采用石英砂作为支撑剂,石英砂会出现大量的破碎,破碎后的粉渣不仅会使得后面的支撑剂运输困难,而且还会堵塞已经压开的裂缝,造成裂缝导流能力下降,而且由于难以清理,会对地底储层造成一定的伤害。可以说,石英砂的抗压强度是限制其发展的主要原因;(2)圆球度差,一般天然的石英砂多为形状不规则的颗粒,其圆球度一般在0.6左右,这就导致了在水力压裂过程中,对裂缝的导流能力会有不利的影响。虽然人造陶粒支撑剂在深井油田中获得了广泛的应用,但是人造陶粒也存在着一些弊端,一定程度上限制了其应用:(1)人造陶粒密度较大,沉降速度过快在深井的油气增产作业中,由于人造陶粒支撑剂的密度比较大,在随着携砂液注入裂缝中时,沉降速度比较快,容易在裂缝前端就堆积起来,一方面会影响后面的支撑剂的输送,整个裂缝并不会完全被支撑剂填充起来一定程度上会影响最终油气的产量;(2)泵送时能耗过高,对设备磨损较严重将高密度的支撑剂泵送入油气井下时,由于其沉降速度过快,在裂缝前端会形成丘状的堆积,为了尽量将支撑剂填满整个裂缝,需要消耗更多的能量来产生更大的冲力来泵送支撑剂,此外,更高的冲力对于设备的磨损更为严重,这无形中增加了成本;(3)高粘度的压裂液对于储层伤害较大高密度的支撑剂在泵送时,由于沉降速度快,需要使用高粘度的压裂液来减缓其沉降速度,目前使用最为广泛的是瓜胶。瓜胶破胶后产生的残渣等物质一方面会对地底储层造成伤害,另一方面会将支撑剂粘结在一起,从而降低了裂缝的导流能力。普通的人造陶粒支撑剂在制备时,为了考虑烧成之后支撑剂的强度问题,因此必须在选取原料时选择如铝矾土等烧成后强度较高的原料。为了降低支撑剂的密度,同时又使其保持一定的强度,研究者开始将高分子材料树脂包覆在以轻质原料烧结的且强度较低的陶粒表面,固化后可得到低密度且强度较高的压裂支撑剂。树脂包覆陶粒压裂支撑剂使的支撑剂的原料从天然矿物铝矾土扩大到了各种工业原料,如粉煤灰、工业废渣等,实现了压裂支撑剂原料选取的突破,对于压裂支撑剂的发展具有重要的意义。
近年来,随着能源结构调整,常规性天然气以及页岩气、煤层气等非常规天然气资源得到越来越多的重视,这些资源的高效开采亦需使用到水力压裂技术以及合适的支撑剂,高密度的人造陶粒支撑剂在使用过程中由于存在着上述一系列的问题,因此,研究者开始将目光转向低密度以及超低密的人造压裂支撑剂。尤其是超低密压裂支撑剂,已成为压裂支撑剂的主要研究方向。超低密压裂支撑剂得益于其接近压裂液的密度,一方面可以降低压裂液中瓜胶的使用量,从而使瓜胶对储层的伤害降到最低;另一方面可以减少压裂过程中的能量损耗。因此,面对日益突出的非常规油气资源低成本高效开采的迫切需求,低密度的压裂支撑剂的研发具有重要的实际意义。由于树脂包覆陶粒支撑剂方法的出现,人们对于压裂支撑剂的原料选择不再局限于天然矿物,而是开始寻找超轻质的生物质原料,再通过树脂包覆的方法来制备支撑剂,不仅能够大量减少压裂液的使用,且导流效果良好。人们发现,在水力压裂过程中,部分油气井会出现支撑剂的返吐现象。为了解决这一问题,研究者开发了树脂覆膜支撑剂,通过在压裂过程中形成一层挡砂屏障来防止地层出砂,从而解决支撑剂的返吐现象。
专利CN104099082 A公开了一种低密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法,有芯材胚体,其由下列质量百分比含量的原料组成:铝矾土30~40%,滑石10~15%,莫来石10~12%,偏高岭土12~15%,钾长石6~15%,钛白粉3~6.5%,锰粉1~3%,纳米碳酸钙3~4.5%,三氧化二铁2.5~3.5%、原硅酸镁2.5~3.5%;芯材胚体外设置有破胶剂层,破胶剂层上涂布外部涂层,该外部涂层上涂有润滑剂层。制备时将各类原料先球磨,过筛,分级,进行不同的配合,钾长石和钛白粉均能一定程度上降低反应温度,加入的锰粉主要起催化作用,纳米碳酸钙起到降低产品密度的作用,该发明产品所需烧结温度为1250℃,产品的密度低,抗破碎能力强,圆球度高,同时生产工艺简单,易于推广实施。
专利CN112048294 A公开了一种环氧树脂压裂支撑剂及其制备方法,属于石油天然气开采技术领域。将环氧树脂、固化剂和促进剂按照100:3~120:0~10的重量份数比混合均匀,得到分散相。选择分子量400~500000的硅油的一种或者两种以上组合作为连续相。将分散相加入到连续相中进行搅拌,控制搅拌转速为50~300r/min,硅油介质的温度为70~90℃;分散均匀后升温至130~160℃,固化,得到环氧树脂压裂支撑剂。该环氧树脂压裂支撑剂满足以下指标:密度为1.0~1.1g/cm3,圆度≥0.9,球度≥0.9,抗破碎率≤3%,酸溶解度≤0.2%,尺寸分布范围为100~5000μm。
近年来,随着能源结构调整,常规性天然气以及页岩气、煤层气等非常规天然气资源得到越来越多的重视,这些资源的高效开采亦需使用到水力压裂技术以及合适的支撑剂,高密度的人造陶粒支撑剂在使用过程中由于存在着上述一系列的问题,因此,研究者开始将目光转向低密度以及超低密的人造压裂支撑剂。尤其是超低密压裂支撑剂,已成为压裂支撑剂的主要研究方向。然而,由于裂缝由于裂缝宽度小和支撑剂结构僵硬,传统的低密度支撑剂在利用陶粒或款物原料时其在裂缝中的迁移总是受到限制。因此,需要开发一种具有密度低,强度高,且具有良好运输能力和裂缝支撑效果的支撑剂。
发明内容
有鉴于现有技术中的上述缺陷,本发明所要解决的技术问题是提供一种密度低、强度高、且迁移能力好支撑效果佳的石油压裂支撑剂。
在本发明中,发明人使用了一种新型的乳化环氧树脂来开发自生的支撑剂。首先,用单体丁香酚、环氧氯丙烷和1-巯基甘油合成了低粘度和低密度的环氧树脂,消除了不良的乳化迁移和颗粒容易发生堆积的现象。然后,对生成的环氧树脂进行增韧,以提高支撑剂颗粒的抗压强度,并通过乳化制备得到了自生支撑剂。所得到的自生型支撑剂比传统的固体支撑剂具有更好的迁移能力,这是因为它的乳液液滴的密度和变形性较低,对远端裂缝有更好的支撑作用。其能够直接由压裂液携带,以简化压裂施工过程,同时可以满足应用中的要求。
本发明的技术方案:
一种石油压裂支撑剂,由以下重量份数的原料组成:10~20份改性增韧环氧树脂、2.5~5份固化剂、0.5~1份十二烷基苯磺酸钠、1~2份亲水SiO2、2~5份无水乙醇。
所述改性增韧环氧树脂的制备方法,包括如下步骤:
S1称取丁香酚30~35重量份、1-巯基甘油20~25重量份溶于50~100重量份的二甲基亚砜中,再加入4-二甲氨基吡啶1~1.5重量份,升温至70~80℃下搅拌2~4h,得到浅黄色沉淀,过滤,将滤饼干燥得到浅黄色产物;
S2取步骤S1中的浅黄色产物、环氧氯丙烷10~15重量份加入浓度为10wt%的NaOH乙醇溶液2~5重量份,混合均匀后升温至90~100℃下搅拌4~6h,反应结束后,过滤,滤饼用10wt%NaOH水溶液进行洗涤,干燥,得到改性环氧树脂;
S3称取步骤S2得到的改性环氧树脂10~20重量份、石墨颗粒0.4~0.8重量份加入无水乙醇5~10重量份,300~400rpm下搅拌30~40min混合均匀,得到改性增韧环氧树脂。
进一步的,所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、己二胺和正丁基缩水甘油醚中的一种或两种以上混合物。
本发明还提供了一种石油压裂支撑剂的制备方法,包括如下步骤:
称取10~20重量份改性增韧环氧树脂、2.5~5重量份的固化剂、0.5~1重量份十二烷基苯磺酸钠、1~2重量份的亲水SiO2加入2~5重量份的无水乙醇中,混合均匀后在300~400rpm下搅拌30~40min,分散均匀后在60~80℃下固化40~60min,即得到石油压裂支撑剂。
与现有技术相比,本发明的有益效果:
(1)本发明提供了一种新型的乳化环氧树脂来开发自生的支撑剂,首先,用单体丁香酚、环氧氯丙烷和1-巯基甘油合成了低粘度和低密度的环氧树脂,消除了不良的乳化迁移和颗粒容易发生堆积的现象。然后,对生成的环氧树脂进行增韧,以提高支撑剂颗粒的抗压强度,并通过乳化制备得到了自生支撑剂;
(2)通过将石墨颗粒与环氧树脂混合,石墨颗粒通过螺旋钉锚固机制分散到了树脂中。这种机制意味着刚性颗粒嵌入在环氧树脂基体的断裂表面,防止了应力引起的开裂延伸。同时,由于增韧颗粒脱落后会形成空腔,空腔变形所消耗的能量远高于基体变形所消耗的能量,从而增强了支撑剂的强度;
(3)所得到的自生型支撑剂比传统的固体支撑剂具有更好的迁移能力,这是因为它的乳液液滴的密度和变形性较低,对远端裂缝有更好的支撑作用。其能够直接由压裂液携带,以简化压裂施工过程,同时可以满足应用中的要求。
具体实施方式
下面,通过具体实施例对本发明的技术方案进行详细说明,但是应该明确提出这些实施例用于举例说明,但是不解释为限制本发明的范围。
本发明实施例中部分原料的参数如下:
石墨颗粒,300目,青岛市平度富康石墨加工。
亲水SiO2,20nm,型号:PST-H20,南京保克特新材料。
双酚A型环氧树脂E-51,环氧值:0.48~0.54eq/100g,广州市阳航化工。
苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体,型号:SBS D1102JSZ,苯乙烯含量:28%,博瑞达(东莞)新材料有限公司。
对照例1
一种石油压裂支撑剂的制备方法,包括如下步骤:
取1kg改性增韧环氧树脂、200g二乙烯三胺、50g正丁基缩水甘油醚、50g十二烷基苯磺酸钠、100g亲水SiO2加入300mL无水乙醇中,混合均匀后在400rpm下搅拌40min,分散均匀后在60℃下固化40min,即得到石油压裂支撑剂。
所述改性增韧环氧树脂的制备方法,包括如下步骤:
称取双酚A型环氧树脂E-51 2kg、石墨颗粒80g加入无水乙醇500mL,300rpm下搅拌30min混合均匀,得到改性增韧环氧树脂。
实施例1
一种石油压裂支撑剂的制备方法,包括如下步骤:
取1kg改性增韧环氧树脂、200g二乙烯三胺、50g正丁基缩水甘油醚、50g十二烷基苯磺酸钠、100g亲水SiO2加入300mL无水乙醇中,混合均匀后在400rpm下搅拌40min,分散均匀后在60℃下固化40min,即得到石油压裂支撑剂。
所述改性增韧环氧树脂的制备方法,包括如下步骤:
S1称取丁香酚3.2kg、1-巯基甘油2kg溶于5.5L二甲基亚砜中,再加入4-二甲氨基吡啶100g,升温至75℃下反应2h,得到浅黄色沉淀,过滤,将滤饼在40℃干燥2h,得到浅黄色产物;
S2取步骤S1中的浅黄色产物、环氧氯丙烷1kg加入浓度为10wt%的NaOH乙醇溶液500g,混合均匀后升温至95℃下反应4h,反应结束后,过滤,滤饼用200mL 10wt%NaOH水溶液进行洗涤,40℃干燥4h,得到改性环氧树脂;
S3称取步骤S2中的改性环氧树脂2kg、石墨颗粒80g加入无水乙醇500mL,300rpm下搅拌30min混合均匀,得到改性增韧环氧树脂。
实施例2
一种石油压裂支撑剂的制备方法,包括如下步骤:
取1kg改性增韧环氧树脂、200g二乙烯三胺、50g正丁基缩水甘油醚、50g十二烷基苯磺酸钠、100g亲水SiO2加入300mL无水乙醇中,混合均匀后在400rpm下搅拌40min,分散均匀后在60℃下固化40min,即得到石油压裂支撑剂。
所述改性增韧环氧树脂的制备方法,包括如下步骤:
S1称取丁香酚3.2kg、1-巯基甘油2kg溶于5.5L二甲基亚砜中,再加入4-二甲氨基吡啶100g,升温至75℃下反应2h,得到浅黄色沉淀,过滤,将滤饼在40℃干燥2h得到浅黄色产物;
S2取步骤S1中的浅黄色产物、环氧氯丙烷1kg加入浓度为10wt%的NaOH乙醇溶液500g,混合均匀后升温至95℃下反应4h,反应结束后,过滤,滤饼用200mL 10wt%NaOH水溶液进行洗涤,40℃干燥4h,得到改性环氧树脂;
S3称取步骤S2中的改性环氧树脂2kg、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体80g加入无水乙醇500mL,300rpm下搅拌30min混合均匀,得到改性增韧环氧树脂。
实施例3
一种石油压裂支撑剂的制备方法,包括如下步骤:
取1kg改性增韧环氧树脂、200g二乙烯三胺、50g正丁基缩水甘油醚、50g十二烷基苯磺酸钠、100g亲水SiO2加入300mL无水乙醇中,混合均匀后在400rpm下搅拌40min,分散均匀后在60℃下固化40min,即得到石油压裂支撑剂。
所述改性增韧环氧树脂的制备方法,包括如下步骤:称取双酚A型环氧树脂E-512kg、苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体80g加入无水乙醇500mL,300rpm下搅拌30min混合均匀,得到改性增韧环氧树脂。
测试例1
对对照例及实施例制备的支撑剂进行破碎率的测试,测试方法参考《SY/T5108-2014水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》,具体方法为先称取100g的支撑剂加入试验筛(30目试验筛在最上层,50目试验筛在中层,最底层为底盘)之中,将试验筛置于筛砂机上振筛5min。振筛完成之后按照式1计算得到的结果称取一定质量(m1)的支撑剂加入破碎室,放入破碎室活塞之后旋转180°。将破碎室置于压力机台面中心位置,选择对应的压力测试条件程序(69MPa)进行试验,保持该压力达2min,卸载压力后,将破碎之后的支撑剂倒入对应的粒径范围下限(50目)的试验筛,振筛10min。称量底盘中破碎颗粒的质量(m2),根据式2计算支撑剂样品的破碎率。具体结果见表1.
m1=C2×ρ×d2——式1
其中C2表示计算系数,C2=0.958cm;d为破碎室直径。
破碎率:η=m2/m1*100%——式2
表1支撑剂破碎率测试结果表
实验方案 | 69MPa下破碎率/% |
对照例1 | 2.6 |
实施例1 | 1.1 |
实施例2 | 1.8 |
实施例3 | 3.0 |
支撑剂是水力压裂作业过程中使用的重要材料,对于水力压裂作业施工的成功与否,特别是导流裂缝的支撑效果具有重要的影响。密度低抗压性强是筛选优秀水力压裂支撑剂的关键参考指标,只有具有较高的抗压强度,才能抵抗上覆压力和地层压力的挤压,保持较好的天然气渗流通道,提高作业效果,获得更高的单井产量和采收率。加入弹性材料和刚性材料均能够提高树脂的抗压性能,从实验结果来看添加石墨颗粒后抗压性能表现更佳,这可能是由于与苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体相比,石墨颗粒的韧性更佳,且其表面更趋于球形,能够减少颗粒的团聚,因此可以更好地缓解环氧树脂韧性差和缺口敏感性差的问题。另外,实施例1中所制备的改性增韧树脂在受到压力时可以产生微裂纹,主裂纹是在断裂扩展过程中产生的,二次裂纹是在遇到刚性颗粒时产生的,新的二次裂纹需要吸收更多的能量进行扩展,这一过程有效地消耗了主裂纹上的能量,增强了树脂材料的抗压强度。另外,通过将石墨颗粒与环氧树脂混合,石墨颗粒通过螺旋钉锚固机制分散到了树脂中。这种机制意味着刚性颗粒嵌入在环氧树脂基体的断裂表面,防止了应力引起的开裂延伸。同时,由于增韧颗粒脱落后会形成空腔,空腔变形所消耗的能量远高于基体变形所消耗的能量,从而增强支撑剂的强度,因此,实施例1表现出了最低的破碎率。
测试例2
对对照例及实施例制备的支撑剂进行体积密度的测试,测试方法参考《SY/T5108-2014水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》,具体方法为首先将密度瓶放置到试验天平获得第1个数据m1,关闭漏斗的出口,将黄铜圆筒居中,位于漏斗出口的正下方,然后将样品快速倒至与黄铜圆筒齐平,称出圆筒内装满支撑剂的质量,在天平上获得第2个数据m2。按式2进行计算:
ρV=(m1-m2)/V——式2
式中:
ρV—体积密度,g/cm3;
m1—密度瓶与试样共同的质量,g;
m2—密度瓶的质量,g;
V—黄铜圆筒的体积,cm3。
表2体积密度测试结果表
实验方案 | 体积密度/g/cm<sup>3</sup> |
对照例1 | 1.5 |
实施例1 | 1.0 |
实施例2 | 1.2 |
实施例3 | 1.9 |
密度也是影响支撑剂选择的另一关键因素,压裂液在泵压的作用下将支撑剂从地面管汇携带至裂缝中,密度较高的支撑剂将对压裂液提出更高的要求,增加了作业费用和成本,同时很容易在裂缝中沉淀而不能达到裂缝末端和深处,无法充分发挥支撑剂增大导流裂缝能力的效果。由于环氧树脂本身的密度较低,因此所制备的支撑剂总体体积密度表现都较好,石墨颗粒由于粒度更小,其表面更趋于球形,能够很好地减少颗粒的团聚,分布更均匀,这对于降低复合材料的整体密度效果更佳,因此,与其复合的环氧树脂密度比与苯乙烯-丁二烯热塑性弹性体颗粒的更小,而实施例1中改性的环氧树脂由于其与石墨的复合更好,因此体积密度更低。
Claims (8)
1.一种石油压裂支撑剂,其特征在于,包括以下重量份的原料:10~20份改性增韧环氧树脂、2.5~5份固化剂、0.5~1份十二烷基苯磺酸钠、1~2份亲水SiO2、2~5份无水乙醇。
2.如权利要求1所述的石油压裂支撑剂,其特征在于,所述改性增韧环氧树脂的制备方法包括如下步骤:
S1称取丁香酚30~35重量份、1-巯基甘油20~25重量份溶于50~100重量份的二甲基亚砜中,再加入4-二甲氨基吡啶,升温至70~80℃下搅拌2~4h,得到浅黄色沉淀,过滤,将滤饼干燥得到浅黄色产物;
S2取步骤S1中的浅黄色产物、环氧氯丙烷加入10wt%的NaOH乙醇溶液2~5重量份,混合均匀后升温至90~100℃下搅拌4~6h,反应结束后,过滤,滤饼用10wt%NaOH水溶液进行洗涤,干燥,得到改性环氧树脂;
S3称取步骤S2中的改性环氧树脂10~20重量份、石墨颗粒加入无水乙醇5~10重量份,300~400rpm下搅拌30~40min混合均匀,得到改性增韧环氧树脂。
3.如权利要求1或2所述的石油压裂支撑剂,其特征在于:所述固化剂为乙二胺、二乙烯三胺、己二胺和正丁基缩水甘油醚中的一种或两种以上混合物。
4.如权利要求2所述的石油压裂支撑剂,其特征在于:所述步骤S1中4-二甲氨基吡啶为1~1.5重量份。
5.如权利要求2所述的石油压裂支撑剂,其特征在于:所述步骤S2中环氧氯丙烷为10~15重量份。
6.如权利要求2所述的石油压裂支撑剂,其特征在于:所述步骤S3中石墨颗粒为0.4~0.8重量份。
7.一种制备如权利要求1~6任一项所述的石油压裂支撑剂的方法,其特征在于,包括如下步骤:
称取10~20重量份改性增韧环氧树脂、2.5~5重量份的固化剂、十二烷基苯磺酸钠、1~2重量份的亲水SiO2加入2~5重量份无水乙醇中,混合均匀后在300~400rpm下搅拌30~40min,分散均匀后在60~80℃下固化40~60min,即得到石油压裂支撑剂。
8.如权利要求7所述的石油压裂支撑剂的制备方法,其特征在于:所述十二烷基苯磺酸钠为0.5~1重量份。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211388732.3A CN115627160A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 一种石油压裂支撑剂及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211388732.3A CN115627160A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 一种石油压裂支撑剂及其制备方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115627160A true CN115627160A (zh) | 2023-01-20 |
Family
ID=84908305
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211388732.3A Pending CN115627160A (zh) | 2022-11-08 | 2022-11-08 | 一种石油压裂支撑剂及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115627160A (zh) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117050743A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-14 | 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 | 低密度环氧树脂压裂支撑剂的制备工艺、系统及控制系统 |
CN117625171A (zh) * | 2024-01-25 | 2024-03-01 | 胜利油田方圆陶业有限公司 | 一种压裂用石英砂支撑剂及其制备方法 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101624385A (zh) * | 2009-06-23 | 2010-01-13 | 中国科学院广州化学研究所 | 非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法和应用 |
CN110746956A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-04 | 中国石油大学(北京) | 具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂及制备和应用 |
CN114214057A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-03-22 | 中国石油大学(华东) | 基于乳化增韧生物基环氧树脂的自相变支撑剂的制备方法 |
-
2022
- 2022-11-08 CN CN202211388732.3A patent/CN115627160A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101624385A (zh) * | 2009-06-23 | 2010-01-13 | 中国科学院广州化学研究所 | 非离子型自乳化水性环氧固化剂及其制备方法和应用 |
CN110746956A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-02-04 | 中国石油大学(北京) | 具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂及制备和应用 |
CN114214057A (zh) * | 2022-02-22 | 2022-03-22 | 中国石油大学(华东) | 基于乳化增韧生物基环氧树脂的自相变支撑剂的制备方法 |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN117050743A (zh) * | 2023-10-08 | 2023-11-14 | 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 | 低密度环氧树脂压裂支撑剂的制备工艺、系统及控制系统 |
CN117050743B (zh) * | 2023-10-08 | 2023-12-26 | 中蓝晨光化工研究设计院有限公司 | 低密度环氧树脂压裂支撑剂的制备工艺、系统及控制系统 |
CN117625171A (zh) * | 2024-01-25 | 2024-03-01 | 胜利油田方圆陶业有限公司 | 一种压裂用石英砂支撑剂及其制备方法 |
CN117625171B (zh) * | 2024-01-25 | 2024-03-29 | 胜利油田方圆陶业有限公司 | 一种压裂用石英砂支撑剂及其制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN115627160A (zh) | 一种石油压裂支撑剂及其制备方法 | |
CN110157405B (zh) | 用于非常规储层水力压裂的覆膜支撑剂及制备和应用 | |
US8012582B2 (en) | Sintered proppant made with a raw material containing alkaline earth equivalent | |
CA2436453C (en) | Methods and compositions for forming subterranean fractures containing resilient proppant packs | |
CN106457766B (zh) | 制备和应用水泥包覆的基质的方法 | |
CN101353571B (zh) | 一种油水井矿渣封堵剂及在注水开发油田中的应用 | |
US20070204992A1 (en) | Polyurethane proppant particle and use thereof | |
MX2012013299A (es) | Método de fracturación hidráulica. | |
CN108659805B (zh) | 一种乳液型低温固砂剂及其制备方法与应用 | |
EA012634B1 (ru) | Композиция и способ получения проппанта | |
EA009172B1 (ru) | Способ вскрытия слабо затвердевших формаций | |
US7128158B2 (en) | Lightweight composite particulates and methods of using such particulates in subterranean applications | |
CN103773355B (zh) | 一种页岩气开采压裂支撑剂及其制备方法 | |
CN104893707A (zh) | 一种用于清水压裂的自悬浮支撑剂及其制备方法 | |
CN101210175A (zh) | 硅酸铝支撑剂、支撑剂生产和应用方法 | |
CN110746956B (zh) | 具有靶向功能的自悬浮水力压裂覆膜支撑剂及制备和应用 | |
CN111088028B (zh) | 超低密度支撑剂及其制备方法和应用 | |
Liao et al. | Lightweight proppants in unconventional oil and natural gas development: A review | |
CN105131934A (zh) | 一种双层高强度压裂支撑剂及其制备方法 | |
US20200056083A1 (en) | Geopolymer compositions as inorganic binding material for forming proppant aggregates | |
CN112456873A (zh) | 一种适用于煤层气的固井水泥浆及其制备方法 | |
CN104152136B (zh) | 一种利用白泥制备超低密度压裂支撑剂的方法 | |
CN106958438A (zh) | 一种聚合物驱堵塞井的解堵方法 | |
CN102911650A (zh) | 用于封堵管流通道的高强度复合封堵体系及制备方法 | |
CN106318354B (zh) | 一种降脆增韧材料及其制备方法和由其制备的水泥浆 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |