CN115851254A

CN115851254A - 一种双疏性改性石英砂支撑剂及其制备方法

Info

Publication number: CN115851254A
Application number: CN202211729492.9A
Authority: CN
Inventors: 郑存川; 王刚毅; 骆唯一; 林学文; 张太亮; 段文猛; 江长洪
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2022-12-31
Filing date: 2022-12-31
Publication date: 2023-03-28

Abstract

本发明公开了一种双疏性改性石英砂支撑剂及其制备方法，该支撑剂由石英砂和纳米乳液改性而成。该支撑剂的改性包括以下步骤：由苯乙烯、氟代丙烯酸酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚为功能单体，采用无皂乳液聚合制备纳米乳液；然后将石英砂加入纳米乳液中搅拌反应改性，过滤、烘干得到双疏石英砂支撑剂。本发明制备的石英砂支撑剂制备简单，疏水疏油，在凝析气藏的开发中具有广阔的应用前景。

Description

一种双疏性改性石英砂支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明属于石油、天然气及页岩气等开采用压裂支撑剂及制备方法。

背景技术

对于受储层物性差、渗透率较低等复杂条件制约而油井产量较低的油气层，水力压裂是有效提高油气井产量的关键技术，而支撑剂具有优良性能是改善储层渗透率进而提高油气井产量的关键因素之一。其主要原理是通过在储层中形成复杂裂缝网络，得到远高于岩石基质渗流能力的支撑剂充填裂缝通道，进而达到提高油气渗流能力、增加储量动用程度、获取更大的油气产能的目的。

在压裂液返排阶段，水基压裂液在支撑剂表面形成水膜，成为支撑剂充填层的束缚水，导致人工裂缝有效渗流通道大小降低。同时，在采油阶段根据相渗曲线可知，改善润湿性也将改变油相和水相的相对渗透率，减少中后期油气井产水，保持中后期油气井产量。如何控制压裂及其返排阶段渗流阻力，提高采油效率，成为油田开发的一个工作难点。通过改变支撑剂表面润湿性，将疏水疏油材料注入含水层，覆膜支撑剂具有较好的导气阻水效果，可以为低渗水驱气藏控水稳产提供技术支持。改善油井压裂后增产效果，降低储层伤害。从而通过控制水产量，实现经济效益最大化的目标。制备出满足油田现场需要的具有重要的现实意义。

发明内容

针对现有支撑剂在压裂阶段导流能力差、强度低的问题，本发明的第一目的是提供一种双疏性支撑剂。可用于压裂返排阶段降低渗流阻力，提高采油采气效率。本发明的第二个目的是提供所述双疏性改性石英砂支撑剂的制备方法。本发明的第三个目的是提出所述双疏性支撑剂的应用。

该支撑剂由石英砂和纳米乳液改性而成。

一种双疏性改性石英砂支撑剂，其制备方法包括以下步骤：在数显恒温水浴锅搅拌的条件下，将水、苯乙烯、含氟酯类单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚重量比为加入样品瓶中，当温度达到65℃时，体系中加入水溶性偶氮引发剂。继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液；将石英砂用无水乙醇清洗、干燥后加入纳米乳液，搅拌反应、抽滤、烘干，得到双疏性改性石英砂支撑剂。

所述纳米乳液和石英砂的重量比为1:(0.1-1)。

所述水、苯乙烯、含氟酯类单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚重量比为9:(1-9):(0.01-0.2):0.1:0.2。

所述水溶性引发剂为偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐VA-044，偶氮二氰基戊酸V-501，偶氮二异丙基咪唑啉VA-061中的至少一种。

所述水溶性偶氮引发剂重量比为体系的0.05~0.1%。

所述含氟酯类单体为氟代丙烯酸酯为2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、五氟甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯中的至少一种。

所述搅拌时间为0.5~2h。

本发明与现有技术比较，其有益效果是：

（1）本发明的支撑剂原材料易取得、来源广泛；

（2）本发明的纳米乳液在单体产率较高；

（3）本发明制备的改性石英砂粒径可调，强度高，满足不同施工要求。

具体实施方式

实施例1

将纯水、苯乙烯、2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚按重量比9:1:0.01:0.1:0.2加入100mL样品瓶中，当温度达到65℃时，加入体系总质量0.05%的V-50偶氮引发剂。继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液。将1g石英砂表面用砂纸反复打磨后用无水乙醇清洗、干燥后加入10g纳米乳液。80℃搅拌0.5h，抽滤、50℃烘干4h。得到双疏性改性石英砂支撑剂A。

实施例2

将纯水、苯乙烯、五氟甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚按重量比9:3:0.05:0.1:0.2加入100mL样品瓶中，当温度达到65℃时，加入体系总质量0.05%的VA-044偶氮引发剂。继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液。将5g石英砂表面用砂纸反复打磨后用无水乙醇清洗、干燥后加入10g纳米乳液。80℃搅拌1h，抽滤、50℃烘干4h。得到双疏性改性石英砂支撑剂B。

实施例3

将纯水、苯乙烯、丙烯酸六氟丁酯和甲基丙烯酸十三氟辛酯（重量比1:1）、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚按重量比9:5:0.1:0.1:0.2加入100mL样品瓶中，当温度达到65℃时，加入体系总质量0.1%的V-501偶氮引发剂。继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液。将5g石英砂表面用砂纸反复打磨后用无水乙醇清洗、干燥后加入10g纳米乳液。80℃搅拌1h，抽滤、50℃烘干4h。得到双疏性改性石英砂支撑剂C。

实施例4

将纯水、苯乙烯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚按重量比9:7:0.15:0.1:0.2加入100mL样品瓶中，当温度达到65℃时，加入体系总质量0.1%的V-501和VA-061偶氮引发剂（重量比1:1）。继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液。将10g石英砂表面用砂纸反复打磨后用无水乙醇清洗、干燥后加入10g纳米乳液。80℃搅拌2h，抽滤、50℃烘干4h。得到双疏性改性石英砂支撑剂D。

实施例5

将纯水、苯乙烯、甲基丙烯酸十三氟辛酯、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚按重量比9:9:0.2:0.1:0.2加入100mL样品瓶中，当温度达到65℃时，加入体系总质量0.1%的VA-061偶氮引发剂。继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液。将10g石英砂表面用砂纸反复打磨后用无水乙醇清洗、干燥后加入10g纳米乳液。80℃搅拌2h，抽滤、50℃烘干4h。得到双疏性改性石英砂支撑剂E。

采用支撑剂填充层导流能力实验机，以石英砂做对照组，实验条件为：实验液体为2%KCl水溶液，支撑剂的铺置浓度为5kg/m2，流量为10mL/min，闭合应力为69MPa。结果如下表1所示。

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Claims

1.一种双疏性改性石英砂支撑剂，其特征在于该支撑剂由石英砂和纳米乳液改性而成。

2.一种双疏性改性石英砂支撑剂，其制备方法包括以下步骤：

(1)在数显恒温水浴锅搅拌的条件下，将水、苯乙烯、含氟酯类单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚重量比为加入样品瓶中，当温度达到65℃时，体系中加入水溶性偶氮引发剂，继续升温至80℃，反应后得到纳米乳液；

(2)将石英砂用无水乙醇清洗、干燥后加入纳米乳液，搅拌反应、抽滤、烘干，得到双疏性改性石英砂支撑剂。

3.根据权利要求1所述的一种双疏性改性石英砂支撑剂，其特征在于所述纳米乳液和石英砂的重量比为1:(0.1-1)。

4.根据权利要求2所述的一种双疏性改性石英砂支撑剂的制备方法，其特征在于所述水、苯乙烯、含氟酯类单体、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、二乙二醇二乙烯基醚重量比为9:(1-9):(0.01-0.2):0.1:0.2。

5.根据权利要求2所述的一种双疏性改性石英砂支撑剂的制备方法，其特征在于所述水溶性引发剂为选自偶氮二异丁基脒盐酸盐V-50，偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐 VA-044，偶氮二氰基戊酸V-501，偶氮二异丙基咪唑啉VA-061中的至少一种。

6.根据权利要求2所述的一种双疏性改性石英砂支撑剂的制备方法，其特征在于所述水溶性偶氮引发剂重量比为体系的0.05~0.1%。

7.根据权利要求2所述的一种双疏性改性石英砂支撑剂的制备方法，其特征在于含氟酯类单体为氟代丙烯酸酯为2-(三氟甲基)丙烯酸甲酯、五氟甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十三氟辛酯中的至少一种。

8.根据权利要求2所述的一种双疏性改性石英砂支撑剂的制备方法，其特征在于所述搅拌时间为0.5~2h。