一种石油压裂支撑剂及其制备方法与流程

本发明属于石油支撑剂，具体地，涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术：

1、在油田油气开采中，为提高油井产量，延长油井高产寿命，开采难动用资源而广泛采用压裂工艺。为防止地下压裂缝的闭合，保留油气通道，保持导流能力，必须使用支撑剂填充裂缝。石油支撑剂又叫石油压裂支撑剂。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。

2、近几年，随着国内石油压裂支撑剂的发展，支撑剂已经不再局限于石英砂和陶粒这两种常规类型。各种各样的支撑剂纷纷涌现出来，例如覆膜支撑剂，可固结支撑剂以及选择性透油阻水支撑剂等。树脂覆膜支撑剂的导流能力优于石英砂和陶粒，这主要是由于外层的覆膜树脂将压碎了的石英砂和陶粒包裹在内部，防止破碎了的细颗粒堵塞裂缝通道，降低导流能力。然而树脂覆膜支撑剂一般采用的是密度较大的石英砂或陶瓷等物质，致使压裂支撑剂的密度仍然较大，需采用高分子黏稠压裂液对其进行压入和导出，这无疑造成施工困难，同时也不便于泵入井下。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供了一种石油压裂支撑剂及其制备方法。

2、本发明通过以中空玻璃微珠和矿渣微粉作为支撑料，并与环氧树脂共同制备石油压裂支撑剂，获得密度低、强度高、抗破碎能力强的产物。本发明获得的石油压裂支撑剂的密度低，因此可不用或少用聚合物型压裂液，可直接用水作为压裂液输送，从而减少压裂液的使用，简化压裂施工工艺。

3、本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

4、一种石油压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：

5、第一步、将中空玻璃微珠、矿渣微粉混合后，用碱液浸泡8-10min后，取出、水洗至中性、干燥，再用硅烷偶联剂kh792对其表面进行接枝改性处理，得到预处理支撑料；

6、第二步、将预处理支撑料与氯代聚乙二醇反应，得到改性支撑料；

7、第三步：将环氧树脂与固化剂、促进剂、增韧剂、改性支撑料按照比例混合，分散均匀，得到环氧树脂混合胶液；

8、第四步、将甲基硅油升温至140-150℃，备用；用成型设备将环氧树脂混合胶液采用成型设备制成球状颗粒，再滴入已升温的甲基硅油对其固化，固化时间为0.5-1h，再降至室温，用甲苯和石油醚清洗过滤分离，干燥，得到石油压裂支撑剂。

9、进一步地，第一步中，用硅烷偶联剂kh792进行接枝改性处理的具体过程为：

10、将干燥后的粉料与乙醇水溶液(体积分数50％)按照1g:15ml的比例混合，超声分散10min，再加入硅烷偶联剂kh792，升高温度至80℃，搅拌回流反应4-5h，过滤、蒸馏水洗涤3-4次，充分干燥，得到预处理支撑料；硅烷偶联剂kh792的加入量为粉料质量的2-3倍。

11、进一步地，第二步的具体操作为：按照质量比1:9将氯代聚乙二醇溶解于dmf中，混合溶解均匀，再按照固液比1g:20ml与预处理支撑料混合，搅拌处理4-5h，过滤，用乙醇洗涤3-4次，充分干燥，获得改性支撑料；预处理支撑料表面接枝有硅烷偶联剂kh792的分子链，其上含有的-nh2能够与氯代聚乙二醇反应，从而在其表面接枝聚乙二醇分子链，得到改性支撑料。

12、进一步地，矿渣微粉的粒径为15-25μm。

13、进一步地，第一步中碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化钙溶液中的任意一种，碱液的ph值为10-12。

14、进一步地，甲基硅油的黏度为10pa·s；固化剂为固化剂mthpa，促进剂为促进剂dmp-30，增韧剂为聚四氢呋喃增韧剂ptmg3000。

15、进一步地，环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、改性支撑料、甲基硅油的用量之比为100g:80-85g:2-3g:5-6g:7-10g:3000ml。

16、进一步地，空心玻璃微珠与矿渣微粉的质量比为3:2。

17、通过以空心玻璃微珠与矿渣微粉经过改性制得改性支撑料；空心玻璃微珠除具有超低密度以外，具有抗压强度高、熔点高、电阻率高、热导系数和热收缩系数小等特点，将其作为支撑料之一，能够获得较高的抗破碎能力；矿渣微粉其粒径小，矿渣本身具有耐高温和高强度的优点，也能提升支撑剂的综合性能；且改性支撑料表面接枝有聚乙二醇分子链，一方面，能够改善支撑料与环氧树脂的界面相容性，进而改善分散性能；另一方面，柔性的聚乙二醇分子链和环氧树脂分子链之间会形成互穿聚合网络，进一步强化对支撑料的携带和分散能力，从而保证最终制备得到的微球强度高、球形度优异。

18、本发明的有益效果：

19、本发明通过以中空玻璃微珠和矿渣微粉作为支撑料，并与环氧树脂共同制备石油压裂支撑剂，获得密度低、强度高、抗破碎能力强的产物。本发明获得的石油压裂支撑剂的密度低，因此可不用或少用聚合物型压裂液，可直接用水作为压裂液输送，从而减少压裂液的使用，简化压裂施工工艺。

技术特征：

1.一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，第一步中，用硅烷偶联剂kh792进行接枝改性处理的具体过程为：

3.根据权利要求2所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，硅烷偶联剂kh792的加入量为粉料质量的2-3倍。

4.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，第二步的具体操作为：按照质量比1:9将氯代聚乙二醇溶解于dmf中，混合溶解均匀，再按照固液比1g:20ml与预处理支撑料混合，搅拌处理4-5h，过滤，用乙醇洗涤3-4次，充分干燥，获得改性支撑料。

5.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，所述矿渣微粉的粒径为15-25μm。

6.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，第一步中碱液为氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液和氢氧化钙溶液中的任意一种，碱液的ph值为10-12。

7.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，甲基硅油的黏度为10pa·s；固化剂为固化剂mthpa，促进剂为促进剂dmp-30，增韧剂为聚四氢呋喃增韧剂ptmg3000。

8.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，环氧树脂、固化剂、促进剂、增韧剂、改性支撑料、甲基硅油的用量之比为100g:80-85g:2-3g:5-6g:7-10g:3000ml。

9.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，空心玻璃微珠与矿渣微粉的质量比为3:2。

10.一种石油压裂支撑剂，其特征在于，根据权利要求1-9任一项所述的方法制备而成。

技术总结
本发明公开了一种石油压裂支撑剂及其制备方法，属于石油支撑剂技术领域，由如下步骤制备：将中空玻璃微珠、矿渣微粉混合后用碱液浸泡再用硅烷偶联剂KH792对其表面进行接枝改性处理；再与氯代聚乙二醇反应，将环氧树脂与固化剂、促进剂、增韧剂、改性支撑料混匀得到环氧树脂混合胶液；用成型设备将环氧树脂混合胶液采用成型设备制成球状颗粒，再滴入已升温的甲基硅油对其固化，得到石油压裂支撑剂。本发明通过以中空玻璃微珠、矿渣微粉和环氧树脂为原料，获得的石油压裂支撑剂的密度低，因此可不用或少用聚合物型压裂液，可直接用水作为压裂液输送，从而减少压裂液的使用，简化压裂施工工艺。

技术研发人员：张贺新,周文,李明权,王吉雪,毛尚斌
受保护的技术使用者：中塑新材料技术（吉林）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13