一种油气井体积支撑用端部带钩纤维的支撑推进剂及制备方法与流程

本发明属于油气藏开采支撑推进剂，尤其涉及一种油气井体积支撑用端部带钩纤维的支撑推进剂及制备方法。

背景技术：

1、非常规油气资源开发及提高常规油气资源开采率是保障国家能源安全的重要支柱，而大规模水平井体积压裂技术是实现其经济有效开发的关键手段。其中体积压裂施工整体呈现“多簇数、大排量、大液量、低粘度、强加砂”的特点，而同时将支撑剂携带进入压裂裂缝是否实现各级裂缝有效支撑是关系油气井高产和稳产的关键问题。

2、近年来提高支撑剂携带能力的技术不断推出，包括低密度支撑剂的改性技术，该技术由于工艺复杂、成本高无法大规模应用解决体积压裂过程中的实际问题；其次，采用低粘泡沫压裂液携砂技术，该技术悬砂效果好，但不能满足大液量、大排量体积压裂需求，并且由于压裂设备原因加砂强度较低而无法采用。

3、有为了保证体积压裂过程中的裂缝极度复杂，开采现场采用低中粘压裂液造缝携砂方式，而低中粘压裂液不具有静态悬砂能力，同时由于携带支撑剂进入地层特别是深远地层的距离太长，存在着大多数支撑剂沉降及堆积在近井地带及炮眼附近完成支撑，而地层大部分裂缝由于没有支撑剂支撑而闭合，无法实现真正的体积压裂，极大浪费了液体的功能，且这些裂缝闭合后不能参与油气产出贡献，完全等效于常规压裂形成的平面缝平面支撑的技术问题。

4、另外为了提高携砂能力，采用粘度较高的粘稠液体或者冻胶液加砂的方式，由于砂受裂缝内部不规则岩石阻挡仍会沉降，并且高粘液或冻胶液体很难渗透进低渗孔缝，又存在着无法形成复杂缝网，且同时粘稠液体或者冻胶液作为携砂液，其施工压力高，对储层伤害大，同时极大限制了施工排量，进一步限制复杂缝网的形成的技术问题。这些原因也是目前大部分井初产高，不能稳产的主要原因之一。

5、中国发明专利202111590099 .1的说明书中记载了一种压裂用高效气悬浮支撑剂及其制备方法，包括提供支撑剂颗粒、表面改性处理液、改性剂溶液、有机分子连接剂；利用所述表面改性处理液对所述支撑剂颗粒在25～120℃的条件下搅拌进行表面粗糙化处理，分离，干燥，得到表面粗糙化处理的支撑剂颗粒；将所述表面粗糙化处理后的支撑剂颗粒与所述改性剂溶液、有机分子连接剂混合，进行改性反应，分离，干燥，得到改性支撑剂；该悬浮支撑剂可以大幅降低对压裂液的要求，在不同水基压裂液中均能达到良好的悬浮效果。但该支撑剂生产工艺复杂，生产成本高，且因表面经过有机分子连接剂处理，支撑剂表面含有难以除尽的有机质，在支撑裂缝后，有机质填充支撑剂间孔缝，导致支撑剂导流能力极小，很难形成油气流通通道。

6、还有采用纤维悬砂技术，由于在压裂液中加入纤维后，纤维分散性较差，无法保证纤维和砂子均匀混合，实际上高速物理搅拌及水力剪切过程中纤维与支撑剂由于密度等原因基本完全分离，不能形成物理网络结构悬浮支撑剂，反而纤维分离后形成团簇，大量团簇对储层伤害较大，还影响裂缝内砂子的均匀充填；即使纤维与砂子混合后，由于纤维之间较松散，承受砂子重量后没有足够的结构力悬浮砂子而快速沉降，携砂能力较差。

技术实现思路

1、为了解决以上技术问题，本发明提供一种油气井体积支撑用端部带钩纤维的支撑推进剂及制备方法，实现滑溜水静态长时间悬砂，在液体推动下砂子全程不沉降，实现液体到一处支撑剂就到此处，呈现砂随液走的效果，使支撑剂（石英砂或陶粒）以最大效率充填到储层各级复杂缝网内，彻底把砂子带入深远部地层各级裂缝网络，实现体积支撑而非平面支撑（一级主裂缝支撑），同时裂缝闭合间接实现了防砂功能，避免了支撑剂返吐。

2、解决以上技术问题的本发明中的一种油气井体积支撑用端部带钩纤维的支撑推进剂，其特征在于：所述支撑推进剂包括端部带勾式悬砂纤维，所述端部带钩式悬砂纤维的两端为弯钩形状。

3、所述端部带钩式悬砂纤维两端的弯钩几何类型呈反向弯钩、同向弯钩、或呈任意夹角θ弯构。

4、所述带钩式悬砂纤维为反向弯钩、同向弯钩和任意夹角θ弯钩纤维按质量比为1：1：1形成的混合型纤维。

5、两端的弯钩可通过精梳加工工艺或假捻变形纱加工工艺实现，具体的端部带钩式悬砂纤维的细度为0.01mm～0.15mm、长度为3mm～12mm的纤维经精梳机在梳理过程中，上、下钳板握持纤维尾部，使纤维形成端部带钩式纤维。

6、所述带钩式悬砂纤维是在大于80℃水环境中可降解的高温可降解纤维，包括但不限于聚乙交酯纤维、聚乳酸纤维、聚乙烯醇纤维、对苯二甲酸丁二酯纤维和聚丁二酸丁二醇酯纤维一种或两种以上，遇高温可降解，目的在于悬砂纤维推进支撑剂（石英砂或陶粒）。

7、端部带钩式悬砂纤维具有悬砂功能，归因于弯钩纤维在滑溜水中通过两端弯钩首尾相连形成结构力较强的牢固空间网状网络，从而通过空间网状结构可以支撑起支撑剂（石英砂或陶粒），达到提高滑溜水长期悬砂性的目的。

8、所述支撑推进剂包括液体a、润湿分散液b、端部带钩式悬砂纤维和挺硬剂，其中液体a和润湿分散液b质量比为10：1-2.5；所述液体a中包括无机膨润土和水，无机膨润土质量百分含量为水的0.8～1.2%；所述润湿分散液b包括十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠和水，十六烷基三甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠按质量比为2.5-3.5：1，十六烷基三甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠的总质量分数为润湿分散剂液体b的20～30%；以液体a和润湿分散液b的总质量计，带钩式悬砂纤维质量百分含量为8～12%，挺硬剂质量百分含量为0.6～1.0%。

9、所述水ⅰ和水ⅱ都为纯水。

10、所述十六烷基三甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠按质量比为3：1。

11、所述挺硬剂为三聚氰胺树脂、聚丙烯酸酯和聚醋酸乙烯酯中的一种或多种。

12、本发明中挺硬剂为合成树脂纤维、天然/合成混纺纤维挺硬剂，应用于本发明的目的在于增强纤维相连弯钩弹性和强度，有助于提高弯钩纤维空间网状结构强度。

13、本发明中一种油气井体积支撑用端部带钩纤维的支撑推进剂的制备方法，包括以下步骤：

14、（1）将无机膨润土分散在水ⅰ中，加热同时快速搅拌形成具有粘度为3-6mpa·s的均匀液体a；

15、粘度为3-6mpa·s，目的在于确保纤维能悬浮稳定。

16、（2）将十六烷基三甲基溴化铵与十二烷基硫酸钠加入水ⅱ中，加热同时快速搅拌，配制成润湿分散液b；

17、（3）将液体a与液体b混合，所得混合液体加热后加入端部带勾式悬砂纤维，再持续加热搅拌至纤维均匀分散；

18、（4）在步骤（3）所得液体加入挺硬剂，密封后在恒温30±2℃恒温环境下静置46-50小时，即得。

19、优化方案中，步骤（1）中搅拌温度为30℃～35℃，搅拌转速为2000r/min,搅拌时间为12-18min。搅拌目的是使液体内各主份分散均匀。

20、所述步骤（2）中将润湿分散液b的ph值调节至7。

21、ph值调节至中性是纤维长期在偏酸碱性环境下常温下容易变软和降解，ph调节至中性确保支撑推进剂不变质。

22、所述步骤（3）中，液体a与润湿分散液b加热温度为45℃～50℃，搅拌速度为1000r/min，搅拌时间为8-12min。本步骤中搅拌温度保持45℃～50℃是提高润湿分散液中表面活性剂十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基硫酸钠的润湿活性，确保纤维纤维在溶液中快速分散均匀。

23、本发明提出的两端带钩纤维在液体流动过程中钩钩相连，能够静态悬砂，在压裂液推动下支撑剂全程不沉降，实现以网状纤维为支撑剂（石英砂或陶粒）载体，实现压裂液高效推进支撑剂的作用，利于体积压裂与体积支撑。由于支撑剂进入各级复杂网缝最终形成较大的支撑立体空间（一级主裂缝、二级分支次裂缝、三级微细裂缝），实现体积支撑而非平面支撑（一级主裂缝支撑），同时裂缝闭合间接实现了防砂功能，避免了支撑剂返吐。

24、本发明提出的两端带钩纤维为高温可溶解纤维，对压裂施工结束后，纤维穿插在支撑剂中，储层恢复高温后纤维溶解，具有对储层污染小的优点，同时纤维溶解后连通了支撑剂颗粒间孔隙，提高了支撑剂堆积导流能力。本发明中制备方法简易，操作简单，悬砂性能强。