本發(fā)明涉及礦產(chǎn)開采領(lǐng)域，具體地，涉及一種膨脹材料組合物和自懸浮支撐劑及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
石油與半合成氣在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中占據(jù)重要地位，我國(guó)陸地的油氣資源經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的開采，許多的油井已開始老化甚至枯竭，對(duì)于油田的有效開采和增產(chǎn)變得越來越重要。
目前油氣井增產(chǎn)的主要措施是水力壓裂技術(shù)，利用地面的高壓泵組等壓裂設(shè)備通過井筒不斷向油層注入超出其吸收能力的、具有超高粘度的壓裂液而使得油層上形成較高的壓力，隨著壓裂液的不斷注入，壓力也不斷升高，當(dāng)此壓力高于井壁附近地層壓力和地層巖石擴(kuò)張強(qiáng)度時(shí)，油層就會(huì)被壓裂開而形成大小不一、長(zhǎng)短不同的裂縫，然后由攜砂液將支撐劑輸送至裂縫中支撐裂縫，使得油層與井筒之間形成一條流體通道，達(dá)到增產(chǎn)的效果。壓裂液高速流動(dòng)，利用湍流懸浮支撐劑，然而當(dāng)支撐劑到達(dá)裂縫后，由于流體流速的大幅下降，支撐劑快速沉降于裂縫底部(專利cn102159797a)。為減少濾失，并提高攜砂能力，壓裂液中通常添加有機(jī)高分子化合物作增稠劑，而這些有機(jī)高分子化合物會(huì)隨著壓裂液進(jìn)入地層，部分留在地下的高分子化合物堵住地層的孔，導(dǎo)致出油量下降、地下水污染等問題。此外，壓裂液粘度增大，使得返排時(shí)消耗的泵功率較大，且不利于全部返排。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種膨脹材料組合物和自懸浮支撐劑以及支撐劑的制備方法和應(yīng)用，以克服現(xiàn)有技術(shù)中需向壓裂液中添加增稠劑以完成對(duì)支撐劑的輸送導(dǎo)致的增稠劑堵塞出油孔及污染環(huán)境的缺陷。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明第一方面，提供一種膨脹材料組合物，該組合物包括水解聚馬來酸酐和半合成高分子材料，其中，水解聚馬來酸酐和半合成高分子材料的質(zhì)量比為(50-900)：1，所述半合成高分子材料為改性纖維素高分子材料。
優(yōu)選地，水解聚馬來酸酐的重均分子量為300-1000。
優(yōu)選地，改性纖維素高分子材料為選自選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羧甲基羥乙基纖維素中的至少一種。
本發(fā)明第二方面，提供一種自懸浮支撐劑，該自懸浮支撐劑包括支撐劑本體和包覆或部分包覆在支撐劑本體表面的膨脹材料層，該膨脹材料層由本發(fā)明第一方面的膨脹材料組合物經(jīng)粘結(jié)劑和固化劑粘結(jié)并包覆或部分包覆在所述支撐劑本體上形成；其中，膨脹材料組合物與支撐劑本體的質(zhì)量比為1：(50-1000)；支撐劑本體、粘結(jié)劑與固化劑的重量比為1：(0.001-0.2)：(0.001-0.2)。
優(yōu)選地，支撐劑本體為骨料和/或預(yù)覆膜骨料。
優(yōu)選地，骨料為選自石英砂、陶粒、金屬顆粒、球狀玻璃顆粒、燒結(jié)鋁土礦、燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)氧化鋯、合成樹脂和粉碎的果殼顆粒中的至少一種；所述骨料的粒徑為6-200目。
優(yōu)選地，預(yù)覆膜骨料為包括骨料和包覆或部分包覆在骨料表面的預(yù)覆膜樹脂層。
優(yōu)選地，預(yù)覆膜樹脂層為樹脂材料在骨料表面經(jīng)包覆處理所得，其中，樹脂材料為選自酚醛樹脂、呋喃樹脂和環(huán)氧樹脂中的至少一種。
優(yōu)選地，粘結(jié)劑為選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和雜環(huán)高分子粘結(jié)劑中的至少一種。
優(yōu)選的，固化劑為選自脂肪族胺及其加成物、叔胺及其鹽、芳香族胺及其改性體、咪唑、酸酐、過氧化酰、過氧化脂、多聚甲醛、酚醛胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和六次甲基四胺中的至少一種。
本發(fā)明第三方面，提供本發(fā)明第二方面的自懸浮支撐劑的制備方法，該方法包括：(1)將支撐劑本體和粘結(jié)劑及固化劑在第一溫度下分散混合均勻，其中，支撐劑本體、粘結(jié)劑與固化劑的重量比為1：(0.001-0.2)：(0.001-0.2)；(2)使所述支撐劑本體和膨脹材料組合物在第二溫度下分散混合均勻以使膨脹材料組合物包覆或部分包覆在支撐劑本體上，得到顆粒狀的自懸浮支撐劑，其中，膨脹材料組合物與所述支撐劑本體的質(zhì)量比為1：(50-1000)。
優(yōu)選的，第一溫度為100-300℃；第二溫度為50-200℃。
本發(fā)明第四方面，提供本發(fā)明第二方面的自懸浮支撐劑在流體礦開采方面的應(yīng)用。
優(yōu)選地，流體礦包括半合成氣、石油、頁巖氣、頁巖油、淡水和鹽水中的至少一種。
通過上述技術(shù)方案，本發(fā)明的膨脹材料組合物成本低，對(duì)環(huán)境污染小。將本發(fā)明的膨脹材料組合物包覆于骨料上制得的自懸浮支撐劑無需使用添加有機(jī)高分子且成本昂貴的壓裂液進(jìn)行壓裂，直接使用半合成水即可，且與水混合后即可處于懸浮狀態(tài)，懸浮時(shí)間長(zhǎng)，導(dǎo)流性好，在填充裂縫的過程中能夠有效減少砂堵，輸送的距離更遠(yuǎn)，出油/氣量更大。此外，由于本發(fā)明的膨脹材料組合物自身的特性，能降低壓裂液的摩阻，易輸送，易返排，且返排能耗降低，沒有高分子材料殘留，有利于環(huán)境保護(hù)，能夠更好的滿足采油的需要。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說明。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
本發(fā)明第一方面：提供一種膨脹材料組合物，所述組合物包括水解聚馬來酸酐和半合成高分子材料。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，水解聚馬來酸酐和半合成高分子材料的質(zhì)量比在較大范圍內(nèi)都可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，例如，水解聚馬來酸酐和半合成高分子材料的質(zhì)量比可以為(50-900)：1。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，水解聚馬來酸酐是結(jié)構(gòu)式如式(1)所示的水溶性高分子聚合物，其中，m和n可以分別為1-103間的任意整數(shù)。水解聚馬來酸酐的分子中含有大量親水的極性基團(tuán)，在水中溶脹性能好，有利于水溶性組合物在水中快速溶脹，并且水解聚馬來酸酐中的極性基團(tuán)可以延伸于水中，幫助穩(wěn)定形成的水化層，以進(jìn)一步使支撐劑顆粒懸浮于水中。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，本發(fā)明需要選取具有適宜水溶性的水解聚馬來酸酐，優(yōu)選情況下，適用于形成膨脹材料組合物的水解聚馬來酸酐的重均分子量在300-1000。市售的重均分子量在上述范圍內(nèi)的水解聚馬來酸酐均可滿足本發(fā)明的目的，例如，本發(fā)明的水解聚馬來酸酐可以購自湖北巨勝科技有限公司、湖北鑫潤(rùn)德化工有限公司、孝感深遠(yuǎn)化工有限公司、江蘇九洲環(huán)保技術(shù)有限公司等。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，半合成高分子材料的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，是由天然物質(zhì)經(jīng)化學(xué)改性而得，優(yōu)選地，半合成高分子材料可以為改 性纖維素高分子材料。其中，改性纖維素高分子材料可以為選自羧甲基纖維素、甲基纖維素、乙基纖維素、羥乙基纖維素、羥丙基纖維素、羥丙基甲基纖維素和羧甲基羥乙基纖維素中的至少一種。市售的上述種類的改性纖維素高分子材料產(chǎn)品均可以作為本發(fā)明的半合成高分子材料進(jìn)行使用，例如，上述種類的改性纖維素高分子材料可以購自阿拉丁試劑(上海)有限公司、上海一研生物科技有限公司、湖北鐘祥金祥瑞化工有限公司、廣州市虎傲化工有限公司、上海滬震實(shí)業(yè)有限公司和上海研生實(shí)業(yè)有限公司等。采用上述半合成高分子材料與聚乙烯醇形成的水溶性膨脹懸浮材料可以迅速溶于水中進(jìn)而膨脹，可長(zhǎng)時(shí)間處于懸浮狀態(tài)，同時(shí)具有成本低、污染小的優(yōu)點(diǎn)。
本發(fā)明第二方面，提供一種自懸浮支撐劑，該自懸浮支撐劑包括支撐劑本體和包覆或部分包覆在支撐劑本體表面的膨脹材料層。將本發(fā)明第一方面的膨脹材料組合物粘連在支撐劑本體表面后，所得到的自懸浮支撐劑在常溫下與水混合后可以在水中溶解并膨脹，使得自懸浮支撐劑的沉降速度變慢，具有懸浮能力。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，為了達(dá)到本發(fā)明的目的，膨脹材料組合物至少部分包覆于支撐劑本體表面，優(yōu)選地，膨脹材料組合物與支撐劑本體的質(zhì)量比可以為1：(50-1000)，在上述配比下得到的自懸浮支撐劑更易于在水中的長(zhǎng)時(shí)間懸浮。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，支撐劑本體為具有承受裂縫閉合應(yīng)力足夠機(jī)械強(qiáng)度的半合成硬質(zhì)顆?；蛉斯频挠操|(zhì)顆粒，可以為骨料和/或預(yù)覆膜骨料。骨料可以為現(xiàn)有的各種能夠用于制備壓裂支撐劑的骨料，例如，骨料可以為選自石英砂、陶粒、金屬顆粒、球狀玻璃顆粒、燒結(jié)鋁土礦、燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)氧化鋯、合成樹脂和粉碎的果殼顆粒中的至少一種；金屬材質(zhì)的骨料優(yōu)選硬度高的材質(zhì)，例如，金屬顆粒的材質(zhì)可為不銹鋼、鋁合金、碳鋼、鐵鎳合金或鐵錳合金中的至少一種。骨料的平均粒徑可以在較大范圍內(nèi)改 變，可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行選擇，例如，骨粒的粒徑可以為6-200目。采用上述種類的骨料作支撐劑本體與本發(fā)明的膨脹材料組合物制得的自懸浮支撐劑具備較高的抗破碎能力。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在上述骨料表面也可以包覆一層預(yù)覆膜樹脂層形成預(yù)覆膜骨料從而進(jìn)一步提高骨料的抗破碎能力，改善圓度和球度，提高導(dǎo)流能力。因此，所述支撐劑本體還可以包括在上述骨料表面包覆預(yù)覆膜樹脂層所形成的預(yù)覆膜骨料，例如可以為覆膜砂和覆膜陶粒；包覆在骨料表面的樹脂材料可以為選自酚醛樹脂、呋喃樹脂和環(huán)氧樹脂中的至少一種。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，將膨脹材料層包覆在支撐劑本體表面的過程中，還可以加入粘結(jié)劑和固化劑，從而使膨脹材料層更易粘連在支撐劑本體上。粘結(jié)劑和固化劑的種類可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于壓裂支撐劑制備領(lǐng)域常用的粘結(jié)劑和固化劑，例如，粘結(jié)劑可以為選自酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂和雜環(huán)高分子粘結(jié)劑中的至少一種。進(jìn)一步優(yōu)選地，酚醛樹脂可以為熱塑性酚醛樹脂或熱固性酚醛樹脂；環(huán)氧樹脂可以使用環(huán)氧當(dāng)量為0.09-0.14mol/100g的環(huán)氧樹脂；優(yōu)選為雙酚a型環(huán)氧樹脂，更優(yōu)選為選自環(huán)氧樹脂e-55(616)、e-51(618)、e-44(6101)、e-42(634)、e-35(637)、e-20(601)、e-12(604)、e-06(607)和e-03(609)中的至少一種；不飽和聚酯樹脂可以為鄰苯型不飽和聚酯樹脂、間苯型不飽和聚酯樹脂、二甲苯型不飽和聚酯樹脂、雙酚a型不飽和聚酯樹脂、鹵代不飽和聚酯樹脂和乙烯基酯樹脂中的至少一種；優(yōu)選鄰苯型不飽和聚酯樹脂，型號(hào)可以為191或196；間苯型不飽和聚酯樹脂型號(hào)可以為199；二甲苯型不飽和聚酯樹脂型號(hào)可以為2608、902a3、xm-1和xm-2中的至少一種；雙酚a型不飽和聚酯樹脂型號(hào)可以為197、3301和323中的至少一種；雜環(huán)高分子粘接劑可以選自聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚苯硫醚和聚二苯醚中的至少一種。固化劑可以為選自脂肪族胺及其加成物、叔胺及其鹽、芳香族胺及其改性體、咪唑、酸酐、過 氧化酰、過氧化脂、多聚甲醛、酚醛胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺和六次甲基四胺中的至少一種。采用上述種類的粘結(jié)劑和固化劑可使得膨脹材料層與支撐劑本體粘連效果更好，并且不會(huì)使支撐劑顆粒團(tuán)聚而影響壓裂支撐劑的顆粒尺寸和分散性。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，粘結(jié)劑與固化劑的投料量可以根據(jù)膨脹材料層在支撐劑本體表面的包覆程度進(jìn)行選擇，優(yōu)選情況下，支撐劑本體、粘結(jié)劑與固化劑的重量比可以為1：(0.001-0.2)：(0.001-0.2)。
本發(fā)明第三方面，提供本發(fā)明第二方面的自懸浮支撐劑的制備方法，該方法包括：(1)將支撐劑本體和粘結(jié)劑及固化劑在第一溫度下分散混合均勻，其中，支撐劑本體、粘結(jié)劑與固化劑的重量比為1：(0.001-0.2)：(0.001-0.2)；(2)使所述支撐劑本體和膨脹材料組合物在第二溫度下分散混合均勻以使膨脹材料組合物包覆或部分包覆在支撐劑本體上，得到顆粒狀的自懸浮支撐劑，其中，膨脹材料組合物與所述支撐劑本體的質(zhì)量比為1：(50-1000)。
本發(fā)明的自懸浮支撐劑的制備方法可以在支撐劑本體表面包覆膨脹材料組合物，得到的自懸浮支撐劑可以以水作為壓裂液，同時(shí)，自懸浮支撐劑表面的膨脹材料組合物在水中迅速溶脹，形成膨脹的水化層，降低自懸浮支撐劑顆粒的相對(duì)密度，使其懸浮于水面上，從而便于壓裂液的輸送。
在根據(jù)本發(fā)明的自懸浮支撐劑的制備方法中，為了提高支撐劑本體包覆膨脹材料組合物的包覆效果，可以對(duì)支撐劑本體進(jìn)行預(yù)處理，處理方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，例如，優(yōu)選地可以先經(jīng)過擦洗、烘干、篩選等步驟，以除去骨料中的水分，便于骨料更好地與膨脹材料組合物結(jié)合。
在根據(jù)本發(fā)明的自懸浮支撐劑的制備方法中，第一接觸溫度和第二接觸溫度沒有特別的要求，只要滿足上述粘結(jié)劑和固化劑在第一接觸溫度下可以熔融以包覆于支撐劑本體表面；上述膨脹材料組合物在第二接觸溫度下可以進(jìn)一步粘結(jié)即可。優(yōu)選情況下，第一溫度可以為100-300℃；第二溫度可以 為50-200℃。在上述溫度下，可以得到膨脹材料組合物包覆或部分包覆的自懸浮支撐劑顆粒。制得的自懸浮支撐劑還可以進(jìn)一步包括冷卻和篩分的步驟。
本發(fā)明第四方面，提供本發(fā)明第二方面的自懸浮支撐劑在流體礦開采方面的應(yīng)用。其中，流體礦包括半合成氣、石油、頁巖氣、頁巖油、淡水和鹽水中的至少一種。
下面通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不因此而受到任何限制。
實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取12g水解聚馬來酸酐(購自湖北巨勝科技有限公司，重均分子量為600)與0.02g羧甲基纖維素(購自阿拉丁試劑(上海)有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為20-40目的1kg石英砂作為骨料，加熱至220℃，加入10g環(huán)氧樹脂e-35(637)和1g固化劑鄰苯二甲酸酐，攪拌，降溫至150℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取10g水解聚馬來酸酐(購自湖北鑫潤(rùn)德化工有限公司，重均分子量為400)與0.05g羥乙基纖維素(購自廣州市虎傲化工有限公司)進(jìn)行混合作為 膨脹材料組合物。
取平均粒徑為50-100目的2kg陶粒作為骨料，加熱至180℃，加入400g雙酚a型不飽和聚酯樹脂197和400g固化劑過氧化苯甲酰，降溫至130℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取6g水解聚馬來酸酐(購自孝感深遠(yuǎn)化工有限公司，重均分子量為800)與0.06g羥丙基甲基纖維素(購自廣州市虎傲化工有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為70-140目的2kg玻璃微球作為骨料，加熱至200℃，加入100g鄰苯型不飽和聚酯191和20g固化劑二乙烯三胺，降溫至120℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例4
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取90g水解聚馬來酸酐(購自江蘇九洲環(huán)保技術(shù)有限公司，重均分子量為700)與0.1g甲基纖維素(購自上海一研生物科技有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為50-100目的5kg覆膜砂(按照專利cn1274626a實(shí)施例1的方法制造)作為骨料，加熱至260℃，加入5g環(huán)氧樹脂e12(604)和15g 固化劑聚馬來酸酐，降溫至160℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本發(fā)明的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例5
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取5g水解聚馬來酸酐(購自泰州先進(jìn)化工有限公司，重均分子量為400)與0.1g羧甲基羥乙基纖維素(購自湖北鐘祥金祥瑞化工有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為30-50目的3kg覆膜砂(仁創(chuàng)科技基團(tuán)生產(chǎn)，型號(hào)zfs-kgd)作為骨料，加熱至240℃，加入300g間苯型不飽和聚酯樹脂199和150g固化劑殼聚糖季銨鹽，降溫至80℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本發(fā)明的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例6
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取8g水解聚馬來酸酐(購自淄博海星環(huán)?？萍加邢薰荆鼐肿恿繛?00)與0.01g乙基纖維素(購自上海滬震實(shí)業(yè)有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為20-40目的8kg覆膜砂(仁創(chuàng)科技基團(tuán)生產(chǎn)，型號(hào)zfs-kgm)作為骨料，加熱至250℃，加入40g雙酚a型不飽和聚酯樹脂3301和800g固化劑殼聚糖季銨鹽，降溫至120℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本發(fā)明的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例7
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取5g水解聚馬來酸酐(購自山東英聯(lián)化學(xué)科技有限公司，重均分子量為600)與0.1g羥丙基纖維素(購自上海研生實(shí)業(yè)有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為50-100目的2.5kg燒結(jié)氧化鋁作為骨料，加熱至280℃，加入200g環(huán)氧樹脂e-55(616)和200g固化劑三乙烯四胺，降溫至140℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本發(fā)明的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例8
本實(shí)施例用于說明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑及其制備方法。
取10g水解聚馬來酸酐(購自濟(jì)南德藍(lán)化工有限責(zé)任公司，重均分子量為800)與0.02g羥丙基纖維素(購自上海研生實(shí)業(yè)有限公司)進(jìn)行混合作為膨脹材料組合物。
取平均粒徑為30-50目的8kg不銹鋼顆粒作為骨料，加熱至280℃，加入16kg二甲苯型不飽和聚酯樹脂2608和500g固化劑六次甲基四胺，降溫至100℃后加入上述得到的膨脹材料組合物，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本發(fā)明的自懸浮支撐劑。
對(duì)比例1
采用平均粒度為20-40目的石英砂作為支撐劑。
對(duì)比例2
取平均粒徑為20-40目的1kg石英砂作為骨料，加熱至220℃，加入10g環(huán)氧樹脂e-35(637)和1g固化劑鄰苯二甲酸酐，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本對(duì)比例的支撐劑。
對(duì)比例3
取平均粒徑為20-40目的1kg石英砂作為骨料，加熱至220℃，加入10g環(huán)氧樹脂e-35(637)和1g固化劑鄰苯二甲酸酐，攪拌，降溫至150℃后加入0.02g羧甲基纖維素(購自阿拉丁試劑(上海)有限公司)，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本對(duì)比例的自懸浮支撐劑。
對(duì)比例4
取平均粒徑為20-40目的1kg石英砂作為骨料，加熱至220℃，加入10g環(huán)氧樹脂e-35(637)和1g固化劑鄰苯二甲酸酐，攪拌，降溫至150℃后加入12g水解聚馬來酸酐(購自湖北巨勝科技有限公司，重均分子量為600)，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本對(duì)比例的自懸浮支撐劑。
對(duì)比例5
取平均粒徑為20-40目的2kg石英砂作為骨料，加熱至220℃，加入10g環(huán)氧樹脂e-35(637)和1g固化劑鄰苯二甲酸酐，攪拌，降溫至150℃后加入12g聚環(huán)氧丙烷(購自上海甄準(zhǔn)生物科技有限公司)與0.02g羧甲基纖維素(購自阿拉丁試劑(上海)有限公司)，攪拌均勻。冷卻、篩分，得到本對(duì)比例的自懸浮支撐劑。
測(cè)試實(shí)施例1
活性水的制備：將0.25g的陰離子聚丙烯酰胺(重均分子量為3×106)溶于488.65g的水中，混合均勻，得到稠化水；將1g的op-10溶于獲得的稠化水中，混合均勻；再加入10g氯化鉀，攪拌均勻；加入0.1g甲醛，攪拌均勻。
試驗(yàn)方法：將實(shí)施例1-8、對(duì)比例1-5的自懸浮支撐劑分別在活性水中進(jìn)行液體粘度、攜砂性能以及摩阻參數(shù)測(cè)試，粘度測(cè)試方法參見標(biāo)準(zhǔn)(syt5107-2005)；沉降速度測(cè)定采用0.5m有機(jī)玻璃管，裝入45cm高的活性水和砂比為30％的支撐劑，搖勻測(cè)試支撐劑的沉降速度；摩阻采用dv-iii粘度計(jì)，配置30％砂比的壓裂體系，轉(zhuǎn)速為100rpm，測(cè)定它們的扭矩來表征支撐劑的摩阻。測(cè)試結(jié)果如下表1所示：
表1
從表1中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑在活性水中具備優(yōu)異的攜砂能力和降摩阻能力。從實(shí)施例1-8與對(duì)比例1-5的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑與未作 任何包覆的支撐劑骨料以及僅包覆了粘結(jié)劑和固化劑的支撐劑骨料相比，其沉降速度和摩阻更低，得到的活性水的粘度也更小，說明本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑具備更優(yōu)異的攜砂能力和降摩阻能力；本發(fā)明的膨脹材料組合物將水解聚馬來酸酐和半合成高分子材料組合使用，比單獨(dú)使用水解聚馬來酸酐或單獨(dú)使用半合成高分子材料都具有更好的效果；且使用其他水溶性高分子替代水解聚馬來酸酐所得到的效果較差。從實(shí)施例4-6的數(shù)據(jù)也可以看出，采用覆膜砂做骨料時(shí)，由本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑的攜砂能力和降摩阻能力更突出。
測(cè)試實(shí)施例2
將實(shí)施例1-8、對(duì)比例1-5的支撐劑分別在清水中進(jìn)行液體粘度、攜砂性能以及摩阻參數(shù)測(cè)試，粘度測(cè)試方法參見標(biāo)準(zhǔn)(syt5107-2005)；沉降速度測(cè)定采用0.5m有機(jī)玻璃管，裝入45cm高的活性水和砂比為30％的支撐劑，搖勻測(cè)試支撐劑的沉降速度；摩阻采用dv-iii粘度計(jì)，配置30％砂比的壓裂體系，固定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子，測(cè)定它們的扭矩來表征。測(cè)試結(jié)果如表2所示：
表2
從表2中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的水溶性組合物制備的自懸浮支撐劑在清水壓裂體系中具備優(yōu)異的攜砂能力和降摩阻能力。
測(cè)試實(shí)施例3：
遼河油田，某水平井，井深1900m。脫氣稠油粘度5620mpa·s(50℃)，原始油藏壓力10mpa。原始油藏的溫度38℃。
所用半合成水為養(yǎng)魚池排放的清水，目測(cè)沒有固體顆粒。所用支撐劑為實(shí)施例5的自懸浮支撐劑。
步驟一、配置凍膠作為前置液，所用凍膠為0.4％羥丙基瓜膠的水溶液經(jīng)硼砂交聯(lián)獲得。
步驟二、連接壓裂施工管線，利用前置液凍膠試壓，并壓開目標(biāo)儲(chǔ)層。
步驟三、在連續(xù)攪拌的狀態(tài)下，以2.38m3/min的流量把清水泵入混砂車，同時(shí)以1.02m3/min的速率把自懸浮支撐劑輸送入混砂車，混合均勻。
步驟四、混合均勻的懸浮液，經(jīng)由壓裂泵車以與混砂相同的速率泵入目標(biāo)儲(chǔ)層裂縫。
施工過程壓力平穩(wěn)，整個(gè)過程1.5小時(shí)，施工完畢關(guān)井3小時(shí)后返排。返排液清澈，10小時(shí)返排徹底。初期日產(chǎn)液2.5m3/d，產(chǎn)油1.2m3/d，與臨井常規(guī)瓜膠凍膠壓裂相比，產(chǎn)量提高9％。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必 要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。