本發(fā)明涉及一種固體顆粒處理劑組合物及其應(yīng)用，特別涉及一種能夠使液相中的固體顆粒懸浮于液相的樹脂懸浮劑組合物及其應(yīng)用。

背景技術(shù)：

壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱水力壓裂。油氣層壓裂工藝過程中用壓裂車，把高壓大排量具有一定粘度的液體擠入油層，當(dāng)把油層壓出許多裂縫后，加入支撐劑(如石英砂等)充填進(jìn)裂縫，提高油氣層的滲透能力，以增加注水量(注水井)或產(chǎn)油量(油井)。上述具有一定粘度的液體又稱壓裂液，用于攜砂，將支撐劑送入地層目的區(qū)域，防止相對密度較高的支撐劑沉降析出。

現(xiàn)有的壓裂液，主要是通過增稠劑和交聯(lián)劑，提高液體粘度，抑制支撐劑沉降的速度。壓裂液粘度的提高，只是抑制了支撐劑的相對沉降速度，并沒有解決支撐劑沉降析出的根本問題，支撐劑作業(yè)后堆積于縫隙底部，鋪砂不均勻；同時，增稠劑的加入，產(chǎn)生地層污染和地層傷害，影響油氣的產(chǎn)量。對于致密油氣地層來說，壓裂作業(yè)普遍選用低粘度的水基壓裂液和支撐劑的混合物，在高速率下泵送至地下。這種滑溜水壓裂方案的壓裂效果較好，但其低粘度的壓裂液會導(dǎo)致輸送支撐劑能力變差，增加了支撐劑發(fā)生沉積和沙丘現(xiàn)象，同時支撐劑在裂縫中的分布情況也不好，極大的影響油氣產(chǎn)量。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本發(fā)明的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了改善現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種樹脂懸浮劑組合物及使用該樹脂懸浮劑組合物制備得到的懸浮改性固體顆粒支撐劑。該樹脂懸浮劑組合物使用方便，能使液相中的固體顆粒懸??；將該組合物應(yīng)用于支撐劑可實現(xiàn)支撐劑在清水或污水中的自主懸浮，在高砂比(砂比即沙子總量與攜砂液的比值)的情況下，支撐劑在油氣層裂縫中的運移過程中不沉降，可以運移至油氣層裂縫的遠(yuǎn)端，從而減少或避免了壓裂液增稠劑以及交聯(lián)劑的使用，解決了使用增稠劑造成的地層傷害和裂縫表面鋪砂不均勻的問題。

為了實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案：

一種樹脂懸浮劑組合物，包括用于包覆固體顆粒的油溶性陽離子樹脂、用于提高所述油溶性陽離子樹脂的力學(xué)強(qiáng)度的添加劑和用于將所述油溶性陽離子樹脂分散于液相中的互溶劑。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，所述油溶性陽離子樹脂是以選自乙烯基吡啶類、氯乙烯、苯乙烯、馬來酸酐、丙烯酸丁酯中的材料作為共聚單體共聚形成的二元或多元共聚物。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，所述所述乙烯基吡啶類包括乙烯基吡啶、2-乙烯基吡啶、4-乙烯基吡啶、乙烯氧化吡啶、2-甲基-5-乙烯基吡啶、3-乙烯基-5-溴吡啶。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，所述油溶性陽離子樹脂為4-乙烯基吡啶、3-乙烯基-5-溴吡啶和苯乙烯為共聚單體形成的三元共聚物。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，二元或多元共聚物的制備方式可以為懸浮聚合、溶液聚合等自由基聚合方式。例如，采用乙腈為溶劑、aibn為引發(fā)劑的溶液聚合。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，所述二元或多元共聚物的平均分子量為10-300萬，如：30萬-110萬。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，所述添加劑為含磷有機(jī)化合物；優(yōu)選地，所述含磷有機(jī)化合物可以為氨基三甲叉膦酸、乙二胺四甲叉膦酸、羥基乙叉二膦酸、2-膦?；⊥?,2,4-三羧酸、羥基膦?；宜?、多氨基多醚基甲叉膦酸、膦?；人嶂械囊环N或幾種；例如所述含磷有機(jī)化合物選擇羥基乙叉二膦酸。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，所述互溶劑為油水互溶的有機(jī)溶劑；優(yōu)選地，所述油水互溶的有機(jī)溶劑可以為c1-c3的醇，例如可以為甲醇、乙醇、正丙醇、異丙醇；所述油水互溶的有機(jī)溶劑可以為酮類，例如可以為丙酮、乙酰丙酮；所述油水互溶的有機(jī)溶劑可以為醚類，例如乙醚、乙二醇丁醚。

上述樹脂懸浮劑組合物在另一種實施方式中，油溶性陽離子樹脂、添加劑和互溶劑的重量比為1：1-4：1-4，如1：2-4：2-4或1：3：2.5。

一種含有上述樹脂懸浮劑組合物的懸浮改性固體顆粒支撐劑，通過包含以下步驟的方法獲得：將上述樹脂懸浮劑組合物、固體顆粒支撐劑、水和氣體混合。優(yōu)選情況下，每添加1l樹脂助劑組合物，則加入固體顆粒支撐劑200-1000kg、水500-2000l、氣體10-500l；例如，每添加1l樹脂助劑組合物，則加入固體顆粒支撐劑1000kg、水500l、氣體100l。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

本申請?zhí)峁┝艘环N新型樹脂懸浮劑組合物，其可將高相對密度的固體顆粒懸浮于液相。申請人用低密度的樹脂懸浮劑組合物對固體顆粒進(jìn)行包覆，同時該樹脂懸浮劑組合物還能吸附載氣，使得經(jīng)過改性的固體顆粒的總密度下降至液體密度的水平，在改性的固體顆粒的總密度不大于液體的狀態(tài)下，固體顆粒呈現(xiàn)理想的懸浮狀態(tài)。

將該樹脂懸浮劑組合物具體應(yīng)用于固體顆粒支撐劑可實現(xiàn)支撐劑在清水或污水中的自主懸浮，在高砂比(砂比即沙子總量與攜砂液的比值)的情況下，支撐劑在油氣層裂縫中的運移過程中不沉降，可以運移至油氣層裂縫的遠(yuǎn)端，從而使支撐劑分布在更高、更深的儲層中，增加有效產(chǎn)層的覆蓋面積，增加了支撐劑填充層的導(dǎo)流能力和作用范圍，顯著增加油氣產(chǎn)量。同時，由于增加了攜砂液的攜砂量，從而減少了壓裂用水的體積。對于多層壓裂套管可有效減少脫砂，從而減少了連續(xù)油管的清洗次數(shù)和運營成本。

對于滑溜水體系，將該樹脂懸浮劑組合物能夠顯著改善普通支撐劑的輸送情況，在不增加流體粘度的情況下增大支撐劑的浮力，使支撐劑的沉降量更少、分布更廣泛，同時也可保持滑溜水體系的所有優(yōu)點，從而增加了油井的產(chǎn)能和經(jīng)濟(jì)效益。

附圖說明

圖1是本發(fā)明中懸浮改性固體顆粒支撐劑的結(jié)構(gòu)示意圖，1為載氣，2為固體顆粒，3為油溶性陽離子樹脂；

圖2是本發(fā)明實施例4中在沉淀有石英砂的水中加入實施例1所得樹脂懸浮劑組合物后的效果對比圖，其中a圖為加入實施例1所得樹脂懸浮劑組合物并靜置15s后的效果圖，b圖為加入實施例1所得樹脂懸浮劑組合物并靜置8h后的效果圖；

圖3是本發(fā)明實施例5中在沉淀有河砂的水中加入實施例2所得樹脂懸浮劑組合物后的效果對比圖，其中a圖為加入實施例2所得樹脂懸浮劑組合物并靜置15s后的效果圖，b圖為加入實施例2所得樹脂懸浮劑組合物并靜置8h后的效果圖；

圖4是本發(fā)明實施例6中在沉淀有陶粒支撐劑的水中加入實施例3所得樹脂懸浮劑組合物后的效果對比圖，其中a圖為加入實施例3所得樹脂懸浮劑組合物并靜置15s后的效果圖，b圖為加入實施例3所得樹脂懸浮劑組合物并靜置8h后的效果圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受具體實施方式的限制。

以下實施例中涉及的物料均來自北京清水蘭德油田技術(shù)服務(wù)有限公司。

實施例1

將30質(zhì)量份4-乙烯基吡啶、20質(zhì)量份3-乙烯基-5-溴吡啶和50質(zhì)量份苯乙烯溶解于300質(zhì)量份乙腈中，加入0.1質(zhì)量份aibn(偶氮二異丁腈)作為引發(fā)劑，氮氣氣氛下，將溶液升溫至60℃，攪拌。4小時后，減壓蒸掉溶劑，得到油溶性陽離子樹脂a1，平均分子量75萬。

將15克油溶性陽離子樹脂a1、羥基乙叉二膦酸45克、乙二醇丁醚40克混合攪拌30分鐘形成均一液體，得到樹脂懸浮劑組合物。

實施例2

攪拌下，將40質(zhì)量份4-乙烯基吡啶、60質(zhì)量份丙烯酸丁酯、0.1質(zhì)量份bpo(過氧化苯甲酰)作為引發(fā)劑和10質(zhì)量份sds作為乳化劑加入200質(zhì)量份水中，形成穩(wěn)定乳液，將溶液升溫至65℃，維持?jǐn)嚢?小時。降溫抽濾，得到油溶性陽離子樹脂a2，平均分子量110萬。

將15克油溶性陽離子樹脂a2、2-羥基膦酰基乙酸15克、乙酰丙酮20克混合攪拌30分鐘形成均一液體，得到樹脂懸浮劑組合物。

實施例3

攪拌下，將40質(zhì)量份2-甲基-5-乙烯基吡啶、60質(zhì)量份馬來酸酐、0.1質(zhì)量份aiba(偶氮二異丁咪唑啉鹽酸鹽)作為引發(fā)劑和10質(zhì)量份sds作為乳化劑加入200質(zhì)量份水中，形成穩(wěn)定乳液，將溶液升溫至65℃，維持?jǐn)嚢?小時。降溫抽濾，得到油溶性陽離子樹脂a3，平均分子量54萬。

將15克油溶性陽離子樹脂a3、氨基三甲叉膦酸25克、甲醇25克混合攪拌30分鐘形成均一液體，得到樹脂懸浮劑組合物。

實施例4

在兩個具塞量筒中均放入100ml清水和25g30-50目的石英砂，僅在其中一個量筒中加入實施例1所得樹脂懸浮劑組合物0.2ml；將兩個具塞量筒密封震蕩10秒，使得上部空氣充分進(jìn)入下層液體中，靜置后，加入實施例1所得均一液體的具塞量筒中有約五分之四的石英砂浮于水體上部，如圖2所示。

實施例5

在兩個具塞量筒中均放入50ml污水和12.5g30-50目的河砂，僅在一個量筒中加入實施例2所得樹脂懸浮劑組合物0.3ml；將兩個具塞量筒密封震蕩30秒，使得上部空氣充分進(jìn)入下層液體中，靜置后，加入實施例2所得均一液體的具塞量筒中河砂全部浮于水體上部，如圖3所示。

實施例6

在兩個具塞量筒中均放入100ml污水和12.5g20-40目的陶粒支撐劑，僅在一個量筒中加入實施例3所得樹脂懸浮劑組合物0.4ml；將兩個具塞量筒密封震蕩30秒，使得上部空氣充分進(jìn)入下層液體中，靜置后，加入實施例4所得均一液體的具塞量筒中有三分之二的陶粒浮于水體上部。

通過以上實施例4-6的結(jié)果可以看出：本發(fā)明產(chǎn)品配置的樹脂懸浮劑組合物能將石英砂、河砂或陶粒支撐劑懸浮于液體中，得到的懸浮改性固體顆粒支撐劑的結(jié)構(gòu)如圖1所示，在較長的施工周期條件下不沉降，是增稠劑/交聯(lián)劑懸砂液體系的理想替代體系。

前述對本發(fā)明的具體示例性實施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本發(fā)明限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本發(fā)明的特定原理及其實際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本發(fā)明的各種不同的示例性實施方案以及各種不同的選擇和改變。本發(fā)明的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。