本發(fā)明屬于油氣田壓裂改造，具體涉及一種滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、頁巖油是一種非常規(guī)油氣藏，傳統(tǒng)開采方法難以有效提取其中的油氣資源。為此，水力壓裂技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。通過施加高壓將液體注入巖石裂縫中，壓裂技術(shù)能夠擴(kuò)張和維持裂縫，增加巖石的滲透率，從而釋放出油氣。對(duì)頁巖的大規(guī)模體積壓裂常使用滑溜水壓裂液，其優(yōu)點(diǎn)在于滿足大排量泵送需求的同時(shí)降低液體摩阻，減少壓裂施工過程中的能耗，壓裂成本低，儲(chǔ)層傷害小，其缺點(diǎn)在于具有攜砂能力差，容易在水平井及裂縫中砂堵等特點(diǎn)。為解決低粘度壓裂液體系攜砂能力差的缺點(diǎn)，可使用自懸浮支撐劑，增強(qiáng)支撐劑的懸浮能力，提高從而提升壓裂施工所產(chǎn)生裂縫的質(zhì)量。

2、在壓裂改造這一過程中，不僅壓裂產(chǎn)生的裂縫直接溝通油藏和井筒，提高油氣運(yùn)移效率，而且滲吸還發(fā)揮著重要作用。滲吸作用是指多孔介質(zhì)中的流體由于毛管力作用自發(fā)產(chǎn)生的流體進(jìn)入多孔介質(zhì)孔隙中的現(xiàn)象。油氣通過壓裂后增加了井筒與儲(chǔ)層之間的溝通性，滲吸過程增強(qiáng)了原油向井筒的運(yùn)移，提高了采收率。然而，自懸浮支撐劑壓裂體系多為“清水/自懸浮支撐劑”體系，壓裂施工后滲吸效果并不理想。

3、因此，研發(fā)一種具有滲吸驅(qū)油功能的自懸浮支撐劑具有重要的工程意義。這種支撐劑不僅能夠解決低粘度壓裂液攜砂能力差的問題，還能夠提高壓裂施工所產(chǎn)生裂縫的質(zhì)量，并增強(qiáng)壓裂后的滲吸效果，進(jìn)而提高頁巖油開采的效率和采收率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明提供一種滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，解決了低粘度壓裂液攜砂能力差，滲吸效果不理想的問題。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：提供一種滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，包括以下質(zhì)量份的原料：

3、骨料30～100份，高分子單體10份，引發(fā)劑0.01～0.05份，交聯(lián)劑0～0.3份，固化劑5份和添加劑1份；

4、所述高分子單體包括水溶性聚合物單體和具有表面活性效應(yīng)的單體；

5、所述固化劑為改性親水環(huán)氧樹脂，其制備步驟包括：

6、將環(huán)氧樹脂e12加入丙酮中加熱至75℃，然后加入2,2'-二羥基二乙胺，保持反應(yīng)溫度90min后，去除丙酮即得改性親水環(huán)氧樹脂；2,2'-二羥基二乙胺與環(huán)氧樹脂的摩爾比為1:2。

7、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑可以直接與清水配置攜砂液，減少壓裂施工時(shí)間，減少壓裂液成本，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益，在地層壓裂作業(yè)中通過固化裂縫，提高支撐劑的穩(wěn)定性以及壓裂施工所產(chǎn)生裂縫的質(zhì)量，而且該自懸浮支撐劑具有滲吸驅(qū)油功能，壓裂后留存在地層中可以提高采收率。

8、在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

9、進(jìn)一步，骨料為石英砂和/或陶粒，其粒徑大小為20～140目。

10、采用進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是：使用石英砂和/或陶粒作為骨料可以使支撐劑有良好的機(jī)械強(qiáng)度和抗壓性能，而且材料常見，可有效降低成本。

11、進(jìn)一步，所述水溶性聚合物單體為丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸的混合物；所述具有表面活性效應(yīng)的單體為十八烷基二甲基烯丙基氯化銨和/或十六烷基二甲基烯丙基氯化銨。

12、進(jìn)一步，高分子單體按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算為丙烯酰胺10～60份，丙烯酸5～30份，2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸5～30份，具有表面活性效應(yīng)的單體5～30份。

13、采用進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是：高分子單體中包括水溶性聚合物單體和具有表面活性效應(yīng)的單體，水溶性聚合物單體通過水溶液自由基共聚的方法在骨架覆上了一層水溶性聚合物或者聚合物水凝膠，讓其可以快速在水中懸浮，又加入具有表面活性效應(yīng)的單體與水溶性聚合物或者聚合物水凝膠混配，通過化學(xué)反應(yīng)使得具有表面活性效應(yīng)的單體負(fù)載于水溶性聚合物骨架或聚合物水凝膠骨架上，提高了其水中懸浮能力。

14、進(jìn)一步，引發(fā)劑為過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的氧化還原體系、過硫酸鉀與亞硫酸氫鈉的氧化還原體系或者氯化錳與亞硫酸氫鈉的氧化還原體系，其中亞硫酸氫鈉與過硫酸銨、過硫酸鉀、氯化錳的摩爾數(shù)相同。

15、采用進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是：引發(fā)劑為氧化還原體系化合物，可以有效引發(fā)制備過程中的共聚反應(yīng)。

16、進(jìn)一步，交聯(lián)劑為二甲基二烯丙基氯化銨或者n,n-二甲基丙烯酰胺。

17、采用進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是：交聯(lián)劑的加入后，所得到的聚合物包殼為水凝膠包殼，只能溶脹不能溶融，讓支撐劑的懸浮能力更強(qiáng)。

18、進(jìn)一步，所述添加劑為二乙烯三胺、三乙胺和乙二胺中的一種或多種。

19、采用進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是：可以增加壓裂液的黏度，提高攜砂能力。

20、本發(fā)明還公開了滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑的制備方法，包括以下步驟：

21、s1：將骨料作去羥基化表面處理，然后加熱骨料至200～220℃，并加入固化劑和添加劑攪拌混合，冷卻得預(yù)處理骨料；

22、s2：向高分子單體加入單體總質(zhì)量的1.5～4.5倍的水，攪拌均勻后調(diào)節(jié)ph至5～10，再加入交聯(lián)劑，得高分子聚合液；

23、s3：將預(yù)處理骨料加入至高分子聚合液中，再添加引發(fā)劑進(jìn)行水溶共聚反應(yīng)，然后將反應(yīng)物烘干粉碎，即得。

24、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明以水溶性聚合物或者聚合物水凝膠為包殼包裹骨架，使用水溶液自由基共聚的方法制備得自懸浮支撐劑，使得該自懸浮支撐劑具有優(yōu)異的懸浮性，且本發(fā)明提供的方法操作簡便，易于推廣。

25、進(jìn)一步，去羥基化表面處理為將骨料依次用水、乙醇和丙酮清洗后烘干；水溶共聚反應(yīng)條件為20～60℃下反應(yīng)2～8h。

26、采用進(jìn)一步技術(shù)方案的有益效果是：去羥基化表面處理后的骨料可以改善與固化劑的相容性，提高機(jī)械強(qiáng)度，增加固化效果的持久性，提高了支撐劑在地層壓裂作業(yè)中的穩(wěn)定性；而在該水溶共聚反應(yīng)條件下，有助于利用水溶液自由基共聚的方法在骨料表面覆上了一層水溶性聚合物或者聚合物水凝膠。

27、本發(fā)明還公開了滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑應(yīng)用于油氣田壓裂改造上。

28、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提供的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑在聚合物包殼破膠后產(chǎn)生能具有表面活性效應(yīng)的破膠液，這種破膠液可在壓裂后大幅提高滲吸效率，比不具有表面活性效應(yīng)的破膠液的滲吸效率高15～16％。

技術(shù)特征：

1.一種滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于，包括以下質(zhì)量份的原料：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于：所述骨料為石英砂和/或陶粒，其粒徑大小為20～140目。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于：所述水溶性聚合物單體為丙烯酰胺、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸的混合物；所述具有表面活性效應(yīng)的單體為十八烷基二甲基烯丙基氯化銨和/或十六烷基二甲基烯丙基氯化銨。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于：所述高分子單體按質(zhì)量份數(shù)計(jì)算為丙烯酰胺10～60份，丙烯酸5～25份，2-丙烯酰胺基-2甲基丙磺酸5～25份，具有表面活性效應(yīng)的單體5～30份。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于：所述引發(fā)劑為過硫酸銨與亞硫酸氫鈉的氧化還原體系、過硫酸鉀與亞硫酸氫鈉的氧化還原體系或者氯化錳與亞硫酸氫鈉的氧化還原體系，其中亞硫酸氫鈉與過硫酸銨、過硫酸鉀、氯化錳的摩爾數(shù)相同。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于：所述交聯(lián)劑為二甲基二烯丙基氯化銨或者n,n-二甲基丙烯酰胺。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑，其特征在于：所述添加劑為二乙烯三胺、三乙胺和乙二胺中的一種或多種。

8.權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑的制備方法，其特征在于：所述去羥基化表面處理為將骨料依次用水、乙醇和丙酮清洗后烘干；所述水溶共聚反應(yīng)條件為20～60℃下反應(yīng)2～8h。

10.一種滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑的應(yīng)用，其特征在于：將權(quán)利要求1～7任一項(xiàng)所述的滲吸驅(qū)油型自懸浮支撐劑應(yīng)用于油氣田壓裂改造上。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種滲吸驅(qū)油自懸浮支撐劑及其制備方法和應(yīng)用，屬于油氣田壓裂改造技術(shù)領(lǐng)域。其具體方法為，將當(dāng)前常用的石英砂、陶粒作為骨架結(jié)構(gòu)，通過水溶液自由基共聚的方法在其表面覆上了一層水溶性聚合物或者聚合物水凝膠，其可以快速在水中懸浮，具有良好的懸浮性，可與清水配置攜砂液，節(jié)約施工時(shí)間、壓裂液成本。并且其在破膠后產(chǎn)生了具有表活效應(yīng)的破膠液，破膠液可以提高壓裂后的滲吸效果，提高原油的采收率，面對(duì)頁巖油開發(fā)具有良好的應(yīng)用前景。

技術(shù)研發(fā)人員：羅云翔,李娜,吳焱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：成都理工大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/10/10