一种高分子微球复合支撑剂的制备方法与流程

专利2025-04-23  12


本发明涉及油气开采用的支撑剂,具体为一种高分子微球复合支撑剂的制备方法。


背景技术:

1、水力压裂技术作为目前页岩气等致密气藏开发应用最为成功的核心技术之一,广泛应用于油气藏增产改造,而作为裂缝支撑材料的支撑剂的物理化学性能将直接影响其增产改造效果,将支撑剂添加到压裂液中并泵送到储层的裂缝中的合适位置,支撑剂在裂缝中形成用以保持裂缝开启的充填层,从而形成油气流通的高渗流通道,并且将地层中流体的流动类型从径向流变为双线性流动,突破近井筒堵塞,连接天然裂缝,从而显著提高油气井产能。

2、目前常用的水力压裂技术是瓜胶压裂液体系和滑溜水压裂液体系,而常规瓜胶压裂液体系在压裂时存在所产生的残渣对低渗透储层伤害大、配液复杂、成本高等不足;滑溜水压裂体系由于压裂液粘度低、用滑溜水输送时常规支撑剂易于沉降,导致支撑剂过早脱砂及所产生的有效裂缝半长较短等问题。

3、常规的支撑剂有石英砂、陶粒和覆膜石英砂等,这类支撑剂的密度通常在1.8g/cm3以上,在滑溜水中的沉降速度快,不能完全满足当前主流压裂技术对支撑剂高悬浮性能的要求,近年来也有不少关于改良型支撑剂的报道,但是这类支撑剂往往存在抗压性能差(破碎率高)、导流能力差、悬浮性能不佳等问题。因此,急需开发一种不易破碎、导流能力好、悬浮性能优异的支撑剂。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,具备不易破碎、导流能力好、悬浮性能好,低密度的优点,解决了常规的支撑剂有石英砂、陶粒和覆膜石英砂等,这类支撑剂的密度通常在1.8g/cm3以上,在滑溜水中的沉降速度快,不能完全满足当前主流压裂技术对支撑剂高悬浮性能的要求,近年来也有不少关于改良型支撑剂的报道,但是这类支撑剂往往存在抗压性能差、导流能力差、悬浮性能不佳的问题。

2、为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,包括如下步骤:

3、配制水相:将聚乙烯醇、钙基蒙脱石和水按照一定比例投入搅拌釜a中充分溶解、搅拌均匀,作为反应的水相。

4、将苯乙烯单体,热塑性粉末丁苯橡胶在搅拌釜b中用氮气保护,加热到70℃、搅拌,直至热塑性粉末丁苯橡胶充分溶解在苯乙烯中。

5、搅拌釜b内物料降温到40℃以下,在20~40r/min的搅拌速度下依次加入:二乙烯苯、过氧化苯甲酰,混合均匀,作为反应的油相。

6、将搅拌釜b内物料迅速转移加入到反应釜a(此时反应釜a的搅拌不开启)中,然后搅拌釜a开启搅拌,搅拌速度为60~90r/min并升温到80℃反应15~20min后,加入可降解短切纤维,然后升温到85~90℃继续反应2~3h。

7、经过滤、洗涤、干燥后得到高分子微球复合支撑剂。

8、优选的,所述聚乙烯醇用量为所用水重量的1.5%~4%,所述聚乙烯醇作为主分散剂,有利于支撑剂最终粒径的控制。

9、优选的,所述钙基蒙脱石用量为所用水重量的0.2%~0.4%,所述钙基蒙脱石具有特殊的片层结构,主要作为助分散剂使用。

10、优选的,所述苯乙烯用量为所用水重量的15~30%。

11、优选的,所述二乙烯苯用量为所用苯乙烯重量的10~25%,所述二乙烯苯在聚合体系中是作为交联剂使用,交联后的材料具有更高的耐热性能,但也因为交联,会导致材料发脆,因此,常见的苯乙烯-二乙烯苯体系制备得到的聚合物微球往往脆性较大,在外力作用下特别容易破碎。

12、优选的,所述过氧化苯甲酰用量为所用苯乙烯重量的0.5~1.5%,热塑性丁苯橡胶又名苯乙烯-丁二烯-苯乙烯三嵌段共聚物(简称sbs)。

13、优选的,所述热塑性粉末丁苯橡胶用量为所用苯乙烯重量的5~15%。

14、优选的,所述可降解短切纤维为聚乳酸纤维,所述可降解短切纤维长度为2~4mm,所述聚乳酸纤维是一种性能综合优异的可降解纤维在井下高温水环境下,聚乳酸纤维可以很快液化降解。

15、优选的,所述可降解短切纤维用量为苯乙烯重量的5~10%

16、优选的,所述钙基蒙脱石粒径为3000~5000目

17、与现有技术相比,本发明的有益效果如下:

18、本发明通过聚合体系内添加了热塑性粉末丁苯橡胶,改善了支撑剂的抗压性能,使破碎率有了显著降低。在聚合体系中加入了可降解纤维,纤维的加入不仅提高了材料的强度,进一步降低了破碎率,而且使得支撑剂具备了出色的悬浮性能;又由于采用的纤维是可降解的,支撑剂的导流能力也获得了很大的提升,采用合理的助剂体系组合,所制备得到的支撑剂的粒径分布均匀性好、合格率高。



技术特征:

1.一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述聚乙烯醇用量为所用水重量的1.5%~4%。

3.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述钙基蒙脱石用量为所用水重量的0.2%~0.4%。

4.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述苯乙烯用量为所用水重量的15~30%。

5.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述二乙烯苯用量为所用苯乙烯重量的10~25%。

6.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述过氧化苯甲酰用量为所用苯乙烯重量的0.5~1.5%。

7.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述热塑性粉末丁苯橡胶用量为所用苯乙烯重量的5~15%。

8.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述可降解短切纤维为聚乳酸纤维,所述可降解短切纤维长度为2~4mm。

9.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述可降解短切纤维用量为苯乙烯重量的5~10%。

10.根据权利要求1所述的一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,其特征在于:所述钙基蒙脱石粒径为3000~5000目。


技术总结
本发明公开了一种高分子微球复合支撑剂的制备方法,包括如下步骤:配制水相:将聚乙烯醇、钙基蒙脱石和水按照一定比例投入搅拌釜A中充分溶解、搅拌均匀,作为反应的水相,将苯乙烯单体,热塑性粉末丁苯橡胶在搅拌釜B中用氮气保护,加热到70℃、搅拌,直至热塑性粉末丁苯橡胶充分溶解在苯乙烯中。本发明通过聚合体系内添加了热塑性粉末丁苯橡胶,改善了支撑剂的抗压性能,使破碎率有了显著降低。在聚合体系中加入了可降解纤维,纤维的加入不仅提高了材料的强度,进一步降低了破碎率,而且使得支撑剂具备了出色的悬浮性能;又由于采用的纤维是可降解的,支撑剂的导流能力也获得了很大的提升,采用合理的助剂体系组合,所制备得到的支撑剂的粒径分布均匀性好、合格率高。

技术研发人员:马学所,泮伟青,王春
受保护的技术使用者:浙江神耀石化科技有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/11/11
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