CN106833598A - 一种可降解压裂支撑剂及其制备方法 - Google Patents

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张文昌
苏建
齐红显
曾双红
高晓婷
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Abstract

本发明提供了一种可降解压裂支撑剂及其制备方法。该可降解压裂支撑剂包括无机盐以及包裹无机盐的共聚物；共聚物是由改性淀粉和乳酸在催化剂作用下，通过接枝共聚反应得到的。本发明还提供了上述可降解压裂支撑剂的制备方法，本发明提供的可降解压裂支撑剂，成本低，制备工艺简单，可以有效提高原油的采收率。

Description

一种可降解压裂支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种压裂支撑剂及其制备方法，特别涉及一种可降解的压裂支撑剂及其制备方法，属于石油化工技术领域。
背景技术
压裂工艺技术对石油开采起着非常重要的作用，而压裂支撑剂(一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量)是石油压裂工艺技术能否获得成功的关键。
在致密油气，低渗、超低渗油田等压裂过程中，要想使压裂形成的裂缝不闭合，石油产物畅通的流过，可以借助支撑剂和压裂液一道进入地层，填充岩层的裂缝，应力的释放就不会造成闭合，为了提高导油率，增加原油产量。可降解支撑剂的研究对低渗油层打开更大的泄油通道，获得较高产能具有重要意义。
目前，有对低密度、中高强度烧结陶粒的研究，低密度的空心或多孔支撑剂研制，双层树脂涂层技术研究，但是对可降解压裂支撑剂的研究尚未报道。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可降解支撑剂，该支撑剂起到隔离支撑作用后，一部分可降解支撑剂降解，打开更大的泄油通道，提高裂缝导流能力增加原油的采收率。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种可降解压裂支撑剂，该可降解压裂支撑剂包括无机盐以及包裹无机盐的共聚物；其中，共聚物是由改性淀粉和乳酸在催化剂作用下，通过接枝共聚反应得到的。
接枝共聚反应是指聚合物主链的某些原子上接有与主链化学结构不同的聚合物链段的侧链的一种共聚物，称为接枝共聚物，如接枝氯丁橡胶、SBS接枝共聚物。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂中，优选地，采用的无机盐为氯化钾。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂中，优选地，采用的改性淀粉是由玉米淀粉通过改性得到的。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂中，优选地，对玉米淀粉进行改性时采用马来酸酐、高碘酸钠、三氯氧磷为改性剂；更优选地，马来酸酐、高碘酸钠、三氯氧磷的混合质量比为5:4:3。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂中，优选地，对玉米淀粉进行改性时采用二甲基二甲酰胺为溶剂。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂中，优选地，所述催化剂包括氯化锌和辛酸亚锡，其中，氯化锌和辛酸亚锡的质量比为4:3。
本发明还提供了上述可降解压裂支撑剂的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
将改性淀粉和乳酸在75℃-85℃(优选为80℃)下糊化1小时-2小时(优选为1.5小时)；
在100℃-110℃(优选为105℃)下抽真空脱水至无气泡无水蒸汽流出，加入催化剂升温至120℃-135℃(优选为130℃)反应5小时-6小时(优选为5小时)，升温至140℃-145℃(优选为140℃)反应14小时-16小时(15小时)；
产物经过溶解、沉淀、离心分离、干燥，得到共聚物；
利用共聚物对无机盐进行包裹，得到可降解压裂支撑剂。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂的制备方法中，优选地，改性淀粉通过以下步骤制备得到：
在含有改性剂、溶剂的水溶液中对玉米淀粉进行改进，其中，改性剂和溶剂的质量混合比为0.35：2.3，产物在70℃-75℃(优选为70℃)下烘干，得到改性淀粉。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂的制备方法中，优选地，采用氯仿溶解。
在本发明提供的可降解压裂支撑剂的制备方法中，优选地，采用甲醇沉淀。
根据本发明的具体实施方式，共聚物对无机盐进行包裹时采用本领域一般的方式即可，本发明中采用加工机器比如工业包裹机进行包裹。
在本发明的可降解压裂支撑剂的制备方法中，在抽真空脱水时，压强为0.085MPa较佳。
本发明提供的上述可降解压裂支撑剂，具体用于施工时与一般的支撑剂的方法没有区别，按照常规方式施工即可。
本发明提供的可降解压裂支撑剂，同一般支撑剂(陶粒或石英砂)一起进入地层，到达目的层起到隔离支撑作用后，一部分可降解支撑剂降解，打开更大的泄油通道，提高裂缝导流能力增加原油的采收率。
本发明提供的可降解压裂支撑剂采用的玉米淀粉、乳酸、无机盐这些材料价格低廉，有利于降低支撑剂的成本。
本发明提供的可降解压裂支撑剂的制备工艺简单。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。
实施例1
本实施例提供了一种可降解压裂支撑剂，其是通过以下步骤制备的：
改性淀粉的制备：在改性剂(马来酸酐0.15g、高碘酸钠0.12g、三氯氧磷0.08g)，适量淀剂(二甲基二甲酰胺2.30)的水溶液中对玉米淀粉10kg进行改进，产物在70℃下烘干备用；
共聚物的制备：上述改性淀粉8kg和乳酸100L在80℃下糊化1.5小时后，在105℃下抽真空(0.085MPa)脱水至体系无气泡无水蒸汽流出，加入氧化锌0.60g、辛酸亚锡0.45g升温130℃反应5小时，升温140℃反应15小时；将产物用氯仿溶解(不溶物过滤去除)用甲醇沉淀、离心分离，反复将产品溶解沉淀，将沉淀物干燥的共聚物；
将共聚物在加工机器中对无机盐进行包裹，最终得到可降解压裂支撑剂。
对本实施例制备的上述可降解压裂支撑剂进行溶解实验、岩心导流能力实验，以测试其溶解性能、提高地层导流能力性能。
1、溶解性能实验：
将本实施例的上述可降解压裂支撑剂(重5g)置于盛有250mL水的烧杯中，不同温度下的溶解时间，测试结果如表1所示。
表1可降解压裂支撑剂的溶解性能实验结果
30℃ 45℃ 60℃ 70℃ 100℃
试样 - - 6h 3h 1h
2、导流能力性能实验：测试可降解压裂支撑剂导流性能
将上述可降解压裂支撑剂和石英砂一起加入1#人造岩心(孔隙度12.44％)，相同质量的石英砂加入2#人造岩心模拟相同地层压力条件下，通过岩心酸化流动评价仪(SL32-180型)，测试可降解压裂支撑剂对导流性能的影响，测试结果如表2所示。
表2暂堵剂的突破压力实验结果
样品名
1# 2.378
2# 1.867
以上实施例说明，本发明的可降解压裂支撑剂的溶解性能良好、对地层的导流能力有一定的提高，可以有效提高原油的采收率。

Claims (10)

1.一种可降解压裂支撑剂，其特征在于，该可降解压裂支撑剂包括无机盐以及包裹无机盐的共聚物；其中，所述共聚物是由改性淀粉和乳酸在催化剂作用下，通过接枝共聚反应得到的。
2.根据权利要求1所述的可降解压裂支撑剂，其特征在于，所述无机盐为氯化钾。
3.根据权利要求1所述的可降解压裂支撑剂，其特征在于，所述改性淀粉是由玉米淀粉通过改性得到的。
4.根据权利要求3所述的可降解压裂支撑剂，其特征在于，对玉米淀粉进行改性时采用马来酸酐、高碘酸钠、三氯氧磷作为改性剂；优选地，所述马来酸酐、高碘酸钠、三氯氧磷的混合质量比为5:4:3。
5.根据权利要求3所述的可降解压裂支撑剂，其特征在于，对玉米淀粉进行改性时采用二甲基二甲酰胺为溶剂。
6.根据权利要求1所述的可降解压裂支撑剂，其特征在于，所述催化剂包括氯化锌和辛酸亚锡，其中，氯化锌和辛酸亚锡的质量比为4:3。
7.权利要求1-6任一项所述的可降解压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
将改性淀粉和乳酸在75℃-85℃下糊化1小时-2小时；
在100℃-110℃下抽真空脱水至无气泡无水蒸汽流出，加入催化剂升温至120℃-135℃反应5-6小时，升温至140℃-145℃-反应14-16小时；
产物经过溶解、沉淀、离心分离、干燥，得到共聚物；
利用共聚物对无机盐进行包裹，得到所述可降解压裂支撑剂。
8.根据权利要求7所述的可降解压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，改性淀粉通过以下步骤制备得到：
在含有改性剂、溶剂的水溶液中对玉米淀粉进行改进，其中，改性剂和溶剂的质量混合比为0.35：2.3，产物在70℃-75℃下烘干，得到所述改性淀粉。
9.根据权利要求7所述的可降解压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，采用氯仿溶解。
10.根据权利要求7所述的可降解压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，采用甲醇沉淀。
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