CN112680209B - 一种支撑剂及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种支撑剂及制备方法。所述支撑剂包括支撑剂颗粒和包覆在支撑剂颗粒上的涂层；所述涂层是由涂层处理液喷涂、浸泡在支撑剂颗粒上制得；所述涂层处理液由有机硅化合物、硅烷偶联剂、助溶剂以及溶剂组成，其中，以溶剂重量为100％计，有机硅化合物含量为0.1％～50％，硅烷偶联剂含量为0.1％～30％，助溶剂含量为0.1％～10％。本发明的支撑剂能降低支撑剂表面对压裂液、原油等物质的吸附，提高裂缝导流能力，并且有配方简单，现场应用条件低，施工成本低。

Description

一种支撑剂及制备方法

技术领域

本发明涉及油气田开采技术领域，进一步地说，是涉及一种支撑剂及制备方法。

背景技术

石油与天然气是重要的自然资源与国家战略物资。随着社会经济的发展，对油气的需求也日益增长。为了提高油气采收率，人们发展了多种驱油技术，其中水力压裂技术在致密油气藏的开发中发挥着重要作用，是主要手段之一。

在水力压裂中使用的支撑剂在完井施工后支撑在人工裂缝中，维持裂缝的导流能力，由于支撑剂表面亲水特性以及粗糙不平，在实际生产过程中容易吸附压裂液中的聚合物，以及地层的中原油，从而影响裂缝导流能力，尤其是在页岩气开采中所用的石英砂、陶粒等支撑剂，这一情况尤其明显，严重的甚至会导致裂缝失去产气能力。

中国专利CN109943316A主要解决现有的覆膜支撑剂不耐碱，在三元复合驱过程中支撑剂运移，导致压裂裂缝闭合，压裂措施失效的问题。本发明按重量百分比由下列成分组成：90％-93％石英砂、2.5％-5％耐碱树脂、1.3％-3.6％固化剂、0.07％硅烷偶联剂、1.5％稀释剂、0.5％润滑剂。本发明提高了覆膜支撑剂的耐碱性能，使其在三元复合驱的强碱体系下仍具有较高的抗压强度，满足了三元复合驱油水井压裂措施需要。

中国专利CN110055048A公开的一种对压裂液具有缓释破胶作用的覆膜支撑剂及制备方法，属于石油开采技术领域。在支撑剂外层依次包覆破胶层和缓释层，通过树脂粘合剂固化剂进行直接粘合、放置固化。适用于油井储层改造，能够长时间与储层岩石接触，逐渐释放破胶剂，通过与压裂液在恢复地温条件下全面接触，降低滞留压裂液伤害，达到提高油井产量的目的。能够降低了劳动强度，同时不用人工或控制机械加入破胶剂，无需特殊工艺加注。能够避免破胶剂加注不均匀，同时避免破胶剂加量太大而导致砂堵。

以上两份专利是覆膜支撑剂的制备方法，其目的是增加支撑剂强度；并没有改善支撑剂易吸附的问题。

因而，如何降低支撑剂对压裂液、原油的吸附，从而提高油气井在压裂后的裂缝导流能力，对油气田开发具有重要意义。

发明内容

为解决现有技术中油气井在压裂后支撑剂容易吸附压裂液、原油等物质，从而影响裂缝导流能力的问题，本发明提供一种支撑剂及制备方法，本发明的支撑剂能降低支撑剂表面对压裂液、原油等物质的吸附，提高裂缝导流能力，并且有配方简单，现场应用条件低，施工成本低。

本发明的目的之一是提供一种支撑剂。

所述支撑剂包括支撑剂颗粒和包覆在支撑剂颗粒上的涂层；

涂层厚度为优选0.1～50μm。

所述涂层是由涂层处理液喷涂、浸泡在支撑剂颗粒上制得；

所述涂层处理液由有机硅化合物、硅烷偶联剂、助溶剂以及溶剂组成；

其中，以溶剂重量为100％计，

有机硅化合物含量为0.1％～50％，优选为5％～35％；

硅烷偶联剂含量为0.1％～30％，优选为3％～15％；

助溶剂含量为0.1％～10％，优选为2％～8％；

所述有机硅化合物为羟基硅油，含氢硅油，羟基含氟聚硅氧烷，含氟烷基三烷氧基硅烷，烷基三烷氧基硅烷中的一种或组合。

所选羟基硅油中羟基含量优选为0.5％～5％；含氢硅油中氢含量优选为0.1％～3％。

所述含氟烷基三烷氧基硅烷的含氟烷基优选为碳数为1-18的部分氟代或者全氟代的烷基或环烷基；烷氧基选自甲氧基或乙氧基。

所述烷基三烷氧基硅烷的烷基优选为碳数为1-18的烷基或环烷基，烷氧基选自甲氧基或乙氧基。

所述硅烷偶联剂选自氨乙基甲基二甲氧基硅烷，氨丙基三甲氧基硅烷，氨丙基三乙氧基硅烷，氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种。

所述助溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丙酮、***、乙腈中的一种或组合；

所述溶剂选自碳原子数为5-8的烷烃、环烷烃，苯，甲苯，乙苯中的一种或组合。

本发明中的支撑剂颗粒为现有技术中常规的支撑剂颗粒，如陶粒、石英砂等。

本发明的目的之二是提供一种支撑剂的制备方法。

包括：

1)将有机硅化合物、硅烷偶联剂、助溶剂按所述用量溶于溶剂中，搅拌混合制得涂层处理液；优选室温搅拌2小时；

2)将涂层处理液喷涂在支撑剂颗粒表面，或者将支撑剂颗粒浸泡在涂层处理液中，室温干燥或加热固化后，制得所述支撑剂。

其中，固化温度优选为50～120℃。

具体地，

支撑剂颗粒通过浸泡、喷涂的方法构建表面涂层，通过室温晾干或者高温50-120℃加热固化完成后，处理后的支撑剂通过正常压裂施工注入到地层。

本发明采用有机硅化合物与硅烷偶联剂共同作用，在压裂用支撑剂表面形成涂层修饰，在地层下降低支撑剂表面对压裂液、原油等物质的吸附，提高裂缝导流能力，从而增加油气产量，提升经济效益。本技术的突出优点在于所选配方简单，化学剂用量少，同时应用条件简单，不改变原有压裂施工技术参数，能有效控制工艺成本，提高经济效益。

采用本发明的技术方案，支撑剂填充的长期裂缝导流能力提高20％以上，取得了较好的技术效果。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行具体的描述，有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明的进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域技术人员根据本发明内容对本发明做出的一些非本质的改进和调整仍属本发明的保护范围。

实施例中所用原料均为市售；

实施例1

1kg环己烷中加入100g甲基三乙氧基硅油，35g氨丙基甲基二甲氧基硅烷，1g乙醇并混合均匀，制成涂层处理液1a。

将500g 20/40目陶粒支撑剂浸泡在300mL处理液1a中8小时后，过滤控干，烘箱80℃固化5小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为15μm。

实施例2

1kg辛烷中加入340g甲基羟基硅油(羟基含量5％)，35g氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，11g甲醇并混合均匀，制成涂层处理液2a。

在500g 20/40目陶粒支撑剂表面喷涂300mL处理液2a，烘箱120℃固化4小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为45μm。

实施例3

1kg正己烷中加入350g甲基羟基硅油(羟基含量1.5％)，45g氨丙基三乙氧基硅烷，10g甲醇并混合均匀，制成涂层处理液3a。

将400g 20/40目陶粒支撑剂浸泡在300mL处理液3a中6小时后，过滤控干，烘箱60℃固化5小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为50μm。

实施例4

1kg戊烷中加入200g含氢硅油(氢含量3％)，15g氨乙基甲基二甲氧基硅烷，20g乙醇并混合均匀，制成涂层处理液4a。

在500g 20/40目陶粒支撑剂表面喷涂300mL处理液4a，室温晾干2天，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为26μm。

实施例5

1kg甲苯中加入1g甲基羟基硅油(羟基含量5％)，1g氨丙基三甲氧基硅烷，100g丙酮并混合均匀，制成涂层处理液5a。

在800g 50/70目石英砂支撑剂表面喷涂300mL处理液5a，烘箱100℃固化5小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为0.1μm。

实施例6

1kg戊烷中加入500g含氟戊烷基三乙氧基硅烷，300g氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，100g乙醇并混合均匀，制成涂层处理液6a。

在500g 20/40目陶粒支撑剂表面喷涂200mL处理液6a，烘箱100℃固化8小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为40μm。

实施例7

1kg正己烷中加入380g含氢硅油(氢含量0.1％)，24g氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，10g丙醇并混合均匀，制成涂层处理液7a。

在500g 20/40目陶粒支撑剂表面喷涂100mL处理液7a，烘箱60℃固化6小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为15μm。

实施例8

1kg正己烷中加入260g甲基羟基硅油(羟基含量0.5％)，16g氨丙基三甲氧基硅烷，12g乙腈并混合均匀，制成涂层处理液8a。

将400g 50/70目石英砂支撑剂浸泡在250mL处理液8a中6小时后，过滤控干，烘箱60℃固化5小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为24μm。

实施例9

1kg乙苯中加入200g含氢硅油(氢含量0.16％)，20g氨乙基甲基二甲氧基硅烷，12g乙醇并混合均匀，制成涂层处理液9a。

在600g 20/40目陶粒支撑剂表面喷涂200mL处理液9a，烘箱120℃固化6小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为18μm。

实施例10

1kg戊烷中加入460g羟基含氟聚硅氧烷，46g氨丙基三甲氧基硅烷，20g异丙醇并混合均匀，制成涂层处理液10a。

在750g 20/40目陶粒支撑剂表面喷涂250mL处理液10a，烘箱120℃固化5小时，得到处理后的支撑剂，涂层厚度为20μm。

室内长期导流能力测试与对比：室内填砂管中填入支撑剂产品，并以恒定速率注入压裂液，注入实验维持7天，分别测量未经过涂层处理的支撑剂与经过涂层处理后的支撑剂的导流能力，实验结果如表1所示：

表1

实施例	涂层处理后导流能力提高比例
		1	11％
2	15％
		3	30％
4	20％
		5	10％
6	16％
		7	21％
8	31％
		9	16％
10	23％

从表1的数据可以看出，实施例制备的经过涂层处理液处理后的支撑剂导流能力明显提高，提高幅度最高可达31％。

以上所述，仅为本发明专利较佳的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种支撑剂，其特征在于：

所述支撑剂包括支撑剂颗粒和包覆在支撑剂颗粒上的涂层；

所述涂层是由涂层处理液喷涂、浸泡在支撑剂颗粒上制得；

所述涂层处理液由有机硅化合物、硅烷偶联剂、助溶剂以及溶剂组成，其中，以溶剂重量为100％计，有机硅化合物含量为0.1％～50％，硅烷偶联剂含量为0.1％～30％，助溶剂含量为0.1％～10％；

所述有机硅化合物为羟基硅油，含氢硅油，羟基含氟聚硅氧烷，含氟烷基三烷氧基硅烷，烷基三烷氧基硅烷中的一种或组合；

所述硅烷偶联剂选自氨乙基甲基二甲氧基硅烷，氨丙基三甲氧基硅烷，氨丙基三乙氧基硅烷，氨乙基氨丙基甲基二甲氧基硅烷，氨丙基甲基二甲氧基硅烷中的一种；

所述助溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、丙醇、丙酮、***、乙腈中的一种或组合；

所述溶剂选自碳原子数为5-8的烷烃、环烷烃，苯，甲苯，乙苯中的一种或组合。

2.如权利要求1所述的支撑剂，其特征在于：

所述涂层处理液中，以溶剂重量为100％计，有机硅化合物含量为5％～35％，硅烷偶联剂含量为3％～15％，助溶剂含量为2％～8％。

3.如权利要求1所述的支撑剂，其特征在于：

涂层厚度为0.1～50μm。

4.如权利要求1所述的支撑剂，其特征在于：

所选羟基硅油中羟基含量为0.5％～5％；含氢硅油中氢含量为0.1％～3％。

5.如权利要求4所述的支撑剂，其特征在于：

所述含氟烷基三烷氧基硅烷的含氟烷基为碳数为1-18的部分氟代或者全氟代的烷基或环烷基；

烷氧基选自甲氧基或乙氧基。

6.如权利要求4所述的支撑剂，其特征在于：

所述烷基三烷氧基硅烷的烷基为碳数为1-18的烷基或环烷基；

烷氧基选自甲氧基或乙氧基。

7.一种如权利要求1～6之一所述的支撑剂的制备方法，其特征在于所述方法包括：

1)将有机硅化合物、硅烷偶联剂、助溶剂按所述用量溶于溶剂中，搅拌混合制得涂层处理液；

2)将涂层处理液喷涂在支撑剂颗粒表面，或者将支撑剂颗粒浸泡在涂层处理液中，室温干燥或加热固化后，制得所述支撑剂。

8.如权利要求7所述的制备方法，其特征在于：

固化温度为50～120℃。