本发明涉及油气开采材料领域,特别是一种压裂用改性支撑剂及其制备方法。
背景技术:
1、水力压裂是目前最为常见的提高低渗透油气藏、非常规油气藏产能和开发效果与效益的技术手段之一。该技术是靠地面高压泵组将流体以超过地层吸收能力的速度注入井中,借助井底的高压,使储层岩石破裂产生裂缝。为防止停泵后压力下降,裂缝自行闭合,在地层破裂后注入的液体中常混入支撑剂,随着流体一起进入裂缝,使裂缝闭合时形成撑开裂缝并永久停留在裂缝中,使油气渗流环境得以长期改善。
2、在页岩油气储层体积压裂中,由于水力裂缝的宽度有限,支撑剂通过性较差,往往采用小粒径支撑剂(70~140目),甚至微粒径支撑剂(200~400目)。这些支撑剂在高闭合应力下形成紧密堆积;又由于支撑剂本身粒径小,因此颗粒之间的空隙也很小,形成的支撑剂充填层的导流能力(即渗透率)远低于常规支撑剂(20~40目和40~70目)。较低的导流能力对压后压裂液及时返排和后期油气开采都形成了很大限制。
3、针对上述问题,目前并无太多有效解决办法。在工程实践中主要是在施工尾期加入少量40/70目支撑剂,以提高近井地带的支撑剂充填层导流能力,而对远端裂缝导流能力并无改善。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的缺点,提供一种疏水性好、导流能力强、改善悬浮性、制备简单、涂层不容易剥落的改性支撑剂及其制备方法。
2、本发明的目的通过以下技术方案来实现:
3、(第一方面)
4、一种压裂用改性支撑剂,包括以陶瓷颗粒作为材料的支撑剂基体,在支撑剂基体的表面包覆有涂层,在涂层上接枝有六甲基二硅氧烷。
5、更进一步地,所述的涂层包括有机树脂、无机填料;所述无机填料为纳米二氧化硅,有机树脂为含有羟基的有机化合物,六甲基二硅氧烷通过羟基与有机树脂和纳米二氧化硅接枝。
6、更进一步地,所述的有机树脂与无机填料的质量比为(20:1)~(5:1)。
7、更进一步地,:所述的有机树脂的饱和溶胀率不高于10%。
8、更进一步地,:所述的支撑剂基体为介孔三氧化二铝陶瓷颗粒,三氧化二铝陶瓷颗粒的孔隙率不低于10%且不高于30%。
9、(第二方面)
10、一种压裂用改性支撑剂的制备方法:
11、准备好具有介孔的陶瓷颗粒作为支撑剂基体,准备好含有羟基的有机树脂,准备好纳米二氧化硅分散液、准备好六甲基二氧硅烷的极性小分子溶液;
12、利用过滤的方式,让有机树脂溶液在支撑剂基体表面形成一层有机液膜;
13、再利用过滤的方式,让纳米二氧化硅分散液在有机滤膜的表面形成一层含有无机填料的液膜;有机液膜和无机填料的液膜一起形成涂层;
14、然后利用六甲基二硅氧烷,对具有涂层的支撑剂基体进行改性,得到改性支撑剂。
15、更进一步地,所述的利用过滤的形式使所述有机树脂溶液在所述支撑剂基体表面形成一层有机液膜,是指:在0.01~0.3mpa的压力下,过滤1~20min,使所述有机树脂溶液在所述支撑剂基体表面形成一层有机液膜;
16、和/或,所述的利用过滤使所述无机填料分散液在所述有机液膜表面形成一层含有无机填料的液膜,是指:在0.01~0.5mpa的压力下,过滤0.5~10min,使所述无机填料分散液在所述有机液膜表面形成一层含有无机填料的液膜;
17、和/或,所述有机树脂溶液的浓度以质量分数计为0.1~10%;
18、和/或,所述无机填料分散液中的无机填料的浓度以质量分数计为0.1~10%。
19、更进一步地,所述的利用六甲基二硅氧烷改性所述敷有涂层的支撑剂基体,是指:将所述敷有涂层的支撑剂基体分散在六甲基二硅氧烷的极性小分子的溶液中,在30~80℃下搅拌改性反应2~12h;其中,所述六甲基二硅氧烷溶液的浓度以质量分数计为0.5~3%。
20、本发明具有以下优点:
21、(1)在提供的压裂用改性支撑剂中:
22、a.通过六甲基二硅氧烷改性支撑剂基体表面涂敷的涂层,使得支撑剂表面呈现出疏水特性,增大了与水之间的接触角,从而减小水相(注入的压裂液和原生地层水)在支撑剂充填层空隙中流动时的毛细管阻力,因此能改善支撑剂充填层的导流能力,最终能够提高水相(注入的压裂液和原生地层水)的排出率,提高油气产量;
23、b.采用介孔三氧化二铝陶瓷颗粒作为支撑剂基体,在不影响抗压强度的前提下降低整个支撑剂的密度,改善支撑剂的悬浮和运移能力;同时介孔结构还能提高改性比表面,提升表面改性效果;
24、c.并且发明人意外地发现,改性后支撑剂表面存在的六甲基二硅氧烷具有一定的亲气性,能与压裂液中的微气泡(在压裂施工过程中伴注液氮,液氮汽化形成微气泡)吸附结合,借助气泡浮力改善支撑剂在压裂液中的悬浮状态,也能提高支撑剂在裂缝内长距离输送的能力。
25、(2)在提供的用于压裂液的改性支撑剂的制备方法中:
26、制备方法的操作步骤简单,并且有机树脂在支撑剂表面固化,得到的涂层与支撑剂基体的结合力较强、不容易剥离。
1.一种压裂用改性支撑剂,其特征在于:包括以陶瓷颗粒作为材料的支撑剂基体,在支撑剂基体的表面包覆有涂层,在涂层上接枝有六甲基二硅氧烷。
2.根据权利要求1所述的一种压裂用改性支撑剂及其制备方法,其特征在于:所述的涂层,包括有机树脂、无机填料;
3.根据权利要求2所述的一种压裂用改性支撑剂及其制备方法,其特征在于:所述的有机树脂与无机填料的质量比为(20:1)~(5:1)。
4.根据权利要求3所述的一种压裂用改性支撑剂及其制备方法,其特征在于:所述的有机树脂的饱和溶胀率不高于10%。
5.根据权利要求1或3所述的一种压裂用改性支撑剂及其制备方法,其特征在于:所述的支撑剂基体为介孔三氧化二铝陶瓷颗粒,三氧化二铝陶瓷颗粒的孔隙率不低于10%且不高于30%。
6.一种压裂用改性支撑剂的制备方法,其特征在于:
7.根据权利要求6所述的一种压裂用改性支撑剂的制备方法,其特征在于:所述的利用过滤的形式使所述有机树脂溶液在所述支撑剂基体表面形成一层有机液膜,是指:在0.01~0.3mpa的压力下,过滤1~20min,使所述有机树脂溶液在所述支撑剂基体表面形成一层有机液膜;
8.根据权利要求7所述的一种压裂用改性支撑剂的制备方法,其特征在于:所述的利用六甲基二硅氧烷改性所述敷有涂层的支撑剂基体,是指:将所述敷有涂层的支撑剂基体分散在六甲基二硅氧烷的极性小分子溶液中,在30~80℃下搅拌改性反应2~12h;其中,所述六甲基二硅氧烷溶液的浓度以质量分数计为0.5~3%。
