[发明专利]一种用于滑溜水压裂的气悬浮支撑剂及其制备方法和使用方法

说明书

本发明提供了一种用于滑溜水压裂的气悬浮支撑剂及其制备方法和使用方法，所述气悬浮支撑剂包括骨料颗粒，在所述骨料颗粒外固化有疏水亲气涂层，所述疏水亲气涂层由疏水亲气乳液固化反应制得；所述疏水亲气乳液由含氟聚合单体、高分子粘合剂、硅烷偶联剂、表面活性剂和去离子水聚合反应制得。本发明的气悬浮支撑剂在滑溜水压裂过程中伴注10～20％氮气，疏水亲气涂层能吸附氮气在滑溜水中形成的微小气泡，使支撑剂在低粘度条件下仍然处于悬浮状态，达到交联液携砂的目的，因此不需要使用大量的有机材料来提高压裂液的粘度，对地层无伤害，利于返排，对非常规油气藏增产具有重要意义。

技术领域

本发明属于非常规油气开发技术领域，具体是涉及一种用于滑溜水压裂的气悬浮支撑剂及其制备方法和使用方法，主要用于非常规油气开发中滑溜水压裂工艺使用。

背景技术

非常规油气开发是目前国内外的热点研究领域，体积压裂增产成为非常规油气开采的理想途径之一。针对非常规油气储层特点，目前国内主要引进北美普遍采用的滑溜水压裂液技术，以达到降本增效的目的。与交联液相比，滑溜水具有成本低、更可能形成复杂裂缝网络、对储层伤害小、更易于返排等优点；但是滑溜水粘度低的特性不利于携砂，导致支撑剂沉砂快，最大砂浓度低及支撑剂分布不均匀等问题。目前针对滑溜水携砂困难的问题，研究工作者主要从改善压裂液液体性能和支撑剂性能两方面出发。

通过优化液体性能提高压裂液携砂浓度，典型做法是采用混合水压裂工艺，即前置液采用滑溜水产生裂缝，然后使用交联液携带较高浓度的支撑剂进入地层。但对于致密储层，一方面聚合物或植物胶残渣会对支撑剂充填带造成伤害，降低压裂导流能力，不利于液体返排；另一方面高粘度液体会增加裂缝高度控制的难度。另一种提高携砂浓度的方法是在滑溜水中添加可溶解纤维，通过纤维在滑溜水中形成的网络结构帮助携砂，但是从现场应用情况看，由于纤维聚团，分散不均等原因，这种工艺增加了砂堵的风险。同时，添加纤维会影响压裂液的流变学性质，干扰支撑剂在裂缝中的均匀铺置。

目前压裂技术中使用的支撑剂主要为石英砂、陶粒及其表面改性产品。从支撑剂性能出发，主要是降低支撑剂相对密度，如低密度、超低密度支撑剂，但这类支撑剂制备方法复杂、价格昂贵，且抗压强度低，破碎率高。另一种方法是在支撑剂表面进行化学涂层，如涂敷一层合成树脂，这种方法能有效提高支撑剂的抗破碎能力和耐侵蚀能力，但是降低支撑剂密度有限，不能使支撑剂在滑溜水中有效悬浮。目前较新的一种涂层材料是将水溶性高分子材料分散于骨料中，使支撑剂遇水迅速膨胀，通过膨涨体积减小支撑剂比重。但是，这种支撑剂的表面涂层在地层中会对地层造成伤害，降低储层导流能力。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术存在的不足，提供一种用于滑溜水压裂的气悬浮支撑剂及其制备方法和使用方法，本发明提供的气悬浮支撑剂能吸附氮气在滑溜水中形成的微小气泡，使支撑剂在低粘度条件下仍然处于悬浮状态，达到交联液携砂的目的，同时对地层无伤害，利于返排，对非常规油气藏增产具有重要意义。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

本发明提供了一种用于滑溜水压裂的气悬浮支撑剂，所述气悬浮支撑剂包括骨料颗粒，在所述骨料颗粒外固化有疏水亲气涂层，所述疏水亲气涂层由疏水亲气乳液固化反应制得。

所述骨料颗粒为石英砂或陶粒，其粒径范围为0.125mm～2.0mm。

优选的，所述骨料颗粒选用经过包括水洗或酸洗，以及分级的处理过程的压裂用石英砂或压裂用陶粒，其粒径范围为0.212mm～0.85mm。

所述疏水亲气乳液由含氟聚合单体、高分子粘合剂、硅烷偶联剂、表面活性剂和去离子水聚合反应制得；

所述疏水亲气乳液的反应原料中各组分的质量百分比如下：

优选的，所述疏水亲气乳液的反应原料中各组分的质量百分比如下：