[发明专利]仿生学智能立体支撑剂及其应用

说明书

本发明涉及仿生学智能立体支撑剂及其应用，所述的立体支撑剂的形状为基础形体组合而成，所述的基础形体为球体、圆柱体、方体或椭球体。本发明所述立体支撑剂在压力裂缝中的应用。本发明提供多种新型结构的仿生学智能立体支撑剂，该支撑剂突破传统圆形支撑剂的结构和形状局限，适用于常规或非常规油气的压裂开发，提高了支撑剂的悬浮性能，有利于支撑剂在裂缝中长距离运移，深入到裂缝根部，获得更长的有效缝长和更高的有效逢高，提高裂缝的支撑面积。此外，仿生学智能立体支撑剂在裂缝中堆积成砂堤，具有较大的堆积孔隙度，并能承受地层高闭合压力，为油气提供了畅通的渗流通道。

技术领域

本发明属于石油、天然气开采过程中的水力压裂技术领域，涉及一种既能提高裂缝导流能力，又能提高悬浮性能，而且还具有自我清洁作用的的仿生学智能立体支撑剂及其应用。

背景技术

水力压裂是油气井增产改造的重要技术手段，低渗透、特低渗透油气藏以及非常规的页岩、致密砂岩等储层，水力压裂都起着关键的增产作用，特别是非常规储层，通过水力压裂形成复杂裂缝网络，获得人造渗透率。水力压裂就是利用高压泵组，将压裂液泵入地层，在地层中形成一条或多条具有一定几何尺寸的裂缝，裂缝长度一般从几十米到几百米，高度从几米到几十米，宽度一般几个毫米，再将带有支撑剂的携砂液(压裂液与支撑剂的混合物)注入到裂缝。压裂结束后，压裂液破胶返排到地面，支撑剂在留在裂缝中，起到支撑裂缝的作用，保持裂缝处于张开状态，支撑剂颗粒之间的孔隙为地层油气水提供流通通道，从而起到压裂增产的效果。支撑剂是增产的关键因素，良好的支撑剂具有较高的导流能力(裂缝的宽度乘以裂缝的渗透率)，能为油气水提供畅通的流通通道。

支撑剂是决定压裂增产效果好坏的最重要因素之一。传统的支撑剂大部分是球形颗粒状，颗粒之间的孔隙就是油气水的流通通道，在地层高闭合压力的作用下，孔隙度大幅度缩小，导致裂缝导流能力低，油气水难于流入井筒，压裂增产效果不理想，特别是由于地层的油气水中含有大量的固相杂质，容易造成支撑剂颗粒之间的孔隙堵塞，使得裂缝容易失效，增产有效期短。

美国专利文件US 20160264854 A公开了一种新型棒状/条状支撑剂，经试用，该类型支撑剂可减少回流。原理是棒状支撑剂可以交叉相叠形成三点稳定堆积结构，从而有效控制支撑剂回流现象。该专利文件提出的新型棒状、条状支撑剂可以在一定程度上增大孔隙度、控制支撑剂回流，但棒状、条状支撑剂形状单一，增加的孔隙度有限，特别是在地层高闭合压力作用下，孔隙度下降幅度大。此外，该类型支撑剂在地层运移过程中对压裂液的悬浮能力要求高，容易沉砂，不利于支撑剂运移到地层深部，难于造长缝，不适合页岩和致密砂岩体积压裂的复杂缝网。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供仿生学智能立体支撑剂及其制备方法与应用。

本发明的技术方案如下：

仿生学智能立体支撑剂，所述的立体支撑剂的形状为基础形体组合而成，所述的基础形体为球体、圆柱体、方体或椭球体。

根据本发明，优选的，所述的立体支撑剂的形状为球体和圆柱体组合而成，所述的圆柱体均匀分布在球体上；

优选的，所述的圆柱体的数量≥1，进一步优选4-10。

根据本发明，优选的，所述的立体支撑剂的形状为不同半径的球体组合而成，半径较小的球体沿直线排列组成支腿，支腿均匀分布在半径较大球体上。所述的支腿的数量≥1，进一步优选4-10。

根据本发明，优选的，所述的立体支撑剂的形状为方体和圆柱体组合而成，所述的圆柱体垂直分布在方体的六个面上。

根据本发明，上述球体和圆柱体组合而成的立体支撑剂中，圆柱体的作用也是作为支腿，支腿数量越多，越有利于压裂液悬浮支撑剂，充填裂缝后孔隙度大。

根据本发明，优选的，所述的立体支撑剂的形状为椭球体和圆柱体组合而成，圆柱体垂直于椭球体上。