[发明专利]一种自悬浮支撑剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种自悬浮支撑剂的制备方法，将预热的支撑剂基体与水可溶胀的聚合物混合，在搅拌过程中，将硅烷偶联剂溶液喷洒到混合物中，在60～80℃温度下反应3～4小时，得到自悬浮支撑剂。本发明采用硅烷偶联剂和水可溶胀的聚合物对支撑剂基体进行了包覆，起到了交联剂的作用，硅烷偶联剂既与支撑剂基体采用硅氧烷化学键进行连接，又与聚合物进行化学反应形成化学键，提供的自悬浮支撑剂具有良好的抗剪切能力、浮力大，在清水中悬浮时间长，无需添加毒性有机溶剂，破胶性能好，破胶液具有较好的防膨性能，裂缝倒流能力能强。

技术领域

本发明涉及流体矿产开采领域，尤其涉及一种自悬浮支撑剂及其制备方法。

背景技术

近年来，随着世界经济的快速发展，人类社会对石油与天然气的需求不断增加，常规石油储量日益减少，已经不能满足油气需求的快速增长，为此，人们纷纷把目光转向低渗透(致密)油气资源和非常规油气资源。低渗透(致密)油气资源和非常规油气资源将是我国未来油气勘探开发的主要对象。已经证实，水力压裂改造是提高低渗透油气藏、非常规油气藏产能和开发效果与效益的重要技术手段，因而水力压裂技术是用于低渗透油气资源、非常规油气资源开采的有效手段。水力压裂是靠地面高压泵车车组将流体高速注入井中，借助井底憋起的高压，使油层岩石破裂产生裂缝。为防止泵车停止工作后，压力下降，裂缝又自行合拢，在地层破裂后的注入液体中，混入比地层密度大数倍的砂子，同流体一并进入裂缝，并永久停留在裂缝中，支撑裂缝处于开启状态，使油流环境长期得以改善。

压裂液是压裂工艺技术的一个重要组成部分。水基压裂液是以水作溶剂或分散介质，向其中加入稠化剂、添加剂配制而成的。根据水基压裂液粘度与作用的差别，一般可将其分为滑溜水、线性凝胶和交联凝胶三种类型。对支撑剂颗粒的改性可有利地用于改进它们在水力压裂系统中的性能。

现有技术中，CN104944840A公布了一种用于天然水力压裂施工的自悬浮支撑剂，以6～200目的颗粒为骨料，向骨料中加入酚醛树脂和环氧树脂和水溶性高分子材料；CN105754580A公布了一种压裂用低摩阻自悬浮支撑剂，将表面处理剂均匀分布在支撑剂表面；CN104946235A公布了将水溶性高分子材料分散于骨料中制得自悬浮支撑剂；CN104364343A、CN103764948A公布了将水凝胶涂层施覆于支撑剂颗粒的表面，并且在该表面上局部化以生产改性支撑剂。但是，现有的这些自悬浮支撑剂在实施过程中涉及丙酮、乙酸乙酯、乙酸甲酯等有机溶剂，不可避免会对人员、环境造成一定的危害；且自悬浮支撑剂只是将聚合物与支撑剂基体进行物理混合，不能满足压裂的需求。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自悬浮支撑剂及其制备方法，采用硅烷偶联剂和水可溶胀的聚合物对支撑剂基体进行了包覆，不使用其他有机溶剂，绿色环保，有利于支撑剂在裂缝中的纵向分布，改善水力压裂裂缝中支撑剂铺设效率。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

一种自悬浮支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将预热的支撑剂基体与水可溶胀的聚合物混合，得到混合物；

(2)在搅拌条件下，将硅烷偶联剂溶液喷洒到所述步骤(1)得到的混合物中，在60～80℃温度下反应3～4小时，得到自悬浮支撑剂。

优选地，所述步骤(1)中支撑剂基体与水可溶胀的聚合物的质量比为1000:5～15。

优选地，所述步骤(1)中支撑剂基体的预热温度为60～80℃。

优选地，所述步骤(1)中水可溶胀的聚合物包括聚丙烯酰胺、改性聚丙烯酰胺、淀粉接枝丙烯酸盐类、接枝丙烯酰胺、高取代度交联羧甲基纤维素、交联羧甲基纤维素接枝丙烯酰胺、交联型羟乙基纤维素接枝丙烯酰胺聚合物和聚(甲基)丙烯酸盐中的一种或几种的混合物。

优选地，所述步骤(1)中水可溶胀的聚合物的粒径为100～200目。