[发明专利]一种悬浮支撑剂

说明书

本发明申请属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体公开了一种悬浮支撑剂，包括骨料和涂覆层，所述涂覆层包括树脂、催化剂、固化剂和添加剂，其特征在于，所述骨料为石英砂，所述添加剂为胺类化合物，所述涂覆层包括内涂覆层和外涂覆层，所述外涂覆层由多元醇类树脂、异氰酸酯和催化剂制成，所述胺类化合物添加在外涂覆层内，所述异氰酸酯为多元醇类树脂的40‑70％，所述多元醇类树脂的羟基当量为60‑300。本发明主要用于开采石油、页岩气，解决了支撑剂在清水中使用需要添加胶凝剂导致成本增高和造成环境污染的问题。

技术领域

本发明属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体公开了一种悬浮支撑剂。

背景技术

近代常规与非常规油气的开采技术创新发展已形成了系统的水力压裂正常技术规范，其基本技术特征就是使用水力压裂系统，通过高压泵车将含有各种功能性材料和助剂的水基混合液体送入地下制造出各种大小不一、分布广泛、深入储层的裂隙，并保持获得的储层裂隙处于非闭合状态带来的储层与开采管道的相互连通达到储层改造的一种增产技术体系。作为该技术体系中至关重要的一种技术方法就是在获得的储层裂隙保持非闭合状态时需要在裂隙中填入具有一定可持续保持空隙率不会被储层闭合高压压碎的支撑剂材料，这种材料被称为“支撑剂”。由于该技术利用的是经济性最好且具有不可压缩特性的自然界易于获得的水作为载体，在这样的液体中如何更方便容易、更高效、更经济地将“支撑剂”送入储层中一直以来都是石油压裂工程师们致力于解决的一大类技术难题。

满足压裂施工要求的支撑剂通常材质为无机高强度材料制备而成，因其视密度均远远大于清水密度1g/cm³，所以压裂施工时携带高视密度支撑剂的携带液必须添加各种胶凝剂使清水呈现“冻胶”状态将加入携带液中的支撑剂被胶凝体裹覆携带送入储层裂隙中，然后再将“冻胶”状的携带液添加破胶剂破胶使得“被悬浮的支撑剂”依靠自重沉降到裂隙中起到支撑裂隙的作用。为此，工程师们长期以来在寻找不使用“胶凝剂”只清水也能将支撑剂送入储层中的技术途径，如降低无机材料支撑剂与携砂液的相对视密度差的技术，使用有机合成材料降低支撑剂的绝对视密度，使用低密度无机材料与有机覆膜相结合的复合材料降低密度的技术，以及使用表面活性剂和表面涂覆材料改变支撑剂与携带液间的相互作用力、浸润性的技术等。虽然取得了一定的效果，但始终难于实现纯清水作为压裂施工携砂液的技术效果。

目前支撑剂主要是由骨料和包覆在骨料表面的树脂膜形成，目前常见的树脂膜有酚醛树脂膜、环氧树脂膜和聚氨酯树脂膜等，但是目前在支撑剂表面覆膜的方式主要的目的是提高骨料的强度，所以通常解决的是如何提高树脂膜的强度，从而提升支撑剂的导流能力，但现有技术中的支撑剂在清水中不具有悬浮性能，不能满足施工要求，施工时还是需要再配制具有黏稠性的携带液，携带液中含有的化学胶凝物质，对地下储层具有伤害并会对环境造成污染，同时增加了使用成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种悬浮支撑剂，以解决支撑剂在清水中使用需要添加胶凝剂导致成本增高和造成环境污染的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种悬浮支撑剂，包括骨料和涂覆层，所述涂覆层包括树脂、催化剂、固化剂和添加剂，所述骨料为石英砂，所述添加剂为胺类化合物，所述涂覆层包括内涂覆层和外涂覆层，所述外涂覆层由多元醇类树脂、异氰酸酯和催化剂制成，所述胺类化合物添加在外涂覆层内，所述异氰酸酯为多元醇类树脂的40-70％，所述多元醇类树脂的羟基当量为60-300。

本基础方案的工作原理在于：将本发明中的支撑剂与水混合后，支撑剂能悬浮或者半悬浮在水中；在压裂施工时，将混合物泵送至岩石层的裂缝中，支撑剂能随水进入到裂缝中起到支撑作用。

本基础方案的有益效果在于：