[发明专利]一种清水压裂支撑剂

说明书

本发明属于用于加强破裂作用的组合物领域，具体公开了一种清水压裂支撑剂，包括骨料和包裹在骨料外的覆膜层，覆膜层由树脂、固化剂和催化剂制备得到；覆膜层的能谱测试特征为碳与氧原子比在1.5‑7.5：1。本发明申请的清水压裂支撑剂，不但在强度、减阻效率、破碎料、酸溶解度等指标均满足要求，还能在水中自悬浮，容易被携带，对环境无污染。

技术领域

本发明属于用于加强破裂作用的组合物领域，尤其涉及一种清水压裂支撑剂。

背景技术

支撑剂是指用压裂液带入裂缝，在压力释放后用以支撑油田裂缝的液体助剂，能够给裂缝提供支撑并保证其畅通，使液体通过裂缝流入钻孔中，防止由于裂缝而导致洞油田钻井的坍塌和渗漏。

理想的油气井用压裂支撑剂要求有高的携带能力和高砂比，因此需要尽可能低的密度和尽可能高的强度。传统的压裂支撑剂有石英砂和陶粒以及它们的覆膜产品，外层覆膜是以酚醛或者环氧树脂在高温下固化，固化剂的量一般在树脂量的5-50％，覆膜温度在230度左右，传统的压裂支撑剂强度大，但是密度也高，其悬浮性差，容易沉淀，不容易被携带入到井中。现有的支撑剂产品除了涂覆环氧树脂、酚醛树脂膜外还有涂覆聚氨酯树脂膜的，聚氨酯树脂是一个极大的体系，通过严格控制选用的原料、原料的用量、反应的条件等可使聚氨酯树脂具有完全不同的物质物性，现有的用于支撑剂的聚氨酯树脂均是具有高硬度物质物性的聚氨酯树脂，确保树脂膜具有高水平的硬度和好的抗压碎性，最终使得支撑剂具有良好的抗破碎能力。但是涂覆现有的聚氨酯树脂膜的支撑剂产品仍然是只满足强度、硬度要求，不能解决悬浮性差、容易沉淀的问题。

为了更有效的使压裂支撑剂到达井的靶位置，在压裂的过程中需要配制携带液。携带液是以水为主要载体，添加水溶性高分子以及其它的添加剂从而增加携带液的粘度，同时降低携带液的摩阻。在施工过程中压裂支撑剂和携带液混合，在高粘度的携带液当中，压裂支撑剂悬浮在其中，这样就能泵送得更远。但是携带液中使用的高分子冻胶材料存在成本高、对储层伤害严重、对环境污染大、施工工艺复杂等缺点。

目前也出现了一些能在水中自悬浮的支撑剂，现有的能在水中自悬浮的支撑剂主要有两类技术，一是在骨料石英砂或者陶粒表面覆膜一层材料，这种材料主要是一些水溶性高分子材料，如聚丙烯酰胺、羧甲基纤维素、聚丙烯酸、瓜尔胶、植物胶等。这些材料遇水能迅速膨胀，并能溶进水中增加水的粘度达到悬浮的目的。这种技术的自悬浮支撑剂并没有从根本上改变悬浮的技术，只是把增稠剂覆膜在了骨料上，没有解决环保问题，没有真正的实现降低成本、增产增效。另一种技术是改变骨料的视密度，制作超低密度的陶粒，或者树脂小球。该类产品确实能实现在水中半悬浮，降低支撑剂在水中的沉降速率，但是由于要将视密度大幅度降低，其生产成本大大增加，且支撑剂的性能，如破碎、酸溶、导流等性能会明显降低。而树脂小球的生产效率低，成本高等缺陷，也限制了其推广使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种清水压裂支撑剂，绿色环保，生产成本相对较低，在满足传统压裂支撑剂指标的同时，能在水中自悬浮，容易被携带。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种清水压裂支撑剂，包括骨料和包裹在骨料外的覆膜层，覆膜层由树脂、固化剂和催化剂制备得到；覆膜层的能谱测试特征为碳与氧原子比在1.5-7.5：1。

本基础方案的有益效果在于：

1、经过申请人的反复观察和试验，当覆膜层的能谱测试特征为碳与氧原子比在1.5-7.5：1时，支撑剂在清水中的悬浮比(支撑剂在水中上层悬浮量占总的支撑剂的百分比)大于10％，支撑剂能在清水发生悬浮，且悬浮的效果较好。

2、本发明申请的支撑剂能在水中悬浮起来，故直接使用清水就可实现高携砂能力，无需改变水的密度。在开采油气的过程中，采用清水压裂支撑剂代替传统压裂支撑剂，利用清水代替传统压裂液，实现压裂作业中携砂液增稠剂的零添加，进而省去常规压裂的配液过程和设备。同时，增稠剂的去除也降低了压裂对储层的伤害以及压裂成本。