[发明专利]一种油气开采用支撑剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种油气开采用支撑剂制备方法，涉及支撑剂技术领域。具体包括：首先通过酚醛树脂包覆石英砂表面，其次在饱腹有酚醛树脂表面通过化学加成方法表面再包覆一层聚氨酯树脂层，且在固化剂，分散剂作用下，将得到油气开采用支撑剂。本发明通过在内树脂层表面通过加成反应，将聚氨酯包覆在已覆内树脂层的石英砂表面，大大的提升了支撑剂的化学稳定性，避免了在较大的闭合压力下支撑剂有粘连在一起，从而提高了裂缝的导流能力，延长了压裂有效期。

技术领域

本发明涉及支撑剂技术领域，具体涉及一种油气开采用支撑剂及其制备方法。

背景技术

水力压裂是石油、天然气开采中应用较广的一门技术，支撑剂是压裂施工的一种关键材料。支撑剂由压裂液带入到地下并进入地层深处，支撑油气储层因水力压裂形成的裂缝并使裂缝在压裂液返排之后仍能够保持张开状态，便于输送油气，提高油气采收率的一种细小颗粒。目前，市面上使用的支撑剂主要是石英砂、陶粒、树脂覆膜支撑剂，随着支撑剂技术的日臻成熟，许多新的支撑剂也被研发出来。

石英砂支撑剂价格低廉，在低闭合压力的储层有较好的增产效果，在浅井被广泛使用，但是，石英砂的抗压强度低，在20MPa左右就开始破碎，同时其圆球度低，对压裂管汇、压裂管柱、泵头和射孔炮眼等磨损大，因此对于深井来说，更多用到的是陶粒支撑剂。虽然陶粒支撑剂解决了石英砂强度低的问题，但是有着其密度大，成本高，施工风险大的缺点。

覆膜支撑剂结合了石英砂和陶粒的优点，圆球度高，密度低，覆膜砂视密度约为2.00g/cm³，不仅用于压裂支撑，而且可防止地层出砂和支撑剂返吐。

现有生产覆膜支撑剂方法通常采用喷涂法、混合法、热固化法等，都是将聚合物以物理吸附的方式包覆在基材表面，再通过固化将得到覆膜支撑剂，但是，由于以物理吸附方式进行覆膜，难以确保基材表面包覆的均匀度，依然存在酸溶解度相对较差，同时，在深井区，由于受高闭合压力较大，容易使支撑剂粘连在一起，导致抗压强度差，从而使得破碎率提高，严重影响裂缝的导流能力。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的问题，提供一种油气开采用支撑剂制备方法。

本发明第一个目的为提供一种油气开采用支撑剂制备方法，包括以下步骤：

S1、将石英砂加热至200～250℃后，倒入混砂机中，温度降至150～200℃时，加入硅烷偶联剂，搅拌均匀后，再依次加入酚醛树脂和增塑剂，继续搅拌5～10min，降温至120～150℃，得到酚醛树脂包裹石英砂，其中，所述石英砂和所述酚醛树脂的质量比为50：1～2；

S2、在氮气保护下，将聚氨酯置于体积浓度为5％二甲基甲酰胺溶液中，加入氢化钠，在-5～0℃搅拌反应10～15min后，再加入浓度为1mol/L的甲酸溶液，升温至50～70℃，搅拌反应1～2h，得中间产物，其中，所述酚醛树脂与所述聚氨酯的质量比为1：0.5～1，所述聚氨酯与所述氢化钠摩尔比为1:6，所述聚氨酯与所述甲酸的摩尔比为2:5；

S3、将S2获得的中间产物加入S1酚醛树脂包裹石英砂中，混合均匀后，在20～60℃下加入酸性催化剂，继续搅拌反应2～4h，然后加入固化剂，搅拌5～10min，再加入分散剂搅拌至分散均匀，冷却，过筛，即得到所述油气开采用支撑剂。

优选的，所述石英砂粒径为20～40目，二氧化硅含量大于等于95％。

优选的，所述硅烷偶联剂为缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷，其用量占酚醛树脂重量的1～3％。

优选的，所述增塑剂为邻苯型二甲酸酯、脂肪族二甲酸脂或邻苯二甲酸二异辛酯，且用量占酚醛树脂重量的0.5～2％。

优选的，所述酸性催化剂为苯磺酸或甲基磺酸，用量占酚醛树脂重量的1～5％。