[发明专利]一种压裂支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂支撑剂、以及一种压裂支撑剂的制备方法。

背景技术

在石油天然气的开采过程中，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，压裂支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加石油天然气的产量。

现有的压裂支撑剂主要是陶粒（一般以铝矾土为主要原料，并经过800℃以上的高温烧结而成）和石英砂，其堵水能力还有待于进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新的压裂支撑剂、以及一种压裂支撑剂的制备方法。本发明提供的压裂支撑剂具有较高的堵水能力。

本发明提供了一种压裂支撑剂，所述压裂支撑剂为将含有骨料颗粒和覆膜粘结剂的混合物经固化而形成的产物，其中，所述覆膜粘结剂为含有环氧树脂和含氟化合物的疏水性树脂组合物，所述含氟化合物通过偶联剂与至少部分环氧树脂连接在一起，所述偶联剂具有至少两个异氰酸酯基，所述至少部分环氧树脂具有羟基，所述含氟化合物具有能够提供质子的基团，所述偶联剂的一端通过第一偶合部分与所述至少部分环氧树脂共价连接在一起，所述偶联剂的另一端通过第二偶合部分与含氟化合物共价连接在一起，所述第一偶合部分由所述偶联剂中的异氰酸酯基与所述至少部分环氧树脂中的羟基形成，所述第二偶合部分由所述偶联剂中的异氰酸酯基与含氟化合物中的能够提供质子的基团形成。

本发明还提供了一种压裂支撑剂的制备方法，该方法包括将含有骨料颗粒和覆膜粘结剂的混合物固化，其中，所述覆膜粘结剂为含有环氧树脂和含氟化合物的疏水性树脂组合物，所述含氟化合物通过偶联剂与至少部分环氧树脂连接在一起，所述偶联剂具有至少两个异氰酸酯基，所述至少部分环氧树脂具有羟基，所述含氟化合物具有能够提供质子的基团，所述偶联剂的一端通过第一偶合部分与所述至少部分环氧树脂共价连接在一起，所述偶联剂的另一端通过第二偶合部分与含氟化合物共价连接在一起，所述第一偶合部分由所述偶联剂中的异氰酸酯基与所述至少部分环氧树脂中的羟基形成，所述第二偶合部分由所述偶联剂中的异氰酸酯基与含氟化合物中的能够提供质子的基团形成。

将所述骨料颗粒与疏水性树脂组合物的混合物经固化制备的压裂支撑剂不仅具有高的堵水能力，而且还具有较高的抗压碎强度，能够有效地支撑裂缝，防止其闭合。

具体实施方式

本发明提供的压裂支撑剂为将含有骨料颗粒和覆膜粘结剂的混合物经固化而形成的产物，其中，所述覆膜粘结剂为含有环氧树脂和含氟化合物的疏水性树脂组合物，所述含氟化合物通过偶联剂与至少部分环氧树脂连接在一起，所述偶联剂具有至少两个异氰酸酯基，所述至少部分环氧树脂具有羟基，所述含氟化合物具有能够提供质子的基团，所述偶联剂的一端通过第一偶合部分与所述至少部分环氧树脂共价连接在一起，所述偶联剂的另一端通过第二偶合部分与含氟化合物共价连接在一起，所述第一偶合部分由所述偶联剂中的异氰酸酯基与所述至少部分环氧树脂中的羟基形成，所述第二偶合部分由所述偶联剂中的异氰酸酯基与含氟化合物中的能够提供质子的基团形成。

根据本发明，所述环氧树脂中的羟基用于与偶联剂反应，进而将环氧树脂与含氟化合物通过化学键连接在一起，所述羟基的含量可以根据预期的含氟化合物的量进行适当的选择。从进一步提高由所述疏水性树脂组合物制备的压裂支撑剂的堵水性能的角度出发，所述环氧树脂的羟值优选为0.02-0.4mol/100g，更优选为0.04-0.2mol/100g。羟值满足上述要求的环氧树脂可以商购得到，也可以采用本领域常用的各种方法合成，本文不再详述。所述羟值可以根据黄笔武等在《环氧树脂羟基值测定方法》的第3.1-3.3节（热固性树脂，4：42-45，1995年）中公开的方法测定，也可以由商购得到的环氧树脂的产品说明中获知。本发明实施例中，环氧树脂的羟值来自于商购得到的环氧树脂的产品说明。

根据本发明，所述环氧树脂中的环氧基主要用于与固化剂接触反应，以形成交联结构。所述环氧树脂中环氧基的含量以使所述疏水性树脂组合物能够在骨料颗粒的表面形成具有一定强度的包覆层为准。从进一步提高由所述疏水性树脂组合物制备的压裂支撑剂的抗破碎强度的角度出发，所述环氧树脂的环氧值优选为0.05-0.6mol/100g，更优选为0.12-0.55mol/100g，进一步优选为0.25-0.51mol/100g。