[发明专利]一种耐热高强覆膜砂压裂支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及油田开采技术领域中的油、气井支撑剂，尤其是一种耐热、高强覆膜砂支撑剂及其制备方法。 

背景技术：

压裂采油是石油、天然气低渗油气开采的重要新技术。支撑剂则是压裂采油工艺的关键材料。其主要原理是使用支撑剂在储层制造裂缝以增加岩层的孔隙率，形成人工通道以到达提高产能的目的。目前国内常用的油井压裂支撑剂为石英砂和陶粒。石英砂价格低廉，但是抗压强度低，高压下破碎率大，井下导流能力降低快，难以长期使用。陶粒是目前较为理想的压裂支撑剂，抗压强度好，导流能力大，但是陶粒是窑炉烧结产品，生产过程能耗大，污染严重，设备庞大，生产成本高。 

随着技术的发展，对石英砂进行化学镀膜处理，以改善其物理性能的覆膜砂技术应运而生。该技术不但能改善沙粒外形，增强基础砂的抗压强度，还能增加产品的透气、透油能力，从而提高在油田开采中的应用价值。目前的覆膜砂技术主要是在加热条件下，先将石英砂预热到一定温度，加树脂使其熔融，搅拌使树脂包覆在沙粒表面，在加入固化剂及润滑剂固化，冷却后破碎筛分得到覆膜砂。该工艺需要将树脂熔融后才能包覆，加热、搅拌过程都会造成较大的能耗，而且高粘度的树脂与沙粒接触难以充分，造成包覆效果不佳。 

发明内容：

本发明在于克服背景技术中存在的问题，而提供一种耐热高强覆膜砂压裂支撑剂及其制备方法。该耐热高强覆膜砂压裂支撑剂，提高了使用温度、高温下的强度以及支撑剂的导流能力，熔融覆膜工艺能耗低，包覆效果好。 

本发明解决其问题可通过如下技术方案来达到：该耐热高强覆膜砂压裂支撑剂，其组分及配比按质量比为：树脂包覆的石英砂：固化 剂：分散剂为9:1:1。 

所述的固化剂为六亚甲基四胺、三聚氰胺中的一种或两中的混合物，两中混合时为任意比；所述的分散剂为硬脂酸钙、硬脂酸锌、硬脂酸镁、硬脂酸钡中的一种或多种，多种混合物时为任意比。 

本发明还提供了一种耐热高强覆膜砂压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤： 

 (1)用硅烷偶联剂对石英砂表面进行疏水性处理； 

(2)原位聚合法制备树脂包覆的石英砂； 

(3)将树脂包覆的覆膜砂、固化剂、分散剂按质量比为9：1：1加入到容器中，80℃搅拌分散1h，120℃固化2h，180℃固化1h后得到耐热高强覆膜砂支撑剂。 

所述的疏水处理过程为将硅烷偶联剂、石英砂、乙醇、水、浓盐酸按质量比为1-2：5：10：10：0.1加入到容器中，80℃下搅拌反应1-24h后过滤烘干即可得到表面疏水的石英砂； 

所述的硅烷偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-缩水甘油醚氧基丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅氧烷中的一种或多种，多种混合物时为任意比； 

所述的原位聚合包覆过程为将表面疏水处理过的石英砂、树脂单体、乙醇、氢氧化钠按质量比为5：1-2：20：0.1加入到容器中，90℃下搅拌反应1-24h后过滤烘干即树脂包覆的石英砂； 

所述的树脂单体为脂肪醛与苯酚类物质的组合、双酚类物质与端氯环氧烷烃组合中的一种或两中的混合物，两中混合时为任意比； 

所述的脂肪醛与苯酚类物质的摩尔比为2：1-2；双酚类物质与端氯环氧烷烃的摩尔比为1：1-2； 

所述的脂肪醛为甲醛、乙二醛、丙二醛、丁二醛中的一种或多种，多种混合物时为任意比；所述的苯酚类物质为苯酚、对甲基苯酚、对氯苯酚、间甲基苯酚中的一种或多种，多种混合物时为任意比； 

所述的双酚类物质为2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,2-二(4-羟基苯基)丁烷、2,2-双(4-羟基-3-甲基苯基)丙烷、4,4'-二羟基二苯基甲烷、4,4'-二羟基二苯砜中的一种或多种，多种混合物时为任意比；所述的端氯环氧烷烃为环氧氯丙烷、环氧氯丁烷中的一种或两种的混合物，两只混合时为任意比。 

本发明与上述背景技术相比较可具有如下有益效果：该耐热高强覆膜砂压裂支撑剂，通过硅烷偶联剂进行表面改性，提高树脂包覆粘合效果；该覆膜砂压裂支撑剂在低粘度的溶液中进行，与传统的树脂熔融相比能大大降低包覆过程造成的能耗；本发明的覆膜砂压裂支撑剂通过原位聚合，使得树脂能在石英砂表面形成更均匀充分的覆膜层，从而提高支撑剂的耐热性和抗压强度。本发明覆膜砂压裂支撑剂耐热性都在200℃以上，破碎率都在2.5%以下，这些性能都比现有市售覆膜砂好，相同条件下导流能力也更好。本发明的覆膜工艺效果更好，所得压裂支撑剂具有更好的耐热性及抗压强度。 

附图说明：