[发明专利]一种油田用低密度高强度清水压裂支撑剂及制备方法

说明书

技术领域本发明涉及一种采油用压裂支撑剂及制备方法。

背景技术与高含量储油层相比，低渗透油藏由于自身条件的限制，需要利用水力压裂技术在油层中制造有效支撑裂纹来作为油层的渗流通道，以增加石油的导流能力，并最终达到增产的效果。

目前广泛使用的支撑剂为陶瓷基支撑剂和石英砂类支撑剂，它们都具有很高的压裂强度，其密度均大于1.5g/cm3，属于中高密度支撑剂。由于其密度较大，造成其输送困难，对压裂液要求很高，并且很难铺置在设定的裂缝位置。针对这一问题，研究人员研制出超低密度支撑剂，如树脂包覆石英砂、核桃壳树脂等，它们比传统的支撑剂较容易地被铺置在裂缝内，并且具有极高的抗压能力以及环境适应能力。但是这些超低密度支撑剂外观结构均不是球形，因此在输送过程中易堵塞。近年来有美国专利如US2009286698、US2009305044和US2010319916提出了一种以聚苯乙烯树脂为基础的支撑剂，通过向聚苯乙烯中添加炭黑、煅烧氧化硅、煅烧氧化铝、碳纳米管、碳纳米纤维、纤维素纳米纤维、天然粘土、合成粘土、粉煤灰、多面体低聚硅倍半氧烷、金属簇、金属合金簇、金属氧化物簇或其他混合物的方法得到具有较高强度的球形支撑剂。它的不足之处是：耐温、耐压性能差、表观致密度低。

发明内容本发明的目的在于提供一种耐温、耐压性能好、表观致密度高的油田用低密度高强度清水压裂支撑剂及制备方法。

本发明是以过氧化苯甲酰、苯乙烯、二乙烯基苯、甲基丙烯酸甲酯作为共聚体系，并加有稀土氧化物、含硼化合物和改性海藻纤维素添加剂，同时又以磷酸钙、聚乙烯醇和水为分散剂组成悬浮聚合体系，经加热反应获得的产物。

本发明产品的制备方法如下：

一、原料

1、共聚体系：包括过氧化苯甲酰、苯乙烯单体、二乙烯基苯和甲基丙烯酸甲酯，并且，过氧化苯甲酰：苯乙烯单体：二乙烯基苯：甲基丙烯酸甲酯＝0.2-0.4:15.0-25.0:1.0-15.0:1.0-18.0(质量比)。

2、添加剂：包括稀土氧化物、含硼化合物及改性海藻纤维素，其中，稀土氧化物包括有：氧化铈、氧化镧、氧化钕、氧化镨、氧化钐、氧化钆，最好是氧化铈和氧化镧；含硼化合物包括有：碳化硼、氮化硼、硼砂、硼氢化钠，最好是碳化硼、氮化硼。其中，稀土氧化物和含硼化合物的加入量均为共聚体系总质量的0.001-1.5％，改性海藻纤维素的加入量为共聚体系总质量的1.0-4.0％。上述添加剂均为粉状，其颗粒直径为0.1-0.5微米。

3、分散剂：包括聚乙烯醇、磷酸钙和水，并且聚乙烯醇：磷酸钙：水＝0.002-0.01:0.006-0.03:100(质量比)，分散剂的质量与共聚体系质量比为100:22.0-52.4。

4、着色剂：如产品需要可加入0.05-0.2％共聚体系总质量的着色剂。如分散黄6GSL，郎盛EG红，郎盛RR蓝，朗盛溶剂紫36。

二、本发明的制备方法

1、原料的处理

海藻纤维素为粉末状物质，使用前需采用硬脂酸对其进行改性，使其具有亲油性。具体做法如下：将质量比为10:1-100:1的海藻纤维素粉末和硬脂酸固体颗粒混合，倒入预热50℃高速混合机中，控制混合温度在50-100℃，高速混合1小时，得到改性海藻纤维素粉末。

2、制备方法具体如下：

(1)向容器A中加入去离子水，然后将其加热至35-50℃.

(2)向容器A内的热水中加入聚乙烯醇和磷酸钙，缓慢搅拌，再将混合物加热至60-70℃，直至完全溶解。溶解后使混合液在室温下慢慢冷却至30-45℃。

(3)在另一容器B中分别加入过氧化苯甲酰、苯乙烯单体、二乙烯基苯及甲基丙烯酸甲酯，加入混合稀土氧化物、硼化合物和改性海藻纤维素及着色剂，搅拌使之溶解成为油状液体即引发剂-单体混合液。将该引发剂-单体混合液慢慢加到容器A内，最好用适量的去离子水洗涤容器B，然后将洗涤液也加到容器A内。搅拌容器A内的物质，搅拌速度控制在150-210r/min,直到油相在水中分散形成一定粒径的微球悬浮于水中。调节加热器，使反应液温度升至70-85℃并在该温度反应1-2小时，然后将搅拌速度升至240-300r/min,在此反应温度和搅拌速度继续反应2-3小时，直至微球变硬。

(4)倾出上层的乳白色液体，得到透明的微球，用90℃的热水洗涤2-3次，再用室温水洗涤2-3次。

(5)用离心过滤干燥器过滤并干燥，得到的产物即为本发明产品。

本发明与现有技术相比具有如下优点：