[发明专利]一种低摩阻复合纳米支撑剂及其制备方法

说明书

本发明申请属于有机高分子材料技术领域，公开了一种低摩阻复合纳米支撑剂的制备方法，包括以下步骤：(1)以苯乙烯衍生物、丙烯酸衍生物和二乙烯苯为共聚单体，添加改性纳米填料，通过悬浮聚合形成的高分子聚合物，得到复合纳米骨料；(2)复合纳米骨料抽滤至含水量小于20％；(3)制备减阻剂；(4)在烘干的复合纳米骨料中加入聚丙烯酰胺、减阻剂、表面活性剂，混匀，烘干固化。与现有技术相比，本方法所制备的支撑剂，在清水中迅速释放降低摩阻的水溶性物质，使得在使用本支撑剂压裂施工采用清水作为压裂携砂液时的摩阻相对与使用纯清水压裂携砂液时更低，也使得相对于使用传统压裂液施工压裂的工艺进一步简化和简单，压裂液的使用成本低。

技术领域

本发明属于有机高分子材料技术领域，具体公开了一种低摩阻复合纳米支撑剂及其制备方法。

背景技术

支撑剂是指具有一定粒度和级配的天然砂或人造高强陶瓷颗粒，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。支撑剂总体上分为两大类，一类为完全的无机物料制备而成不含任何有机物复合的支撑剂，通常是石英砂和人造陶粒砂；另一大类是无机物料外裹覆一层有机物的树脂覆膜支撑剂，通常这类覆膜支撑剂按树脂膜的功能不同分为两大类，即可固化覆膜支撑剂和预固化覆膜支撑剂。

不管是未覆膜和覆膜的支撑剂也可以根据使用的骨料不同分为石英支撑剂和陶粒支撑剂。石英砂支撑剂主要是二氧化硅占90％以上，其余含有的金属氧化物属于石英砂晶相中的伴生物相或表层附着物相，所以其外观相对于人工陶粒球度较差、酸溶解度较高。而人造陶粒其物相主要是二氧化硅与氧化铝在助溶剂作用下相高温熔融形成的诸如莫来石相、硅铝相的复合晶相，因此其抗破碎性相对较高、球度较好、酸溶较低等特性。

支撑剂使用在石油生产的压裂过程中，是将由水配置成的压裂液携带支撑剂进入底层裂缝，对石油生产进行压裂作用。常用的压裂液有胍胶体系和滑溜水体系，由于清水的携砂能力差、摩阻高，它们均为在清水中加入各种添加剂，使得配置的压裂液可以提高携砂能力，降低摩阻的功效，从而降低对设备的要求和减少压裂液在管道输送过程中的能耗。但是由于目前的支撑剂在水中的悬浮性不佳，且其自身不能降低水的摩阻，导致现有的压裂液需要通过添加一些组分来降低压裂液的摩阻和提高其携砂能力，从而导致压裂液的配置工艺复杂、成本高。

发明内容

本发明的目的在提供一种低摩阻复合纳米支撑剂及其制备方法，以解决目前支撑剂不能降低在水中的摩阻，导致配置的压裂液摩阻高、压裂效果不佳，配置工艺复杂、成本高的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案为：一种低摩阻复合纳米支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)以苯乙烯衍生物和/或丙烯酸衍生物，和二乙烯苯为共聚单体，添加改性纳米填料，通过悬浮聚合形成的高分子聚合物，得到复合纳米骨料；

(2)复合纳米骨料在聚合反应结束后，滤去水，真空抽滤至含水量小于20％备用，或烘干至水分小于1％备用；；

(3)制备减阻剂，将丙烯酰胺、丙烯酰胺衍生物、丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甲基丙烯磺酸钠在水中经引发剂引发制得高分子聚合物的水溶液，即减阻剂；所述减阻剂中固态物质含量为8-15％，数均分子量不小于100000，粘度为10-1000cp；

(4)在备用的复合纳米骨料中加入聚丙烯酰胺、减阻剂、表面活性剂，聚丙烯酰胺为复合纳米骨料质量分数的0.01-0.2％，减阻剂为复合纳米骨料质量分数的0.02-1％，表面活性剂为复合纳米骨料质量分数的0.01-0.5％；混匀，使得添加的组分附着在复合纳米骨料的表面，烘干固化。

本基础方案的有益效果在于：