[发明专利]一种基于电吸引疏水包覆膜形成的支撑剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种电吸引疏水包覆膜，其为通过在重量比为3:7～1:4的丙烯酸和丙烯酰胺中加入占丙烯酸和丙烯酰胺总重量计的2～5％的烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂、0.03～0.05％的N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和3～3.5％的引发剂引发聚合获得一种超分子聚合物；其对应支撑剂通过在基体颗粒表面包覆一层厚度为0.2～0.5mm的电吸引疏水包覆膜制备而成；该具有电吸引疏水包覆膜支撑剂的支撑剂性能优良，能够与水混合后能快速粘附气泡而稳定的悬浮于清水中，在80℃条件下能稳定悬浮12h；同时，该电吸引疏水包覆膜具有较好的强度且不粘连，能够有效提高支撑剂的耐压能力从而减小破碎率，完全适用于井温100℃以下油气井的水力压裂。

技术领域

本发明涉及压裂液用支撑剂技术领域，特别涉及一种电吸引疏水包覆膜、支撑剂及其制备方法。

背景技术

压裂是当前一种应用广泛的油气井增产措施，通常采用高粘流体压裂液体系压开地层形成裂缝并携带支撑剂进入地层裂缝，其后支撑剂滞留在裂缝中并防止裂缝闭合，在地层形成一条高导流通道以达到增产增注的目的。其中，支撑剂是能够支撑裂缝使其不再重新闭合的固体颗粒，为压裂工艺中不可或缺的部分。

为了防止携砂液中的支撑剂发生沉降，最常采用的有效手段是采用稠化剂及各种功能添加剂等配制一定粘度的压裂液用于输送和携带支撑剂。目前，常用的水基压裂液体系有胍胶压裂液、清洁压裂液、聚合物压裂液等，但是现有的压裂作业中都需要专门的配液设备和操作，且将高黏度的压裂液注入地层会消耗大量的能源。此外，现有的常用压裂体系输送支撑剂还有如下不足：(1)支撑剂容易在近井地带堆积和沉降在裂缝底部，形成沙丘砂堵并阻碍支撑剂向裂缝深处运移，总体改造体积/面积减小；(2)配制支撑剂需要较多的液量，配制复杂、用水量大，同时导致由此带来较大的地层伤害及返排液环保压力，成本高；(3)需求大排量才能携砂和输送，施工设备要求高。因此，有必要针对现有的技术缺陷研发一种新型支撑剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种无需借助增稠剂就能在清水中悬浮的电吸引疏水包覆膜。

本发明的另一目的是提供一种在基体颗粒表面包覆有上述电吸引疏水包覆膜的支撑剂。

本发明的另一目的是提供一种上述电吸引疏水包覆膜及支撑剂的制备方法。

为此，本发明技术方案如下：

一种电吸引疏水包覆膜，其制备配方包括重量比为3:7～1:4的丙烯酸和丙烯酰胺，以及以丙烯酸和丙烯酰胺总重量计的3～4％的烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂、0.03～0.05％的N,N-亚甲基双丙烯酰胺和3～3.5％的引发剂。

该电吸引疏水包覆膜为通过将丙烯酸和丙烯酰胺两种单体在有烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂和N,N-亚甲基双丙烯酰胺交联剂的环境下加入引发剂聚合形成的一种超分子聚合物，其具体结构式如下所示：

其中，上述结构式中的各个聚合单元的具体聚合度是没有具体数值的限定。

该电吸引疏水包覆膜包括亲水基团和疏水基团；其中，亲水基团由水溶性单体在交联剂存在的条件下通过自由基聚合的反应所得到产物提供，疏水基团则由含有疏水基团的阳离子表面活性剂提供，使阳离子表面活性剂与亲水基团中的阴离子在静电引力的作用下结合。

需要说明的是，所述电吸引疏水包覆膜的合成原料中，各组分的用量会影响包覆层粘附气泡的性能，以及吸水后的强度和膨胀倍数。因此，为了使包覆层粘附气泡的性能优异，并且吸水后有较高的强度，同时具有适当的膨胀倍数，原料中各成分的用量应该在适宜的范围内。其中，丙烯酸的用量及其中和度，烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂的种类和用量对包覆层粘附气泡的性能起着关键作用。

优选，所述烷基三甲基铵盐型阳离子表面活性剂中烷基的碳原子数为12～18。