[发明专利]自悬浮支撑剂

说明书

本发明属于用于钻孔或钻井的混合物领域，具体公开了一种自悬浮支撑剂，包括骨料和用于包裹骨料的树脂层；所述树脂层分为内树脂层和外树脂层，所述外树脂层包括聚氨酯树脂和胺类添加剂，所述内树脂层由内层合成材料合成，所述内层合成材料包括内层树脂，所述内层树脂为环氧树脂和酚醛树脂的混合物。该支撑剂能在清水中自然悬浮，在满足传统支撑剂的压裂指标的同时，在压裂过程中不需要添加任何的增稠剂，减少了压裂成本，精简压裂工艺，减少对环境的污染。

技术领域

本发明涉及用于钻孔或钻井的混合物领域，具体涉及一种自悬浮支撑剂。

背景技术

水力压裂是一项有广泛应用前景的油气井增产措施，水力压裂法是目前开采天然气的主要形式，要求用大量掺入化学物质的水灌入页岩层进行液压碎裂以释放天然气。

水力压裂技术在国内外已经比较成熟，石油压裂支撑剂作为压裂过程中国必不可少的物品之一，其性能优劣将直接影响到水力压裂效果，视密度是评价支撑剂性能的重要指标之一，视密度越低其相对于压裂液的相对密度就越低，当支撑剂与压裂携带液混合后，视密度越低越容易在压裂液中悬浮，从而大大的降低降速率，在泵送过程中将泵送得更远。高泵送压力将流体泵送至井中，同时裂开岩层以允许烃类物质更好的通过。然而，除非压力保持，否则新形成的孔口关闭。为了打开和保持路径，在泵送流体的过程中同时注入支撑剂，以产生保持孔口所需的支撑。当形成裂缝时，支撑剂在浆料中通过释放水力压力时传递，支撑剂在此形成用于保持打开裂缝的填充或支撑。为了使支撑剂随流体进入岩层，通用的方法是将这些颗粒在流体中悬浮。

目前国内压裂工艺也有部分采用覆膜工艺制备支撑剂，在覆膜时一般都只覆一层膜，在覆膜时所用树脂多为环氧树脂或酚醛树脂。也有部分支撑剂采用两层覆膜工艺，在内层用环氧树脂或酚醛树脂覆膜后，再在外层用聚氨酯树脂覆膜。聚氨酯树脂是一个极大的体系，是由异氰酸酯基与羟基反应形成的。

现在用于支撑剂覆膜的聚氨酯树脂的效果均是提高支撑剂的硬度并降低支撑剂的破碎率，但是这种支撑剂只满足了强度和硬度的要求，还是不能自悬浮。施工时还是需要再配制具有粘稠性的携带液，携带液中含有的化学凝胶物质，对地下储层具有伤害并会对环境造成污染，同时增加了使用成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种自悬浮支撑剂，该支撑剂能在清水中自然悬浮，在满足传统支撑剂的压裂指标的同时，在压裂过程中不需要添加任何的增稠剂，减少了压裂成本，精简压裂工艺，减少对环境的污染。

为达到上述目的，本发明的基础方案如下：自悬浮支撑剂，包括骨料和用于包裹骨料的树脂层；所述树脂层分为内树脂层和外树脂层，所述外树脂层包括聚氨酯树脂和胺类添加剂，所述内树脂层由内层合成材料合成，所述内层合成材料包括内层树脂，所述内层树脂为环氧树脂和酚醛树脂的混合物。

采用本基础方案的有益效果如下：

1.本方案中采用两层覆膜，在外层覆膜时采用聚氨酯树脂和胺类添加剂，在覆膜过程中聚氨酯树脂可以产生纳米级的凸起，凸起延伸在支撑剂颗粒的表面，凸起会增大支撑剂的浮力，同时支撑剂与水接触时，其表面预留的一种基团能与水迅速反应释放出大量气体小分子，这些气体小分子或封闭在树脂膜中膨胀推动树脂膜体阶段性增厚增大了支撑剂颗粒体的当量直径，或附着在支撑剂表面阶段性扩展或聚集在支撑剂树脂膜与水体接触的界面上形成一层包裹支撑剂颗粒体的气体层，这种气体层在支撑剂颗粒体间形成阶段性连通并合的结果造成单粒支撑剂在水体中形成较为松散的棉絮集聚状，这样就大大降低了支撑剂在水中的相对密度，从而能使支撑剂在水中悬浮起来。支撑剂在水中移动时，支撑剂树脂膜上的凸起能减小支撑剂在水中沉降速率；部分沉降至水体底部堆积的支撑剂因其树脂膜表面较多的凸起降低了支撑剂颗粒堆积层的紧实度，颗粒间的水体量较常规的颗粒堆积体多，进而当水体即使具有很小的流动度也能更加容易地推动其集聚体分离和移动，实现支撑剂较好的悬浮在水中。