[发明专利]一种压裂用支撑剂

说明书

本发明涉及石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体公开了一种压裂用支撑剂，包括油相和水相，水相包括去离子水、分散剂和阻聚剂，油相包括如下重量份计的各组分：共聚单体100份，过氧化物引发剂0.5‑7份，二茂铁修饰的二氧化硅0.04‑10份，其中二茂铁修饰的二氧化硅采用纳米颗粒，共聚单体包括苯乙烯和二乙烯苯。本方案得到的支撑剂颗粒强度和最大使用温度均大幅度提高，解决了现有技术中在深井中压裂的支撑剂存在的支撑剂破碎和支撑剂粘连的问题。

技术领域

本发明涉及石油、天然气及页岩气等流体矿产开采技术领域，具体是一种压裂用支撑剂。

背景技术

支撑剂是一种常用于压裂施工的材料，例如在石油开采的过程中就常用到支撑剂。将支撑剂填充到低渗透矿床的岩层裂缝中，进行高闭合压裂处理，以支撑裂缝不因应力释放而闭合，让油、气从裂缝通道中汇集而出，从而保持油、气的高导流能力，增加油、气产量，延长油、气井服务年限，提高采油、气经济效益。

目前国内外压裂工艺所用的支撑剂主要以石英砂和陶粒为主，其中石英砂因为价廉而成为目前常用的支撑剂，然而这种支撑剂存在以下缺陷：比重较大，在压裂过程中传输支撑剂时流体粘度大、泵压高、能耗大；圆度及球度低，表面不光滑，对设备的磨损严重。

专利申请号为201410181659.1的中国发明专利公开了一种聚苯乙烯支撑剂，根据质量份数，原料包括：100份单体、0.11～8份引发剂、2～10份无机分散剂、2～7份有机分散剂、0.2～1份补强剂、200～500份去离子水、0.8～3份表面活性剂；单体为苯乙烯或苯乙烯、二乙烯苯的混合物；单体中二乙烯苯的质量小于或等于苯乙烯质量的60％。该技术方案具有比重低、无静电等优点。

然而上述技术方案的支撑剂应用于深井压裂中时，却出现了支撑剂破碎并产生大量的碎片，而这些碎片在裂缝中迁移并堵塞流动通道，降低裂缝的导流能力，减少了油、气产量；同时支撑剂还存在在井下被压扁粘连，而将缝隙全部堵死的情况，导致原油无法渗出。

发明内容

本发明意在提供一种压裂用支撑剂，以解决现有技术中在深井中压裂的支撑剂存在的支撑剂破碎和支撑剂粘连的问题。

为了达到上述目的，本发明的基础方案如下：

一种压裂用支撑剂，包括油相和水相，水相包括去离子水、分散剂和阻聚剂，油相包括如下重量份计的各组分：共聚单体100份，过氧化物引发剂0.5-7份，二茂铁修饰的二氧化硅0.04-10份，其中二茂铁修饰的二氧化硅采用纳米颗粒，共聚单体包括苯乙烯和二乙烯苯。

相比于现有技术的有益效果：

为得到本方案的支撑剂，发明人对现有支撑剂进行分析研究，发现现有支撑剂的颗粒强度仅为65N左右，故而抗压性不足才使得支撑剂容易破碎进而产生大量碎片；而现有的支撑剂的最大使用温度仅在120℃左右，故而耐温性不高，使得支撑剂在温度高的井下被压扁后产生粘连，将缝隙全部堵死，原油无法渗出。而本方案通过过氧化物引发剂使得共聚单体之间形成交联网状结构的聚合物，而二茂铁修饰的二氧化硅因将二茂铁结构单元以共价键的方式连接到了二氧化硅表面，使得共价键修饰的二氧化硅不像物理吸附那样容易脱落，且二茂铁基团与共聚单体的相容性极好，从而使得二茂铁修饰的二氧化硅纳米颗粒可以大量且均匀的分散在共聚单体交联形成的网状结构的网格缝隙中，对聚合物起到支撑作用，提高了支撑剂的强度，使得支撑架的抗压强度和耐热性大幅度提高；另一方面，二茂铁修饰的二氧化硅纳米颗粒中二茂铁基团同样可以加强聚合物的耐热性和抗压强度；两者协同作用进一步加强了聚合物的耐热性和抗压强度，使得本方案制得的支撑剂的颗粒强度达到120N以上，颗粒强度实现翻倍，同时最大使用温度也提高到130℃以上，进而使得本方案的支撑剂不会出现在深井压裂中的破碎问题和支撑剂之间粘连的问题；除此之外二茂铁基团可以吸收紫外线，所以可以有效防止聚合物老化，进而延长支撑剂的使用寿命。