[发明专利]一种复合粒子及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于油田开采领域中的油、气井支撑剂，具体的说是涉及油田开采领域中的油、气井支撑剂的制备方法。

背景技术

由于油田原油粘稠度大，岩层空隙率低，空隙连通性差，给采油工作带来很大的困难。为了提高原油收率以及采油速度，人们普遍采用支撑剂来提高岩层空隙和空隙连通性。在实际操作过程中为了提高油、气的渗透率，通常需要降低支撑剂间的点密度，因而相对于其他形状而言支撑剂优选形状为圆球形。但是本领域中普遍采用石英砂、陶粒砂等作为支撑剂或支撑剂基体，但由于石英砂、陶粒砂等质地较脆且形状极不规整，在后续的整形过程中时很难形成平均粒径均一且形状规整的圆形支撑剂。

美国专利US2002048676中公开了一种复合支撑剂，由填料粒子和粘结剂组成，其中填料粒子的平均粒径为0.5-60μm，其中填料粒子在复合支撑剂中的体积百分含量为60-90％，填料粒子可以是矿物质粉末等无机粒子和磨碎植物壳如核桃壳等的混合物。由于将现有中填料粒子粒径较小，支撑剂更易成型且不会受到石英砂、陶粒砂等这类物质原有形状的影响，在后续的整形为圆球形颗粒的过程中更加容易。但该现有技术仍然存在以下缺陷：

(1)由于无机粒子如石英砂等通常硬度较大、支撑能力强，在岩层中可以起到骨架作用，但断裂模量较低而导致抗冲击能力不高，粒子在相互碰撞摩擦过程中极易破碎；植物壳如核桃壳等具有良好的韧性和抗冲击能力，在压裂液携带支撑剂的过程中可以起到吸收、分散支撑剂间的碰撞势能的作用，但抗压强度不高，耐环境腐蚀能力较差，实际应用过程中长时间使用后植物壳由于自身发生降解破碎，最终导致支撑剂的破碎从而降低岩层的导流率。

因此对无机填料粒子和植物填料粒子的粒径以及两者间的比例都需要控制在一定范围内。因此无机填料粒子和植物填料粒子的粒径需要控制在一定范围内。当填料粒子的平均粒径过小时，首先会破坏植物粒子的孔洞结构，无法充分发挥植物粒子的特殊优势，而无机粒子平均粒径过小时则无法起到抗高压的骨架作用，复合粒子的强度则主要依靠树脂作用，而树脂的环境耐受性要大大低于无机材料；而当填料粒子的平均粒径过大时，首先是无机粒子的表面形态将会影响到支撑剂整体的形态，使得支撑剂的圆滑程度降低，此外植物粒子的体积过大，包覆树脂的均一程度下降，导致其与外界环境触及率增大，从而使其受到外界侵蚀而降解腐蚀的几率大大增加，最终导致支撑剂强度的降低。通过分析可以看出，在复合粒子中，填料粒子中的无机粒子和植物壳粒子间必需要满足一定比例才能够使支撑剂具有最佳的使用效果，而该现有技术中并未给出具体的混合方案，也就是说并没有真正解决支撑剂在高压、高冲击力下容易破碎的缺陷。

(2)此外，该现有技术中树脂含量占支撑剂的10wt％以上，一方面由于树脂价格通常较高，最终导致支撑剂最终成本的增加，另一方面树脂含量的增高势必减少了支撑剂中主要起到骨架作用的无机颗粒如石英砂的含量，在高冲击力作用下极易破碎，且树脂在环境中易老化降解，造成支撑剂环境耐受性降低。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于：克服现有技术中的复合支撑剂强度不高、价格较高的缺陷，提供一种具有强度高、抗冲击能力强且成本较低的复合粒子，并进一步提供该复合粒子的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种复合粒子，所述复合粒子主要包括混合填料粒子、树脂和固化剂，所述混合填料粒子与所述树脂的重量比为100∶0.1-9，所述固化剂占所述树脂重量的5-30wt％，其中，所述混合填料粒子包括无机填料粒子和植物填料粒子，所述无机填料粒子占所述混合填料粒子重量的70-95wt％，所述无机填料粒子和植物填料粒子的平均粒径为10-40μm。

所述无机填料粒子由石英砂和/或陶粒砂经粉碎后形成，所述植物填料粒子由核桃壳、胡桃壳、桃核壳、椰子壳、杏核壳中的一种或多种植物壳经粉碎后形成，所述无机填料粒子占所述混合填料粒子的80-90wt％，所述混合填料粒子的平均粒径为20-30μm。

所述复合粒子还包括增塑剂，所述增塑剂占所述树脂重量的1-30wt％，所述增塑剂为邻苯二型甲酸酯、脂肪族二元酸酯、磷酸酯中的一种或多种。

所述混合填料粒子与所述树脂的重量比为100∶2-6，所述增塑剂占所述树脂重量的10-20wt％，所述固化剂占所述树脂重量的10-20wt％。

所述植物壳在粉碎前在疏水性高分子中浸泡1-24小时，所述疏水性高分子为植物油和/或硅氧烷。

所述树脂为酚醛树脂，其对应的所述固化剂为多聚甲醛、六亚甲基四胺的一种或多种；或