[发明专利]一种压裂支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂支撑剂的制备方法、以及由该方法制备得到的压裂支撑剂。

背景技术

在石油天然气的开采过程中，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，压裂支撑剂随同压裂液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加石油天然气的产量。

目前，油田应用较多的压裂支撑剂主要是陶粒和石英砂。但是陶粒和石英砂的破碎率高，在储层中压碎的陶粒易发生迁移，导流能力差。采用疏水性树脂包覆骨料颗粒而得到的支撑剂近年来得到了广泛的应用，例如，在采集石油时，采用疏水性性树脂包覆骨料颗粒而得到的支撑剂可以提高石油的采收率。

但是，在实际应用过程中发现，与携带有以陶粒和石英砂作为支撑剂的压裂液相比，携带有用疏水性树脂包覆骨料颗粒而得到的支撑剂的压裂液需要在更高的泵送压力下才能被送入地下。

发明内容

为了解决携带有用疏水性树脂包覆骨料颗粒而得到的压裂支撑剂的压裂液需要在更高的泵送压力下才能被送入地下的问题，本发明的发明人进行了深入的研究，发现：与采用陶粒或石英砂作为压裂支撑剂的压裂液相比，采用疏水性树脂包覆的骨料颗粒作为压裂支撑剂的压裂液中，压裂支撑剂团聚现象明显，同时压裂液中还含有大量气泡。压裂支撑剂的团聚以及大量气泡的存在增加了压裂液输送的难度，因而需要更高的泵送压力才能将携带有用疏水性树脂包覆骨料颗粒而得到的压裂支撑剂的压裂液送入地下。

本发明的发明人经过大量实验发现，将包覆了亲水性树脂的骨料颗粒作为压裂支撑剂能够有效解决压裂支撑剂在压裂液中发生团聚的问题，同时还能够显著减少压裂液中的气泡量，该压裂液能够在与采用陶粒或石英砂作为压裂支撑剂的压裂液相当的泵送压力甚至更低的泵送压力下被送入地下。在此基础上完成了本发明。

本发明提供了一种压裂支撑剂的制备方法，该方法包括将含有骨料颗粒和覆膜粘结剂的混合物固化，其中，所述覆膜粘结剂为亲水性树脂组合物，且所述亲水性树脂组合物的制备方法包括：

在酯化反应条件下，将环氧树脂与至少一种第一改性剂进行第一接触；

在至少一种自由基聚合引发剂的存在下，在碳碳双键加成反应条件下，将第一接触得到的混合物与至少一种第二改性剂进行第二接触；以及

在足以使酸形成盐的条件下，将第二接触得到的混合物与至少一种碱性物质进行第三接触；

所述第一改性剂选自不饱和羧酸和不饱和酸酐，所述第二改性剂选自不饱和羧酸。

本发明还提供了由上述方法制备得到的压裂支撑剂。

将由所述亲水性树脂组合物包覆在骨料颗粒的表面而得到的压裂支撑剂在水基压裂液中具有较好的分散性，基本不会发生团聚；并且携带有该压裂支撑剂的水基压裂液中的气泡含量低。因此，采用所述亲水性树脂组合物制备的压裂支撑剂能够在与采用陶粒或石英砂作为压裂支撑剂的压裂液相当甚至更低的泵送压力下被送入地下。

此外，由所述骨料颗粒和亲水性树脂组合物制备得到的压裂支撑剂还具有较高的抗破碎强度，能够有效地支撑裂缝，防止其闭合。

具体实施方式

本发明提供的压裂支撑剂的制备方法包括将含有骨料颗粒和覆膜粘结剂的混合物固化，其中，所述覆膜粘结剂为亲水性树脂组合物，且所述亲水性树脂组合物的制备方法包括：

在酯化反应条件下，将环氧树脂与至少一种第一改性剂进行第一接触；

在至少一种自由基聚合引发剂的存在下，在碳碳双键加成反应条件下，将第一接触得到的混合物与至少一种第二改性剂进行第二接触；以及

在足以使酸形成盐的条件下，将第二接触得到的混合物与至少一种碱性物质进行第三接触；

所述第一改性剂选自不饱和羧酸和不饱和酸酐，所述第二改性剂选自不饱和羧酸。

环氧树脂的分子结构中通常含有羟基，本发明的方法将环氧树脂与至少一种第一改性剂在酯化反应条件下进行第一接触，所述第一改性剂中的羧基或酸酐基团能够与环氧树脂中的羟基进行反应，从而在环氧树脂分子结构中引入不饱和基团。环氧树脂的羟值可以为本领域的常规选择。一般地，所述环氧树脂的羟值可以为0.02-0.4mol/100g，更优选为0.04-0.4mol/100g。所述羟值可以根据黄笔武等在《环氧树脂羟基值测定方法》的第3.1-3.3节（热固性树脂，4：42-45，1995年）中公开的方法测定，也可以由商购得到的环氧树脂的产品说明中获知。