[发明专利]一种ATRP功能性改性支撑剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种ATRP功能性改性支撑剂及其制备方法，该方法包括：1)选用引发剂，对支撑剂进行表面修饰，2)选用带有功能性基团的单体，通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法，使用催化剂、配体，在一定温度和合适条件下，经过一定时间，在支撑剂表面反应接枝上功能性聚合物链，使其具有疏水性、温控性、pH敏感性或反应活性等功能化性质。本发明的方法改性灵活可操作，可以进行功能化设计，通用性强，适用于石英砂、陶粒等多种常规支撑剂，可用于新型功能性支撑剂的设计开发，针对不同油藏需求，有效提高油气产量。

技术领域

本发明涉及一种ATRP功能性改性支撑剂及其制备方法，属于石油、天然气开采过程中的水力压裂技术领域。

背景技术

水力压裂是油气井增产改造的重要技术手段，无论是常规的低渗透、特低渗透油气藏，还是非常规油气藏的页岩、致密砂岩储层，水力压裂都起着关键的增产作用，尤其是非常规储层，没有水力压裂，地下的油气难于开采出来。水力压裂就是利用高压泵组，将压裂液泵入地层，在地层中形成一条或多条具有一定几何尺寸的裂缝，裂缝长度一般从几十米到几百米，高度从几米到几十米高，宽度几个毫米宽。然后将带有支撑剂的携砂液(压裂液与支撑剂的混合物)注入到裂缝。压裂结束后，压裂液破胶返排到地面，支撑剂在留在裂缝中，起到支撑裂缝的作用，保持裂缝处于张开状态，支撑剂颗粒之间的孔隙为地层油气水提供流通通道，从而起到压裂增产的效果。支撑剂是增产效果好坏的关键因素之一，良好的支撑剂具有较高的导流能力(裂缝的宽度乘以裂缝的渗透率)，能为油气水提供畅通的流通通道。

传统支撑剂主要有天然砂、树脂覆砂、陶粒三大类，一般而言，强度和导流能力依次增强。根据实施压裂区域的地层特征及深度特点等，选择不同类型的支撑剂，主要包括：天然石英砂、人造陶粒、玻璃微珠、胡桃壳、高分子合成微球等。支撑剂泵注到地层后，可能出现回流、嵌入、溶解、破碎等不利因素，对油水没有选择性。一口油气井压裂需要支撑剂从几十吨到几百吨，页岩等非常规储层压裂往往需要几千吨到几万吨支撑剂。

油井压裂的目的是增加油的产量，尽可能降低水的产量。而常规的压裂支撑剂虽然成本较为低廉，但性能单一，陶粒和原砂只有单纯的支撑效果，预固化树脂包覆砂也只是增加了防回流的效果，其他功能或智能改性手段，目前尚且都在研发阶段。

因此，有必要开发一种操作简便、工艺流程简单、通用性强的支撑剂，用于提高油气井开采。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种ATRP功能性改性支撑剂及其制备方法，得到的支撑剂强度高，可以防止支撑剂嵌入、降低支撑剂在地层高温高压条件下的溶解程度、阻止破碎支撑剂碎屑的运移，该方法从化学分子改性入手，通过在支撑剂表面接上功能化高分子链，实现支撑剂的智能响应或功能特性，可以对现有支撑剂进行表面功能化设计，实现疏水亲油、温敏、pH敏感、电磁感应等新功能，并且制备方法通用性强，适用于不同尺寸、不同种类支撑剂，适用于传统原砂、陶粒等多种支撑剂的表面改性，具有很好的发展前景，有很大的发展潜力。

本发明是通过如下技术方案实现的：

一种ATRP功能性改性支撑剂，所述的ATRP功能性改性支撑剂的表面接枝有功能化高分子链，为通过原子转移自由基聚合(ATRP)的方法在引发剂修饰的支撑剂表面反应接枝上功能性聚合物链得到。

本发明优选的，所述的支撑剂为石英砂或陶粒等常规支撑剂或玻璃微球等非常规支撑剂。

本发明优选的，支撑剂的粒径为20～140目。

本发明优选的，所述的引发剂为卤代烷类物质

本发明还提供一种ATRP功能性改性支撑剂的制备方法，包括步骤如下：