[发明专利]一种天然气开采用气溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及天然气开采过程中的压裂增产措施及采油技术领域，尤其是一种天然气开采用气溶覆膜支撑剂及其制备方法和应用。

背景技术

在气田底水油藏的增产过程和注水开发的中后期，由于地质层的非均质性，在井筒附近形成压力降落漏斗，从而使部分层在井眼附近过早水淹，造成生产井产量下降。常用增产措施是使用气溶性暂堵剂与支撑剂同时注入井底，利用暂堵剂在支撑剂间粘结形成封堵层来防止底水渗漏，施工完成后再利用暂堵剂在天然气中可溶的特性慢慢溶解，然后天然气从溶解掉的支撑剂缝隙中渗出，达到增产的目的。但是由于暂堵剂和支撑剂的密度不同，在输送过程中不能达到完全均匀，因此需要更好的解决方案。本发明开发一种气溶覆膜的支撑剂，其可以作为支撑剂使用，具有压开裂缝起到支撑的作用。而表面的气溶覆膜层在高温水中可以粘结，将支撑剂间的缝隙封堵住，达到封堵底水的作用。施工完毕后天然气可以将支撑剂表面的气溶覆膜层慢慢溶掉，天然气可以通过支撑剂缝隙渗出，最终达到增产的作用。

发明内容

本发明旨在解决上述问题，提供了一种天然气开采用气溶覆膜支撑剂及其制备方法，该天然气开采用气溶覆膜支撑剂随压裂液注入岩层后可以有效支撑裂缝，并具有在60℃-120℃范围内，气溶覆膜层粘结，可起到底水封堵效果，封堵压力达20MPa以上，在遇到油类物质时，气溶覆膜层逐渐软化溶解，彻底溶解后支撑剂间隙形成油通道，保证天然气通畅，增加产量。其采用的技术方案如下：

一种天然气开采用气溶覆膜支撑剂，由以下重量份组分聚合而成：改性低密度陶粒支撑剂100份，苯乙烯45～55份，甲基丙烯酸甲酯10～12份，3-乙基-1-甲基-1,3-环戊二烯45～55份，分散剂1～3份，引发剂0.4～0.5份。

聚合后形成的气溶覆膜材料的数均分子量为10000～12000，所述气溶覆膜材料为气溶覆膜支撑剂外层可气溶的部分。

上述改性低密度陶粒支撑剂是采用马来酸酐接支POE及表面活性剂进行改性处理。

上述改性低密度陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

a.首先将98份低密度陶粒支撑剂加入到添加2份表面活性剂的500份水溶液中，加热升温至60℃，控制搅拌转速120rpm，保温4小时，过滤干燥；

所述低密度陶粒支撑剂表观密度为1.6～1.8g/cm³，粒径20～40目；

所述表面活性剂为十二烷基苯硫酸钠、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺中的一种或几种；

b.将10份马来酸酐接枝POE加入到500份二甲苯中，升温至140℃，搅拌至马来酸酐接枝POE完全溶解，加入100份由表面活性剂处理过的低密度陶粒支撑剂，搅拌3小时降至室温，过滤，真空干燥得到改性低密度陶粒支撑剂，备用。

所述马来酸酐接枝POE优选熔融指数10～15g/10min(190℃2.16kg)，接枝率1.0～1.3MA％。

优选地，所述苯乙烯纯度要求≥99.8％，其不含或已除阻聚剂。

优选地，所述甲基丙烯酸甲酯纯度要求≥99.8％。

优选地，所述3-乙基-1-甲基-1,3-环戊二烯纯度要求≥99.8％，其不含或已除阻聚剂。

优选地，所述分散剂由十二烷基磺酸钠、正十八醇和纳米碳酸钙按照重量比为1:4:1组成。

优选地，所述引发剂为1,1-二叔丁基过氧化-3,3,5-三甲基环己烷、1,1-双(叔丁基过氧基)环己烷、2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷、2,2-双(过氧化叔丁基)丁烷中的一种或几种。所述2,2-双(过氧化叔丁基)辛烷，编号为CAS 87816-79-3，分子式C₁₆H₃₄O₄。

一种天然气开采用气溶覆膜支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

①在反应釜中加入去离子水，升温至60℃，在搅拌状态下加入分散剂，搅拌，然后加入改性低密度陶粒支撑剂；

②然后加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、3-乙基-1-甲基-1,3-环戊二烯和引发剂，继续搅拌并密封抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮气升压至0.8～0.9MPa，并升温至95～105℃；

③控制反应温差±0.5℃下反应14～15h，经降温、泄压、过滤、干燥得到天然气开采用气溶覆膜支撑剂。

所述天然气开采用气溶覆膜支撑剂用于气田底水油藏增产压裂。