本发明属于油藏和气藏压裂技术领域，具体涉及一种自悬浮自降解支撑剂制备方法。
背景技术：
近年来，随着国内东部老油田开发逐渐进入中高含水开发阶段，产量递减局面难以扭转，“稳油控水”形势十分严峻，低渗透油气藏和非常规油气藏开发成为必然选择，水力压裂技术是实现低渗透油气藏和非常规油气藏有效开发的重要技术手段。美国2015年致密油年产量达2.59×108t，占全年石油产量45%；非常规气年产量4500×108m3，占全年天然气产量50%。我国在2000年～2012年间新增天然气探明储量中低渗和特低渗储层比例高达75%，这些油气资源都必须依靠压裂技术才实现有效益开发。
水力压裂是由高压泵将压裂液以超过地层吸收能力的排量注入井中，这引起井底注入压力升高。当注入压力超过储层岩石破裂压力后，岩石就会发生破裂，裂缝在储层中延伸。在裂缝延伸过程中，通过携砂液将支撑剂带入裂缝，这些支撑剂在压裂施工结束后就会阻止裂缝闭合，从而形成具有较高渗透率的油气通道，最终达到减小了油气渗流阻力和提高了油气产量目的。目前，矿场压裂施工所需携砂液通常在配制站配制，然后由罐车转运到施工现场，场地和设备租赁以及运行和运输费用巨大，大型或巨型压裂施工相关费用会更高。现有自悬浮支撑剂可以实现井口在线配制，这不仅可以节省部分场地、设备租赁和运行费用，而且可以依据矿场施工动态实时调整施工规模和技术参数。压裂施工结束后，为了尽快恢复生产，就需要将携带液排出裂缝，但由于携带液黏度较高，流动性较差，通常需要预先将过硫酸铵微胶囊加入携带液中，以实现延缓破胶目的。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种自悬浮自降解支撑剂制备方法和使用方法，采用该方法制作的支撑剂，该支撑剂一方面具备现有自悬浮支撑剂矿场在线配制和注入工艺技术特点；另一方面，通过预先将过硫酸铵微胶囊与聚合物颗粒一起黏附到支撑剂颗粒表面，进一步简化了配注工艺步骤和相关费用，而且破胶剂过硫酸铵微胶囊与携带液混合均匀程度更高，破胶速度更快，降黏效果更好。
本发明采用的技术方案为：一种自悬浮自降解支撑剂制备方法，该制备方法包括以下步骤：
步骤一、采用溶剂水（蒸馏水或自来水或油田生产污水）配制蔗糖溶液；
步骤二、将支撑剂（陶粒或石英砂）用稀酸液浸泡和洗净，放入蔗糖溶液中浸泡；
步骤三、将支撑剂从蔗糖溶液中捞出，晾晒或烘烤除去表面多余水分，保持支撑剂外表为湿润状态；
步骤四、将步骤三的支撑剂与聚合物细粉颗粒、纳米分散剂和过硫酸铵微胶囊配比混合，搅拌均匀，烘干，得到块状物；
步骤五、块状物经碾压分散、过筛和装袋，得到自悬浮自降解支撑剂，待用。
进一步地，所述作为黏合剂的蔗糖为冰糖、白砂糖或绵白糖中的一种，蔗糖溶液的浓度12%~50%。
进一步地，所述支撑剂为石英砂或陶粒，支撑剂粒径20目～70目。
进一步地，所述聚合物细粉颗粒为普通聚合物（部分水解聚丙烯酰胺）、疏水缔合聚合物、超支化聚合物、聚表剂、功能聚合物、多元型共聚物中的一种或一种以上的混合物，细粉颗粒粒径为50μm~150μm；聚合物细粉颗粒与支撑剂的质量比为1％～15％。
进一步地，所述分散剂为sio2纳米颗粒或al2o3纳米颗粒，分散剂颗粒比表面积为80m2/g~400m2/g，粒径14nm~75nm；分散剂与支撑剂的质量比为0.02％～2％。
进一步地，所述过硫酸铵微胶囊的粒径为150μm~500μm；过硫酸铵微胶囊与支撑剂质量比为2.0％～10.0％。
进一步地，一种自悬浮自降解支撑剂制备方法制备的自悬浮自降解支撑剂的使用方法，矿场使用时，自悬浮自降解支撑剂与液体的质量比为10％～40％，悬浮时间10s~180s，沉降时间超过4h。
本发明的有益效果：提供了一种自悬浮自降解支撑剂制备方法和使用方法，采用该方法制作的支撑剂，该支撑剂一方面具备现有自悬浮支撑剂矿场在线配制和注入工艺技术特点；另一方面，通过预先将过硫酸铵微胶囊与聚合物颗粒一起黏附到支撑剂颗粒表面，进一步简化了配注工艺步骤和相关费用，而且破胶剂过硫酸铵微胶囊与携带液混合均匀程度更高，破胶速度更快，降黏效果更好。采用市场上工业化生产聚合物细粉产品作为增稠剂，不仅可以大幅度降低自制覆膜材料（增稠剂）费用，而且能够依据溶剂水矿化度、油藏温度和“液:砂”比等参数选择与之相适宜聚合物类型和支撑剂颗粒外表聚合物附着量，极大地提高了自悬浮支撑剂压裂施工技术的油藏适应性。此外，依据压裂施工规模确定支撑剂需要悬浮时间，将缓释时间满足悬浮时间要求的过硫酸铵微胶囊预先附着在支撑剂颗粒表面，实现了矿场压裂施工自悬浮和自降解过程一体化技术要求。工艺设计合理，使用效果好，成本低廉，经济使用，易于大规模地推广和使用。
具体实施方式：
实施例一
一种自悬浮自降解支撑剂制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用溶剂水（蒸馏水或自来水或油田生产污水）配制蔗糖溶液；作为黏合剂的蔗糖为冰糖、白砂糖或绵白糖中的一种，蔗糖溶液的浓度31%；
步骤二、将支撑剂（陶粒或石英砂）用稀酸液浸泡和洗净，放入蔗糖溶液中浸泡；支撑剂为石英砂或陶粒，支撑剂粒径45目；
步骤三、将支撑剂从蔗糖溶液中捞出，晾晒或烘烤除去表面多余水分，保持支撑剂外表为湿润状态；
步骤四、将步骤三的支撑剂与聚合物细粉颗粒、纳米分散剂和过硫酸铵微胶囊配比混合，搅拌均匀，烘干，得到块状物；所述聚合物细粉颗粒为普通聚合物（部分水解聚丙烯酰胺）、疏水缔合聚合物、超支化聚合物、聚表剂、功能聚合物、多元型共聚物中的一种或一种以上的混合物，细粉颗粒粒径为100μm；聚合物细粉颗粒与支撑剂的质量比为8％；所述分散剂为sio2纳米颗粒或al2o3纳米颗粒，分散剂颗粒比表面积为240m2/g，粒径45nm；分散剂与支撑剂的质量比为1.01％；所述过硫酸铵微胶囊的粒径为325μm；过硫酸铵微胶囊与支撑剂质量比为6％。
步骤五、块状物经碾压分散、过筛和装袋，得到自悬浮自降解支撑剂，待用。
实施例二
一种自悬浮自降解支撑剂制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用溶剂水（蒸馏水或自来水或油田生产污水）配制蔗糖溶液；作为黏合剂的蔗糖为冰糖、白砂糖或绵白糖中的一种，蔗糖溶液的浓度12%；
步骤二、将支撑剂（陶粒或石英砂）用稀酸液浸泡和洗净，放入蔗糖溶液中浸泡；支撑剂为石英砂或陶粒，支撑剂粒径20目；
步骤三、将支撑剂从蔗糖溶液中捞出，晾晒或烘烤除去表面多余水分，保持支撑剂外表为湿润状态；
步骤四、将步骤三的支撑剂与聚合物细粉颗粒、纳米分散剂和过硫酸铵微胶囊配比混合，搅拌均匀，烘干，得到块状物；所述聚合物细粉颗粒为普通聚合物（部分水解聚丙烯酰胺）、疏水缔合聚合物、超支化聚合物、聚表剂、功能聚合物、多元型共聚物中的一种或一种以上的混合物，细粉颗粒粒径为50μm；聚合物细粉颗粒与支撑剂的质量比为1％；所述分散剂为sio2纳米颗粒或al2o3纳米颗粒，分散剂颗粒比表面积为80m2/g，粒径14nm；分散剂与支撑剂的质量比为0.02％；所述过硫酸铵微胶囊的粒径为150μm；过硫酸铵微胶囊与支撑剂质量比为2.0％。
步骤五、块状物经碾压分散、过筛和装袋，得到自悬浮自降解支撑剂，待用。
实施例三
一种自悬浮自降解支撑剂制备方法，该方法包括以下步骤：
步骤一、采用溶剂水（蒸馏水或自来水或油田生产污水）配制蔗糖溶液；作为黏合剂的蔗糖为冰糖、白砂糖或绵白糖中的一种，蔗糖溶液的浓度50%；
步骤二、将支撑剂（陶粒或石英砂）用稀酸液浸泡和洗净，放入蔗糖溶液中浸泡；支撑剂为石英砂或陶粒，支撑剂粒径70目；
步骤三、将支撑剂从蔗糖溶液中捞出，晾晒或烘烤除去表面多余水分，保持支撑剂外表为湿润状态；
步骤四、将步骤三的支撑剂与聚合物细粉颗粒、纳米分散剂和过硫酸铵微胶囊配比混合，搅拌均匀，烘干，得到块状物；所述聚合物细粉颗粒为普通聚合物（部分水解聚丙烯酰胺）、疏水缔合聚合物、超支化聚合物、聚表剂、功能聚合物、多元型共聚物中的一种或一种以上的混合物，细粉颗粒粒径为150μm；聚合物细粉颗粒与支撑剂的质量比为15％；所述分散剂为sio2纳米颗粒或al2o3纳米颗粒，分散剂颗粒比表面积为400m2/g，粒径75nm；分散剂与支撑剂的质量比为2％；所述过硫酸铵微胶囊的粒径为500μm；过硫酸铵微胶囊与支撑剂质量比为10.0％。
步骤五、块状物经碾压分散、过筛和装袋，得到自悬浮自降解支撑剂，待用。
自悬浮自降解支撑剂制备方法一方面具备现有自悬浮支撑剂在线配制功效和技术特点，另一方面可以实现自悬浮支撑剂携带液在储层裂缝内自动降解目的，进一步提高了自悬浮支撑剂施工效率并降低了操作成本。该方法选择陶粒或石英砂作为支撑剂，聚合物细粉颗粒作为携带液增稠剂，sio2纳米颗粒或al2o3纳米颗粒为聚合物细粉颗粒分散剂，过硫酸铵微胶囊作为携带液破胶剂，蔗糖溶液作为支撑剂与聚合物细粉颗粒和过硫酸铵微胶囊间黏合剂。蔗糖作为黏合剂不仅黏附效果好、操作简便和材料费用低，而且它对聚合物增黏性几乎没有影响。采用该方法制作的支撑剂，实现了矿场压裂施工自悬浮和自降解过程一体化技术要求。
实施例四
通过自悬浮自降解支撑剂制备方法制备的自悬浮自降解支撑剂的使用方法，矿场使用时，自悬浮自降解支撑剂与液体的质量比为10％～40％，悬浮时间10s~180s，沉降时间超过4h。
实施例五
支撑剂为实验室自制自悬浮自降解支撑剂，支撑剂为陶粒（20目-70目），聚合物为疏水缔合聚合物细粉颗粒（50μm-150μm），分散剂为sio2纳米颗粒（14nm-75nm），破胶剂为过硫酸铵微胶囊（150μm-500μm），黏合剂为蔗糖。实验仪器设备包括电子天平、烧杯、hw-ⅲa型恒温箱、玻璃棒、布氏粘度计等。
实验用水为大庆油田清水，水质分析见表1。
设计方案：
1、支撑剂类型与携带液破胶效果关系
支撑剂：“自悬浮支撑剂+破胶剂”和自悬浮自降解支撑剂；
溶剂水：大庆油田清水；
“砂:液”比：10%和20%；
破胶剂浓度：0.3%；
测试温度：45℃；
测试参数：破胶时间和破胶液黏度。
2、破胶剂浓度对自悬浮自降解支撑剂携带液破胶效果的影响
支撑剂：自悬浮自降解支撑剂；
溶剂：大庆油田清水；
“砂:液”比：10%和20%；
破胶剂浓度：0.3%、0.5%、1%和2%；
测试温度：45℃；
测试参数：破胶时间和破胶液黏度。
结果分析：
1、支撑剂类型与携带液破胶效果关系
支撑剂类型与携带液破胶效果关系实验数据见表2。
从表2可以看出，在破胶剂浓度0.3%、“砂:液”比和聚合物黏附量相同条件下，与“自悬浮支撑剂+破胶剂”体系相比较，自悬浮自降解支撑剂破胶速度较快，破胶时间缩短0.5h左右。此外，自悬浮自降解支撑剂破胶液黏度也较低。分析认为，自悬浮支撑剂所需破胶剂过硫酸铵微胶囊通常采取两种方式加入，一是预先与自悬浮支撑剂混合，混合物再与水混合；二是自悬浮支撑剂先与水混合，再与过硫酸铵微胶囊混合。自悬浮支撑剂所需破胶剂无论采取哪一种混合方式加入，它在携带液中分布均匀程度都不如自悬浮自降解支撑剂，因而破胶时间较长，破胶效果较差。
2、破胶剂浓度对自悬浮自降解支撑剂携带液破胶效果的影响
过硫酸铵微胶囊破胶剂浓度对自悬浮自降解支撑剂携带液破胶效果影响实验结果见表3。
从表3可以看出，在“砂:液”比相同条件下，随破胶剂浓度增加，自悬浮自降解支撑剂携带液破胶时间减少，破胶液黏度降低，破胶效果变好；在破胶剂浓度相同条件下，随“砂:液”比增加，破胶时间增加，破胶液黏度增加，破胶效果变差。