一种用于自悬浮支撑剂的专用聚合物及其应用的制作方法

本发明创造属于石油天然气压裂
技术领域：
，尤其是涉及一种用于自悬浮支撑剂的专用聚合物及其应用。
背景技术：
：随着国内外石油天然气勘探业务的迅速发展，水力压裂施工在当下以至于更长的时期，都会占据油气田增产措施的主导地位，施工工艺技术发展迅速，带动需求开发出更高效、节能、环保、操作简单，能精确配合工艺设计和满足现场作业需求的低成本、清洁压裂液体系。ves粘弹性表面活性压裂液体系，低残渣瓜尔胶压裂液体系，线性胶压裂液体系，活性水压裂液体系等相继出现，一定程度上提高了作业效率，改善了作业质量，但作用有限。自悬浮压裂体系，就是通过特殊技术将压裂用支撑剂与压裂液各种添加剂浓缩干化的形式有机结合在一种产品中，压裂加砂时把支撑剂与水在混砂车进行混合，自悬浮体系中颗粒迅速稳定地悬浮在压裂液体系中，携带支撑剂进入地层进行压裂的一项工艺技术。在节省大量人力、设备、原材料的情况下完成压裂施工，使压裂更为高效、简单、节能、环保。当前的自悬浮压裂体系中，所用自悬浮支撑剂，生产方法多为加入树脂，树脂固化剂，加入交联剂，加入高分子材料，加入分散剂等步骤，生产工艺复杂。现有的自悬浮支撑剂的速溶性能、表观粘度、流变性能、破胶性能均需进一步改善，且破胶后的残渣含量较高。技术实现要素：有鉴于此，本发明创造旨在提出一种用于自悬浮支撑剂的专用聚合物及其应用，以得到速溶性能、表观粘度、流变性能、破胶性能优良的自悬浮支撑剂，且其破胶后的残渣含量较低，对地表污染少。为达到上述目的，本发明创造的技术方案是这样实现的：一种用于自悬浮支撑剂的专用聚合物，由如下组分构成：疏水缔合聚合物：质量百分浓度为20-30％，按体积计100份；引水剂：按基于疏水缔合聚合物的质量体积计0.1-11.5份；微孔发生剂：按基于疏水缔合聚合物的质量体积计1-10份。上述的“质量体积比”是指引水剂、微孔发生剂的质量与所述疏水缔合聚合物体积的比值，其中当引水剂、微孔发生剂的质量以“g”作为单位时，相对应的疏水缔合聚合物体积的单位为“ml”。进一步的，所述疏水缔合聚合物是指在聚合物的亲水主链上引入极少量疏水基团形成的一种水溶性聚合物。进一步的，所述疏水缔合聚合物的固相含量为85-95％，相对分子量为1200-1500万，水解度为20-25％。进一步的，所述疏水缔合聚合物为疏水缔合聚丙烯酰胺。进一步的，所述疏水缔合聚丙烯酰胺固相含量为90％，相对分子量为1300万，水解度为23％，市售商品代号为ap-p41。进一步的，所述引水剂是多元醇型表面活性剂或聚氧乙烯型表面活性剂。进一步的，所述多元醇型表面活性剂优选为司盘、吐温表面活性剂。进一步的，所述聚氧乙烯型表面活性剂优选为异构十三醇聚氧乙烯醚，市售商品代号为e-1302。进一步的，所述微孔发生剂为能加热产生气体的物质，能够提供水的润湿通道。进一步的，所述微孔发生剂优选为碳酸氢钠。本发明所述的各组分的原始材料均可商购获得，各原料符合相应的行业标准要求即可。进一步的，疏水缔合聚合物的质量百分浓度为23-28％，按体积计100份；引水剂按基于疏水缔合聚合物的质量体积优选为4-8份；微孔发生剂按基于疏水缔合聚合物的质量体积优选为5-9份。使用该配比下的专用聚合物覆膜石英砂得到的自悬浮支撑剂的速溶性能、表观粘度、流变性能、破胶性能达到最佳。一种使用如权利要求1-7所述的专用聚合物制备自悬浮支撑剂的方法，由如下步骤组成：步骤1：将疏水缔合聚合物用水稀释，搅拌，得到原液；步骤2：将引水剂加入步骤1所述原液中，搅拌，得到混合液；步骤3：将微孔发生剂加入步骤2所述混合液中，搅拌，得到专用聚合物。步骤4：在捏合机中加入洗净烘干的20/40目石英砂或陶粒，升温，在搅拌条件下，加入步骤3所述的专用聚合物，搅拌，出料、冷却、筛分，得到该专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂。进一步的，所述专用聚合物按基于石英砂或陶粒的质量体积计3-10份加入。进一步的，所述专用聚合物按基于石英砂或陶粒的质量体积计5份加入，得到专用聚合物覆膜的10％砂比的自悬浮支撑剂，具有优良的性能。上述的“质量体积比”是指石英砂或陶粒的质量与所述专用聚合物体积的比值，其中当石英砂或陶粒的质量以“g”作为单位时，相对应的专用聚合物体积的单位为“ml”。相对于现有技术，本发明创造所述的一种用于自悬浮支撑剂的专用聚合物及其应用具有以下优势：(1)本发明所述的使用专用聚合物覆膜石英砂得到的自悬浮支撑剂，速溶性能、表观粘度、流变性能、破胶性能优良，且其破胶后的残渣含量较低，对地表污染少。(2)本发明所述的专用聚合物的制备工艺，与传统自悬浮支撑剂覆膜工艺相比简单且无污染，只需在捏合机中捏合就能完成。(3)本发明所述的专用聚合物中使用了疏水缔合聚合物，其具有自交联，并有超强的悬砂和携砂能力，且易破胶，可自行降解，不会对地层产生损害，返排液可重复利用。(4)本发明所述的专用聚合物抗温抗盐性能强，因为缔合聚合物除了聚合物链段的穿透和缠结对网络的形成起作用外，聚合物链上的疏水部分还可以通过疏水力发生缔合而使聚合物聚集在一起。疏水缔合能比范德华力和氢键的键能大，形成的网络结构更强，因此抗温、抗盐性能要比传统聚合物强。(5)本发明所述的疏水缔合聚合物、高效引水剂和微孔发生剂，为低毒或无毒的处理剂，均对环境不会产生污染。(6)本发明所述的专用聚合物破胶性能好，将其配成溶液加入破胶剂6小时后，破胶液残渣含量为31mg/l。(7)本发明所述的专用聚合物悬砂、携沙性能好，在60℃和90℃做静态悬砂性能测试，3小时未发现沉降现象。附图说明构成本发明创造的一部分的附图用来提供对本发明创造的进一步理解，本发明创造的示意性实施例及其说明用于解释本发明创造，并不构成对本发明创造的不当限定。在附图中：图1为本发明创造实施例所述的自悬浮支撑剂的专用聚合物覆膜石英砂后破胶的电镜图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明创造。实施例1：制备专用聚合物：步骤1：将疏水缔合聚合物用去离子水稀释至质量百分浓度为25％，在捏合机中搅拌1小时，得到原液；步骤2：将高效引水剂异构十三醇聚氧乙烯醚按基于疏水缔合聚合物质量体积计5份，缓慢加入步骤1所述原液中，搅拌2小时，使其充分混合均匀；步骤3：将微孔发生剂碳酸氢钠按基于疏水缔合聚合物质量体积计6份，缓慢加入步骤2所述溶液中，搅拌3小时，使其充分混合均匀，得到该专用聚合物。实施例2：使用实施例1得到的专用聚合物制备自悬浮支撑剂：在捏合机中加入洗净烘干的20/40目石英砂200份，升温至120℃，在转速为80r/min的搅拌条件下，加入实施例1得到的专用聚合物溶液50份，搅拌1小时，出料、冷却、筛分，得到该专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂。依据中国石油天然气行业标准sy/t5107-2005《水基压裂液性能评价方法》和sy/t6376-2008《压裂液通用技术条件》，对自悬浮体系进行多项实验，主要有速溶实验、表观粘度、流变性能、破胶实验和残渣含量。(1)速溶实验称取200g蒸馏水放入混调器中，调节搅拌器转速700r/min，加入20g实施例2得到的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂，开始计时搅拌，搅拌60秒后停止搅拌。实验结果：液面静止后支撑剂面到液面的差距为零，本发明所述的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂速溶性能优良。(2)表观粘度称取500g蒸馏水放入混调器中，调节搅拌器转速700r/min，加入50g实施例2得到的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂，搅拌3min，置于25℃水浴中静置30min,用g1砂芯漏斗减压过滤，取清液测基液表观粘度。实验结果：表观粘度为39.0mpa.s，本发明所述的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂的表观粘度性能优良。(3)流变性能称取500g蒸馏水放入混调器中，调节搅拌器转速700r/min，加入50g实施例2得到的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂，搅拌3min，置于25℃水浴中静置30min,用g1砂芯漏斗减压过滤，取清液用哈克流变仪进行90℃流变性能检测，结果见表1。表1专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂流变性能测试时间/min0.36610.1920.0330.0640.06温度/℃21.3955.3289.4590.0390.01表观粘度/mpa.s67.0558.5254.2755.6356.63时间/min50.0660.0670.0680.0690.06温度/℃89.9790.0090.0090.0090.00表观粘度/mpa.s55.0454.8354.9254.7154.08实验结果：实验温度90℃、剪切速率170s-1条件下，90min后表观粘度＞54mpa.s，本发明所述的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂的流变性能优良。(4)破胶实验称取500g蒸馏水放入混调器中，调节搅拌器转速700r/min，加入50g实施例2得到的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂，加入0.1％破胶剂，搅拌3min，置于80℃水浴中静置60min,用g1砂芯漏斗减压过滤，取清液测基液表观粘度。实验结果：破胶后，表观粘度为1.01mpa.s，本发明所述的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂破胶彻底。(5)残渣含量称取500g蒸馏水放入混调器中，调节搅拌器转速700r/min，加入50g实施例2得到的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂，加入0.1％破胶剂，搅拌3min，置于80℃水浴中静置60min,用g1砂芯漏斗减压过滤，取清液测破胶液的残渣含量。实验结果：破胶后，残渣含量为31mg/l，远远低于水基压裂液通用技术指标中残渣含量≤600mg/l的标准，本发明所述的专用聚合物覆膜的自悬浮支撑剂的破胶后残渣含量低，对地层危害小。以上所述仅为本发明创造的较佳实施例而已，并不用以限制本发明创造，凡在本发明创造的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明创造的保护范围之内。当前第1页12