自悬浮支撑剂的制备方法及制备得到的支撑剂的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于石油、天然气及页岩气等流体矿产开采领域，具体涉及一种通过支撑 加强裂缝的支撑剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 支撑压裂法是采用压裂支撑剂压裂和支撑压裂，以改善裂缝导流能力的采油或采 天然气的方法。
[0003] 现有的支撑压裂技术中，主要包括使用支撑剂和压裂液(活性水、线性胶或者冻 胶)两部分，压裂液与支撑剂是两个独立的体系，压裂液高速流动，利用湍流悬浮支撑剂。常 用的支撑剂为石英砂或陶粒。然而当支撑剂到达裂缝后，由于流体流速的大幅下降，支撑剂 快速沉降于裂缝底部。另一方面，减阻水中使用的高分子化合物随同清水进入地层，减阻水 的粘度增大，返排的时候，消耗很大的泵功率，且不利于全部返排；部分留在地下的高分子 化合物堵住地层的孔，导致出油量下降、高分子化合物通过地层缝隙渗入地下水，造成水体 污染。
【发明内容】
[0004] 针对现有技术存在的不足之处，本发明的目的是提供一种自悬浮压裂支撑剂的制 备方法。
[0005] 本发明的另一个目的是提供所述制备方法制得的自悬浮压裂支撑剂。
[0006] 为实现上述目的，具体技术方案为：
[0007] -种自悬浮压裂支撑剂的制备方法，是在15-150°C条件下，将水溶性高分子材料 分散于骨料中制得；
[0008] 所述的水溶性高分子材料为遇水快速溶胀或溶解的有机材料，选自天然高分子材 料、人工合成高分子材料或半天然半人工合成的高分子材料，所述水溶性高分子材料的用 量为骨料用量的〇. 1~15wt%。
[0009] 所述骨料为具有承受裂缝闭合应力足够机械强度的固体颗粒的一种或多种，优选 地，所述骨料为石英砂、陶粒、金属颗粒、球状玻璃颗粒、烧结铝土矿、烧结氧化铝、烧结氧化 锆、合成树脂、覆膜砂、粉碎的果壳颗粒中的一种或多种；所述骨料的尺寸为6-200目（即 2. 8mm-Q. 075mm 之间）。
[0010] 其中金属颗粒优选硬度高的金属材质，例如，所述金属颗粒的材质为碳钢、不锈 钢、错合金、铁镍合金、铁猛合金中的一种或多种。
[0011] 优选地，所述的天然高分子材料选自植物胶、动物胶或微生物胶；所述植物胶为阿 拉伯胶、黄耆胶、槐豆胶、胍胶、田菁胶、大豆胶、中的一种或多种；所述的动物胶为骨胶、明 胶、干酪素、壳聚糖中的一种或多种；所述微生物胶选自黄原胶、结冷胶、（Gellan gum)、可 得然胶（Curdlan)中的一种或多种；
[0012] 所述人工合成的高分子材料包括缩合类和聚合类高分子材料；其中，缩合类高分 子材料选自聚胺树脂、氨基树脂和聚氨酯树脂中的一种或多种；聚合类高分子材料选自聚 丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚氧化乙烯、聚马来酸酐、聚季铵盐中的一种或多种；
[0013] 所述的半天然半人工合成的高分子材料包括改性淀粉、改性纤维素和改性植物 胶，具体选自羧甲基淀粉、羟甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤维素、羧乙基 淀粉、醋酸淀粉、羟甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的一种或多种。
[0014] 优选地，所述的制备方法，是在15-60°C条件下，将骨料分散于水溶性高分子材料 中制得；
[0015] 所述的水溶性高分子材料选自植物胶、动物胶或微生物胶中的一种，所述水溶性 高分子材料的用量为骨料用量的〇. 5_15wt%。
[0016] 进一步地，还包括干燥和筛分的步骤。
[0017] 或，所述的制备方法是在80_150°C条件下，将骨料分散于水溶性高分子材料中制 得；
[0018] 其中，所述的水溶性高分子材料选自聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚乙二醇、聚氧化乙 烯、聚马来酸酐、聚季铵盐、羧甲基淀粉、羟甲基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素、羟乙基纤 维素、羧乙基淀粉、醋酸淀粉、羟甲基瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、羧甲基羟丙基瓜尔胶中的一种 或多种；
[0019] 所述水溶性高分子的用量为骨料用量的0. l_15wt%。
[0020] 进一步地，所述制备方法是将骨料先升温至170-200°C，然后待骨料降温至 80-150°C，将骨料分散于水溶性高分子材料中。
[0021] 本发明所述的制备方法制备得到的自悬浮支撑剂。
[0022] 本发明还提出的制备得到的自悬浮支撑剂在石油、天然气及页岩气等流体矿产开 采中的应用。
[0023] 具体地，所述应用是将本发明提出的自悬浮支撑剂按照与水的重量比例1:3-8混 合，搅拌后通入矿藏中，起到支撑压裂的作用。所述水指清水，选自自来水或地表水、地下 水。没有添加化学品。
[0024] 本发明的有益效果在于：
[0025] 通过对原料和工艺条件的优化选择，突破性地获得简便有效的包覆高分子材料支 撑剂的制备工艺，而且降低了材料成本，使用的包覆材料不会对环境造成污染；
[0026] 本发明提出的自悬浮压裂支撑剂无需使用添加了有机高分子且成本昂贵的压裂 液进行压裂，而直接使用随处可得的天然水进行压裂即可，因此，减小了污染，降低了成本。
[0027] 本发明提出的自悬浮压裂支撑剂在清水中悬浮时间长，能够更好的满足采油的需 要。本发明提出的自悬浮压裂支撑剂能降低压裂液的摩阻，使得应用本发明的压裂支撑体 系与现有的压裂液具有基本相同的性能，易输送，易返排。
【具体实施方式】
[0028] 以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。
[0029] 实施例1
[0030] 1)以石英砂(河砂)为原料，经擦洗、120°C 5h烘干后，砂中完全不含水，筛选20-40 目的石英砂1000 g为骨料；
[0031] 2)室温下加入胍胶(室温下粘度150mPa. S) 8g。搅拌均匀。干燥冷却后，筛分。
[0032] 筛分后得到的支撑剂为粒径20-40目的颗粒（比骨料粒径稍大)，骨料表面包覆、或 部分包覆有胍胶高分子材料。
[0033] 实施例2
[0034] 1)取40-70目Ikg石英砂(河砂）作为骨料，备用；
[0035] 2)室温下加入黄原胶IOg (室温下粘度2000mPa. S)，均匀混合。
[0036] 3)冷却后筛分，即得。
[0037] 实施例3
[0038] 1)取30-50目Ikg石英砂(风积砂）作为骨料，备用；
[0039] 2)先将石英砂加热至200°C，当骨料温度自然降至130°C时，将羧甲基羟丙基胍胶 5g配制成20%的水溶液，加入骨料并均匀混合；
[0040] 3)干燥后、筛分，即得。
[0041] 对比例1
[0042] 支撑剂：石英砂，粒度20-40目。
[0043] 在天然水(没有添加化学品）中的沉降实验。
[0044] 表1天然水中实施例1-3、对比例1支撑剂的沉降速度
[0046] 实施例4
[0047] 1)取30-50目Ikg陶粒作为骨料，备用；
[0048] 2)加热至200°C，当温度降至140°C时，加入5g阴离子型聚丙烯酰胺的50%水溶 液，均匀混合；
[0049] 3)将上述步骤2)中的混合物干燥筛分，即得。
[0050] 实施例5
[0051] 1)取40-70目Ikg陶粒作为骨料，备用；
[0052] 2)加热至200°C，当骨料温度自然降至140°C时，加入IOg羧甲基纤维素的50%水 溶液，均匀混合；
[0053] 3)将上述步骤（2)中的混合物干燥、筛分，即得。
[0054] 对比例2
[0055] 支撑剂：以20-40目陶粒为支撑剂。
[0056] 表2天然水中实施例4、5、对比例2支撑剂的沉降速度
[0058] 实施例6
[0059] I)取30-50目Ikg覆膜砂(按照专利CN1274626A实施例1的方法制造)作为骨料， 备用；
[0060] 2)加热至200°C，当温度降至130°C时，加入5g阴离子型聚丙烯酰胺(分子量300 万）的50%水溶液,均匀混合；
[0061] 3)将上述步骤2)中的混合物干燥、筛分，即得。
[0062] 实施例7
[0063] 1)取70-140目Ikg玻璃微球作为骨料，备用；
[0064] 2)加热至200°C，当温度自然降至140°C时，加入IOg羧甲基羟丙基胍胶的30%水 溶液，均匀混合；
[0065] 3)将上述步骤2)中的混合物干燥、筛分，即得。
[0066] 实施例8
[0067] 1)取40-70目Ikg粉碎的核桃壳作为骨料，备用