一种制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉碎造粒工艺的制作方法

本发明属油气增产技术领域，具体涉及一种制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉碎造粒工艺。

背景技术：

自悬浮支撑剂综合了传统压裂液和支撑剂的特性，在油气田水力压裂改造的过程中，采用自悬浮支撑剂代替传统压裂支撑剂，利用清水代替传统压裂液，实现压裂增产。相对传统支撑剂,其具有的优点主要为不需要增稠剂、降阻剂，能够大幅降低压裂工程施工成本；水化层在2℃～193℃稳定膨胀，耐温性好；每个支撑剂颗粒遇水膨胀，体积密度遇水后从2.4g/cm³降低到1.3g/cm³，密度低；外水凝胶层在混砂、泵入、微裂缝过程中剪切稳定；121℃～176℃范围内，清水压裂液体粘度在25～900cps不等，运移能力是普通支撑剂3倍；清水压裂施工可降低设备泵压需求，不会形成砂堵；无需添加交联剂，无需使用传统压裂液作为携砂液，裂缝尖端支撑面积更大，获得相比传统压裂更高的压裂效率和产量；不需要大型混配车，不需要配液灌，分为泵入混砂车和低压管汇两部分；实现完全实时混配，携砂液为支撑剂和水一起泵入混砂车；应用范围广，常规油气井、非常规油气井都可以应用该压裂施工方法；泵入的压裂液增稠剂含量少，储层伤害小。

在制备自悬浮支撑剂过程中，聚合单体浓度、加砂量影响覆膜厚度，粉碎机的工作时间、转速、刀片与底盘之间的间隙，将影响制备自悬浮支撑剂粒径的大小。通过胶体磨剪切力、螺旋冲击力、高频振动、摩擦力等多重物理作用下，聚合物被研磨破碎和分散，形成粒径可控的分散体系。支撑剂通过改性后也能作为油藏深部调驱转向剂，使其具有封堵水驱高渗层的调驱功能。因此，控制粒径造粒生产出的自悬浮支撑剂，具有环境友好、适应水力压力造缝不同缝宽的需求，还具有调驱功能特征，从而提高了自悬浮支撑剂市场应用的经济效益。

技术实现要素：

针对制备自悬浮支撑剂过程中工艺的不足，本发明的目的是提供一种制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉碎造粒工艺。具体技术方案如下：

一种制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉碎造粒工艺，是制备过程中加砂量提高到聚合物单体的8～15倍以降低废料质量，调节单体比例控制支撑剂覆膜厚度，调节粉碎机的转速、粉碎时间、刀片间隙控制自悬浮支撑剂粒径为20～40目/30～50目/40～70目。采用筛分方式(工业条件下采取旋风分离器)分离聚合物与自悬浮支撑剂，分离后的废料聚合物使用胶体磨，在剪切力、螺旋冲击力、高频振动、摩擦力等多重物理作用下，聚合物被研磨破碎，分散，形成粒径可控的分散体系。

所述的制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉粹造粒工艺，其特征在于控制自悬浮支撑剂粒径的粉碎机转速1000～10000rpm，粉碎时间0～2min，刀片间隙0.5～1.5cm。通过改变单一变量，得到三个粉碎机转速、粉碎时间、粉碎机刀片与物料底盘距离与支撑剂粒径大小的关系。

所述的制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉粹造粒工艺，其特征在于筛孔尺寸20～40目为425～800μm；30～50目为300～600μm；40-70目为212～425μm。

所述的制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉粹造粒工艺，其特征在于为自悬浮支撑剂制备过程中，控制覆膜厚度单体比例加量分别为10％、15％、20％、25％、30％，烘干造粒粉碎后测定得到的支撑剂经振动筛筛析后在目标目数筛网间的百分比。

所述的制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉粹造粒工艺，其特征在于实验室采取筛析法分离水膨体与自悬浮支撑剂，水膨体为上筛细料，自悬浮支撑剂为下筛物料。工业上采取旋风分离法，根据密度分异收集废料聚合物，得到的废料使用胶体磨进行研磨。

所述的制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉粹造粒工艺，其特征在于胶体磨为卧式胶体磨或立式胶体磨。通过改变单一变量，得到变量粉碎机转速、粉碎时间与聚合物废料粒径大小的曲线。

所述的制备自悬浮支撑剂的控制粒径粉粹造粒工艺，其特征在于考察不同粒径2.0μm、3.0μm、5.0μm以及9.0μm的聚合物废料在一系列不同渗透率填砂管中的注入能力与封堵能力，进而得到废料聚合物粒径与地层渗透率的匹配性关系。

附图说明

图1：自悬浮支撑剂落在20/40目筛网百分比随粉碎机转速变化

图2：自悬浮支撑剂落在20/40目筛网百分比随粉碎时间变化

图3：自悬浮支撑剂落在20/40目筛网百分比随刀片距底盘距离变化

图4：自悬浮支撑剂在目标目数筛网间的百分比随单体比例变化

图5：废料粒径大小与胶体磨转速关系

图6：废料粒径大小与胶体磨剪切时间关系

图7：高、低渗管在注入废料聚合物前后的分流量数据图

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利的具体实施作进一步描述。

实施例1：

调节粉碎机的转速，剪切时间为15s，刀片与粉碎机底盘距离为1cm，自悬浮支撑剂落在20/40目筛网百分比。(图1)

实施例2：

调节粉碎机粉碎时间，保持转速为4000rpm，刀片与粉碎机底盘距离为1cm，自悬浮支撑剂落在20/40目筛网百分比。(图2)

实施例3：

调节粉碎机刀片与粉碎机底盘距离，控制粉碎时间9s，保持转速为4000rpm，自悬浮支撑剂落在20/40目筛网百分比。(图3)

实施例4：

控制粉碎时间9s，保持转速为4000rpm，刀片与粉碎机底盘距离为1cm，覆膜厚度单体比例加量分别为10％、15％、20％、25％、30％，自悬浮支撑剂经振动筛筛析后在目标目数筛网间的百分比。(图4)

实施例5：

通过改变胶体磨在废料处理过程中的参数大小，选取转速为变量。控制胶体磨工作时间为5min，废料粒径大小与转速关系。(图5)

实施例6：

通过改变胶体磨在废料处理过程中的参数大小，选取工作时间为变量。控制胶体磨工作时间为5min，废料粒径大小与转速关系。(图6)

实施例7：

考察不同粒径2.0μm、3.0μm、5.0μm以及9.0μm的聚合物废料在一系列不同渗透率填砂管中的注入能力与封堵能力，为了保证冻胶分散体具有良好的注入性和封堵效果，认为封堵率大于85％的地层渗透率满足该粒径的适应性，进而得到废料聚合物粒径与地层渗透率的匹配性关系。

表1不同粒径废料聚合物在不同渗透率条件下的封堵效果

实施例8：

通过双填砂管物理模拟实验，即高渗管和低渗管用来模拟非均质地层，对废料聚合物的剖面改善能力进行测定。得到聚合物废料剖面改善性能。(图7)

表2高、低渗管在注入废料聚合物前后的分流量数据表