含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂及其应用和制备方法技术

本发明专利技术公开了一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂及其应用和制备方法。将本发明专利技术的膨胀材料组合物包覆于支撑剂本体上，膨胀材料组合物在水中可以快速溶胀，在支撑剂颗粒外表面形成稳固的水化层，降低了支撑剂颗粒的相对密度，组合物中的少量有机分子可以伸展于水中，增加水的粘度，这也有利于支撑剂颗粒在水中的悬浮。同时，本发明专利技术的自悬浮支撑剂可以以水作为压裂液，无需配置压裂液，操作方便，设备简单，避免了使用有机溶剂，也可以降低压裂液的粘度，降低压裂液的输送难度，并且压裂液中无需额外添加高分子化合物，避免了高分子化合物随着压裂液进入地下，堵塞油气开采孔隙，也减少了高分子化合物对地层环境的污染。

Expansion material containing polyacrylamide and self suspension proppant and application and preparation method thereof

The invention discloses an expansion material containing polyacrylamide and a self suspension proppant and an application thereof and a preparation method thereof. The expansion material composition of the invention is coated on the proppant body, expansion material composition can be fast swelling in water, the surface is formed in the proppant particles outside the solid water layer, reduced the relative density of proppant particles, small organic molecules in the composition can be extended in water, increase the viscosity of water, which is suspended particles in water to support agent. At the same time, the invention of the self suspended proppant with water as fracturing fluid, fracturing fluid without configuration, convenient operation, simple equipment, avoid the use of organic solvents, can also reduce the viscosity of fracturing fluid, reduce the difficulty of conveying fracturing fluid, fracturing and without additional added polymer solution, polymer with the fracturing fluid into the underground to avoid clogging, the exploitation of oil and gas pore, also reduces the pollution of the environment of polymer formation.

【技术实现步骤摘要】
含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂及其应用和制备方法
本专利技术涉及流体矿开采领域，具体地，涉及一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂及其应用和制备方法。
技术介绍
在石油、天然气等流体矿的开采过程中常需要借助压裂技术，即利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法，所以又称水力压裂。水力压裂就是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂颗粒的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。再接着注入顶替液，将井筒的携砂液全部顶替进入裂缝，用支撑剂将裂缝支撑起来。最后，注入的高粘度压裂液会自动降解排出井筒之外，在油层中留下一条或多条长、宽、高不等的裂缝，使油层与井筒之间建立起一条新的流体通道。压裂之后，油气井的产量一般会大幅度增长。现有的支撑剂-压裂液体系中，为了防止支撑剂颗粒沉降，通常需要高粘度压裂流体来使颗粒悬浮，这种压裂液通常通过加入水溶性的聚合物作为增稠剂来增加流体的粘度。但是这种压裂作业中需要专门的配液操作和设备，同时将高粘度的压裂液送入地下的指定位置以及返排时消耗的泵功率较大，且压裂液中使用的高分子化合物随同压裂液进入地层，部分留在地下的高分子化合物会堵住地层的孔隙，导致出油量下降并且会造成地层的污染。专利技术内容本专利技术的目的是提供一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物及自悬浮支撑剂及其应用和制备方法，将该膨胀材料组合物可以应用于制备相对密度低的、可以在清水中悬浮的自悬浮支撑剂，以解决现有技术中需要高粘度压裂流体来悬浮支撑剂颗粒，而高粘度的压裂液造成压裂液输送困难的技术问题，同时可以解决压裂液中添加的高分子化合物堵塞出油孔隙并且对地层造成污染的技术问题。为了实现上述目的，本专利技术提供一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物，该膨胀材料组合物含有聚丙烯酰胺和天然高分子材料，其中，相对于100重量份的聚丙烯酰胺，所述天然高分子材料的含量为1-15重量份，且所述天然高分子材料为植物胶类高分子材料和/或动物胶类高分子材料。本专利技术还提供一种自悬浮支撑剂，该自悬浮支撑剂包括支撑剂本体及包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上的水溶性膨胀材料层，所述水溶性膨胀材料层通过粘结剂和固化剂使上述的膨胀材料组合物粘结并包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上，相对于100重量份的支撑剂本体，所述粘结剂的用量为0.6-12重量份，所述固化剂的用量为0.006-1.2重量份，所述膨胀材料组合物的用量为0.6-12重量份。本专利技术还提供上述自悬浮支撑剂的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将支撑剂本体和粘结剂及固化剂在第一温度下分散混合均匀，得到粘附有粘结剂和/或固化剂的颗粒状骨料，其中，相对于100重量份的支撑剂本体，所述粘结剂的用量为0.6-12重量份，所述固化剂的用量为0.006-1.2重量份；(2)使所述颗粒状骨料和膨胀材料组合物在第二温度下分散混合均匀以使所述膨胀材料组合物包覆在所述颗粒状骨料上，得到颗粒状的自悬浮支撑剂，其中，相对于100重量份的支撑剂本体，所述膨胀材料组合物的用量为0.6-12重量份。本专利技术还提供上述自悬浮支撑剂在流体矿开采方面的应用。通过上述技术方案，将膨胀材料组合物包覆于支撑剂本体表面，膨胀材料组合物在水中可以快速溶胀，在支撑剂颗粒外表面形成稳固的水化层，降低了自悬浮支撑剂颗粒的相对密度，膨胀材料组合物中的少量有机分子可以伸展于水中，增加水的粘度，这也有利于自悬浮支撑剂颗粒在水中的悬浮。同时，本专利技术的自悬浮支撑剂可以以水作为压裂液，无需配置压裂液，操作方便，设备简单，避免了使用有机溶剂，也可以降低压裂液的粘度，降低压裂液的输送难度，并且压裂液中无需额外添加高分子化合物，避免了高分子化合物随着压裂液进入地下，堵塞油气开采孔隙，也减少了高分子化合物对地层环境的污染。本专利技术的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。具体实施方式以下对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。本专利技术提供一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物，该膨胀材料组合物含有聚丙烯酰胺和天然高分子材料，其中，相对于100重量份的聚丙烯酰胺，所述天然高分子材料的含量为1-15重量份，且所述天然高分子材料为植物胶类高分子材料和/或动物胶类高分子材料。将本专利技术的膨胀材料组合物包覆于支撑剂本体表面，膨胀材料组合物在水中可以快速溶胀，在支撑剂颗粒外表面形成稳固的水化层，降低了自悬浮支撑剂颗粒的相对密度，膨胀材料组合物中的少量有机分子可以伸展于水中，增加水的粘度，这也有利于自悬浮支撑剂颗粒在水中的悬浮。同时，本专利技术的自悬浮支撑剂可以以水作为压裂液，无需配置压裂液，操作方便，设备简单，避免了使用有机溶剂，也可以降低压裂液的粘度，降低压裂液的输送难度，并且压裂液中无需额外添加高分子化合物，避免了高分子化合物随着压裂液进入地下，堵塞油气开采孔隙，也减少了高分子化合物对地层环境的污染。根据本专利技术，聚丙烯酰胺的含义为本领域技术人员所熟知，为水溶性聚合物，具有如式(1)所示的结构式，其中，n的取值没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，例如n可以为1-106的整数。聚丙烯酰胺的分子中含有大量亲水的极性基团，在水中溶胀性能好，有利于膨胀材料组合物在水中快速溶胀，并且聚丙烯酰胺中的极性基团可以延伸于水中，帮助稳定形成的水化层，以进一步使支撑剂颗粒悬浮于水中。根据本专利技术，聚丙烯酰胺的重均分子量可以在很大范围内变化，例如可以为50-5000万，优选情况下，聚丙烯酰胺的重均分子量可以为300-2000万，重均分子量在上述范围内的聚丙烯酰胺在水中具有适宜的溶解性，使得组成的膨胀材料组合物具有适宜的溶胀特性，在水中可以形成具有适宜密度的水化层，从而降低支撑剂颗粒的整体密度，使其悬浮于水面上。根据本专利技术，聚丙烯酰胺的种类没有特别的要求，可以为本领域技术人员所熟知的，可以为选自阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺和两性离子型聚丙烯酰胺中的一种或几种。优选情况下，聚丙烯酰胺可以为阴离子型聚丙烯酰胺。阴离子型聚丙烯酰胺可以更好地在水中溶胀，提高了膨胀材料组合物的溶解性，可以使得用膨胀材料组合物制备的自悬浮支撑剂具备更好的自悬浮能力。符合上述条件的聚丙烯酰胺可以通过商购得到，例如，瑞士汽巴公司生产的Zetag8125(7650)牌号的聚丙烯酰胺，美国氰胺公司的CYANATROL950、940，美国陶氏化学生产的Pusher700的聚丙烯酰胺等。根据本专利技术，天然高分子材料可以为植物胶类高分子材料和/或动物胶类高分子材料。其中，具体地，植物胶类高分子材料可以优选为阿拉伯胶、黄芪胶、槐豆胶和大豆胶中的一种或几种；动物胶类高分子材料可以优选为骨胶、明胶和干酪素中的一种或几种。上述种类的天然高分子材料可以与聚丙烯酰胺组成膨胀材料组本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物，其特征在于，该膨胀材料组合物含有聚丙烯酰胺和天然高分子材料，其中，相对于100重量份的聚丙烯酰胺，所述天然高分子材料的含量为1‑15重量份，且所述天然高分子材料为植物胶类高分子材料和/或动物胶类高分子材料。

【技术特征摘要】
1.一种含聚丙烯酰胺的膨胀材料组合物，其特征在于，该膨胀材料组合物含有聚丙烯酰胺和天然高分子材料，其中，相对于100重量份的聚丙烯酰胺，所述天然高分子材料的含量为1-15重量份，且所述天然高分子材料为植物胶类高分子材料和/或动物胶类高分子材料。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺的重均分子量为300-2200万。3.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为选自阴离子型聚丙烯酰胺、阳离子型聚丙烯酰胺、非离子型聚丙烯酰胺和两性离子型聚丙烯酰胺中的一种或几种。4.据权利要求3所述的组合物，其特征在于，所述聚丙烯酰胺为阴离子型聚丙烯酰胺。5.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述植物胶类高分子材料为选自阿拉伯胶、黄芪胶、槐豆胶和大豆胶中的一种或几种；所述动物胶类高分子材料为选自骨胶、明胶和干酪素中的一种或几种。6.一种自悬浮支撑剂，其特征在于，该自悬浮支撑剂包括支撑剂本体及包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上的水溶性膨胀材料层，所述水溶性膨胀材料层通过粘结剂和固化剂使权利要求1-5中任意一项所述的膨胀材料组合物粘结并包覆或部分包覆在所述支撑剂本体上，相对于100重量份的支撑剂本体，所述粘结剂的用量为0.6-12重量份，所述固化剂的用量为0.006-1.2重量份，所述膨胀材料组合物的用量为0.6-12重量份。7.根据权利要求6所述的自悬浮支撑剂，其特征在于，所述支撑剂本体为骨料和/或预覆膜骨料。8.根据权利要求7所述的自悬浮支撑剂，其中，所述骨料为选自石英砂、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、合成树脂和粉碎的果壳颗粒中的一种或几种。9.根据权利要求7所述的自悬浮支...

【专利技术属性】
技术研发人员：秦升益，王中学，
申请(专利权)人：北京仁创科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11