本發(fā)明屬于石油壓裂技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法。
背景技術(shù)：
co2干法壓裂技術(shù)使用100％液態(tài)co2作為壓裂介質(zhì)，首先將支撐劑加壓降溫到液態(tài)co2的儲(chǔ)罐壓力和溫度，在專用混砂機(jī)內(nèi)與液態(tài)co2混合，然后用高壓壓裂泵泵入井筒進(jìn)行壓裂。co2干法壓裂面臨的主要問題是壓裂施工條件下液態(tài)co2黏度僅為0.02～0.16mpa·s，懸砂能力差，濾失量大，不利于壓裂造縫，甚至導(dǎo)致施工失敗。有研究者提出通過提高液態(tài)co2的泵送速度來(lái)提高其懸砂能力，然而，提高流速將大大增加施工過程中的摩阻損耗，從而提高對(duì)施工設(shè)備的耐壓要求，增加安全隱患；另外，液態(tài)co2進(jìn)入裂縫后，其流速將大幅度降低，在裂縫中湍流現(xiàn)象消失，攜砂能力急劇下降，導(dǎo)致在近井裂縫中形成砂堵，造成施工失敗。
另一種方法是使用增稠劑提高液態(tài)co2的黏度，然而，液態(tài)co2是一種非極性溶劑，僅與非極性溶質(zhì)良好互溶，溶質(zhì)分子之間沒有鍵合力，因而提黏十分困難。研究人員先后測(cè)試了苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物、氟化aot衍生物、12-羥基硬脂酸等多種聚合物對(duì)液態(tài)co2的黏度改性效果，僅苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物在加量5％的情況下將co2提黏超過100倍，但其成本高、黏度改性效果差。中國(guó)石油大學(xué)(北京)壓裂酸化實(shí)驗(yàn)室研發(fā)了一種高級(jí)脂肪酸酯作為液態(tài)co2的增稠劑，該增稠劑在加量0.25％～2.50％條件下，可將液態(tài)co2提黏17～184倍，大大提高了增黏效率。目前，該增稠劑已成功應(yīng)用于鄂爾多斯盆地長(zhǎng)慶氣田蘇東xx井液態(tài)co2壓裂施工現(xiàn)場(chǎng)，使用該增稠劑后液態(tài)co2懸砂性能良好且滿足現(xiàn)場(chǎng)壓裂施工要求。向壓裂液中添加可降解纖維也能少量增加液態(tài)co2的懸砂能力，降低摩阻，此外，研發(fā)新型超低密度支撐劑也是提升攜砂效果的可行之路。現(xiàn)階段應(yīng)用的低密度陶粒支撐劑密度小于1.45g/cm3，要滿足co2干法壓裂需求應(yīng)進(jìn)一步降低支撐劑的密度至1.0～1.3g/cm3。
雖然有以上提高co2干法壓裂攜砂效果的多種技術(shù)，但從現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用效果來(lái)看，液態(tài)co2攜砂效果仍不能滿足壓裂需求，目前co2干法壓裂加砂量仍不到15方，遠(yuǎn)小于常規(guī)水力壓裂，雖然取得一定壓裂效果，但仍有較大提升空間。同時(shí)，目前致密油氣、頁(yè)巖油氣等非常規(guī)油氣資源是能源接替的主要方向，該類儲(chǔ)層需要實(shí)施較大規(guī)模、排量的體積壓裂，由于co2干法壓裂施工規(guī)模受限，這已成為制約co2干法壓裂在該領(lǐng)域大面積推廣應(yīng)用的技術(shù)瓶頸。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的主要目的是針對(duì)目前液態(tài)co2稠化提粘困難，攜砂效果不能滿足壓裂需求，導(dǎo)致施工規(guī)模過小，壓裂效果難以保障等問題，為了彌補(bǔ)目前co2干法壓裂液攜砂能力的不足，進(jìn)一步提高液態(tài)co2攜砂效果，提升co2干法壓裂規(guī)模，保障壓裂效果，本發(fā)明提供了一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法。
本發(fā)明根據(jù)一些分子材料性質(zhì)相似相容，性質(zhì)互補(bǔ)，相互改性的機(jī)理，提供了一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括如下的實(shí)施步驟：
1)根據(jù)井況、壓裂工藝選取陶?；蚴⑸爸蝿?，并將陶?；蚴⑸爸蝿┑谋砻媲逑础⒏稍飩溆?；
2)使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)陶粒或石英砂支撐劑的表面進(jìn)行處理；
3)將液態(tài)co2稠化劑功能材料包覆在表面經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后的陶粒或石英砂支撐劑表面，干燥備用。
所述的步驟2)中使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)陶?；蚴⑸爸蝿┑谋砻孢M(jìn)行處理的方法為噴霧或混合攪拌的方式，所述的噴霧方式具體指將硅烷偶聯(lián)劑均勻噴敷于陶?；蚴⑸爸蝿┑谋砻妫凰龅幕旌蠑嚢璧姆绞骄唧w指在攪拌混合罐中先后加入陶?；蚴⑸爸蝿┖凸柰榕悸?lián)劑，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用。
所述的加入攪拌混合罐中的硅烷偶聯(lián)劑及陶?；蚴⑸爸蝿┑馁|(zhì)量百分比為(0.1-1):100。
所述的步驟3)將液態(tài)co2稠化劑功能材料包覆在表面經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后的陶?；蚴⑸爸蝿┍砻娴姆椒閲婌F或混合攪拌的方式，所述的噴霧方式具體指將液態(tài)co2稠化劑功能材料均勻噴敷于表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理的陶?；蚴⑸爸蝿┑谋砻妫凰龅幕旌蠑嚢璧姆绞骄唧w指在攪拌混合罐中先后加入陶?；蚴⑸爸蝿┖鸵簯B(tài)co2稠化劑功能材料，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用。
所述的液態(tài)co2稠化劑功能材料為脂肪酸甘油酯、苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物、氟化aot衍生物或12-羥基硬脂酸等中的一種。
所述的苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物的分子量為100萬(wàn)～1000萬(wàn)。
所述的步驟1)陶?；蚴⑸爸蝿┑牧綖?0/40目、40/70目。
所述的步驟2)硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，其化學(xué)通式為ysix3，式中，y為非水解基團(tuán)，包括鏈烯基以及末端帶有cl、nh2、sh、環(huán)氧、n3、(甲基)丙烯酰氧基、異氰酸酯基等官能團(tuán)的烴基，即碳官能基；x為可水解基團(tuán)，包括cl、ome、oet、oc2h4och3、osime3及oac等。
本發(fā)明的技術(shù)效果為：
1、利用支撐劑表面改性提升液態(tài)co2稠化劑功能材料的包覆效果，表面經(jīng)過處理的支撐劑更易與有機(jī)分子結(jié)合，將液態(tài)co2稠化劑功能材料采取噴霧或混合攪拌的方式包覆在表面經(jīng)過處理的支撐劑表面；包覆在支撐劑表面的稠化劑功能材料要與實(shí)際液態(tài)co2中的稠化劑一致，均為脂肪酸甘油酯、苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物、氟化aot衍生物或12-羥基硬脂酸等，以保證壓裂過程中支撐劑表面包覆的稠化劑與液態(tài)co2中的稠化劑相似相容，從而提高支撐劑自身懸浮性。
2、根據(jù)液態(tài)co2或超臨界co2性質(zhì)，使用液態(tài)co2稠化劑功能材料對(duì)支撐劑表面進(jìn)行包覆處理，使其能與二氧化碳?jí)毫岩狠^好配伍，同時(shí)具備表面改性降低摩阻功能，彌補(bǔ)目前co2干法壓裂液攜砂能力的不足，實(shí)際壓裂過程中將經(jīng)過液態(tài)co2稠化劑功能材料包覆的支撐劑和表面改性纖維材料裝入密閉混砂罐中，利用稠化劑和纖維協(xié)同作用，提升液體co2攜砂效果，提升co2干法壓裂施工規(guī)模，保障壓裂效果。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括如下的實(shí)施步驟：
1)根據(jù)井況、壓裂工藝選取陶粒或石英砂支撐劑，并將陶?；蚴⑸爸蝿┑谋砻媲逑?、干燥備用；
2)使用硅烷偶聯(lián)劑對(duì)陶粒或石英砂支撐劑的表面進(jìn)行處理；
3)將液態(tài)co2稠化劑功能材料包覆在表面經(jīng)過偶聯(lián)劑處理后的陶?；蚴⑸爸蝿┍砻妫稍飩溆?。
液態(tài)co2是一種非極性溶劑，僅與非極性溶質(zhì)良好互溶，溶質(zhì)分子之間沒有鍵合力，因而提黏十分困難，目前主要采用高級(jí)脂肪酸酯、苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物、氟化aot衍生物、12-羥基硬脂酸等作為液態(tài)co2的稠化劑進(jìn)行黏度改性，但黏度改性效果差，本發(fā)明根據(jù)液態(tài)co2或超臨界co2性質(zhì)，使用脂肪酸甘油酯、苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物、氟化aot衍生物或12-羥基硬脂酸等液態(tài)co2稠化劑功能材料對(duì)支撐劑表面進(jìn)行包覆處理，以保證壓裂過程中支撐劑表面包覆的液態(tài)co2稠化劑功能材料與液態(tài)co2中的稠化劑相似相容，從而提高支撐劑自身懸浮性，大大提高了增黏效率；同時(shí)具備表面改性降低摩阻功能，彌補(bǔ)目前co2干法壓裂液攜砂能力的不足，實(shí)際壓裂過程中將經(jīng)過液態(tài)co2稠化劑功能材料包覆的支撐劑和表面改性纖維材料裝入密閉混砂罐中，利用稠化劑和纖維協(xié)同作用，提升液體co2攜砂效果，提升co2干法壓裂施工規(guī)模，保障壓裂效果。
實(shí)施例2
在實(shí)施例1的基礎(chǔ)上，所述的陶粒支撐劑的粒徑為20/40目、40/70目，其選擇依據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)sy/t6302-1997《壓裂支撐劑充填層短期導(dǎo)流能力評(píng)價(jià)推薦方法》。
偶聯(lián)劑一般由兩部分組成：一部分是親無(wú)機(jī)基團(tuán)，可與無(wú)機(jī)填充劑或增強(qiáng)材料作用；另一部分是親有機(jī)基團(tuán)。按偶聯(lián)劑的化學(xué)結(jié)構(gòu)及組成分為有機(jī)鉻絡(luò)合物、硅烷類、鈦酸酯類和鋁酸化合物四大類，其中硅烷偶聯(lián)劑是一類在分子中同時(shí)含有兩種不同化學(xué)性質(zhì)基團(tuán)的有機(jī)硅化合物，其化學(xué)通式為ysix3，式中，y為非水解基團(tuán)，包括鏈烯基以及末端帶有cl、nh2、sh、環(huán)氧、n3、(甲基)丙烯酰氧基、異氰酸酯基等官能團(tuán)的烴基，即碳官能基；x為可水解基團(tuán)，包括cl、ome、oet、oc2h4och3、osime3及oac等，由于這一特殊結(jié)構(gòu)，在其分子中同時(shí)具有能和無(wú)機(jī)質(zhì)材料(如玻璃、硅砂、金屬等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)及與有機(jī)質(zhì)材料(合成樹脂等)化學(xué)結(jié)合的反應(yīng)基團(tuán)，可以用于表面處理。
本發(fā)明由以下技術(shù)措施實(shí)現(xiàn)：一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括：
步驟1)、根據(jù)具體井選取粒徑為20/40目、40/70目的陶粒或石英砂支撐劑，并將陶?；蚴⑸爸蝿┍砻媲逑?、干燥備用；
步驟2)、將硅烷偶聯(lián)劑均勻噴霧支撐劑表面，或在攪拌混合罐中先后加入陶粒或石英砂支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑，陶?；蚴⑸爸蝿┖凸柰榕悸?lián)劑的質(zhì)量百分比為(0.1-1):100，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用；
步驟3)、表面經(jīng)過處理的支撐劑更易與有機(jī)分子結(jié)合，采取噴霧或混合攪拌的方式，將液態(tài)co2稠化劑功能材料包覆在表面經(jīng)過硅烷偶聯(lián)劑處理后的陶?；蚴⑸爸蝿┍砻妫稍飩溆?。
所述的液態(tài)co2稠化劑功能材料與實(shí)際液態(tài)co2中的稠化劑一致，一般為高級(jí)脂肪酸酯、苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物、氟化aot衍生物或12-羥基硬脂酸等，以保證壓裂過程中支撐劑表面包覆的稠化劑與液態(tài)co2中的稠化劑相似相容，從而提高支撐劑自身的懸浮性。
實(shí)施例3
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括：
步驟1)、選取粒徑為20/40目的陶粒支撐劑，并將陶粒支撐劑表面清洗、干燥備用；
步驟2)、將硅烷偶聯(lián)劑均勻噴霧于陶粒或石英砂支撐劑表面；
步驟3)、將脂肪酸甘油酯均勻噴敷于經(jīng)過步驟2)處理后的陶粒支撐劑的表面，干燥備用。
實(shí)施例4
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括：
步驟1)、選取石英砂支撐劑，并將石英砂支撐劑表面清洗、干燥備用；
步驟2)、在攪拌混合罐中先后加入石英砂支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑，石英砂支撐劑和偶聯(lián)劑加入的質(zhì)量百分比為1:100，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用；
步驟3)、將分子量為100萬(wàn)的苯乙烯-氟化丙烯酸共聚物均勻噴敷于經(jīng)過步驟2)處理后的石英砂支撐劑的表面，干燥備用。
實(shí)施例5
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括：
步驟1)、選取粒徑為20/40目的陶粒支撐劑，并將陶粒支撐劑表面清洗、干燥備用；
步驟2)、在攪拌混合罐中先后加入陶粒支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑，陶粒支撐劑和硅烷偶聯(lián)劑加入的質(zhì)量百分比為0.1:100，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用；
步驟3)、在攪拌混合罐中先后加入經(jīng)過步驟2)處理后的陶粒支撐劑和12-羥基硬脂酸，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用。
實(shí)施例6
在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，本發(fā)明提供了一種co2干法壓裂功能材料包覆支撐劑的方法，包括：
步驟1)、選取粒徑為40/70目的陶粒支撐劑，并將陶粒支撐劑表面清洗、干燥備用；
步驟2)、將硅烷偶聯(lián)劑均勻噴霧于陶粒支撐劑表面；
步驟3)、在攪拌混合罐中先后加入經(jīng)過步驟2)處理后的陶粒支撐劑和氟化aot衍生物，保持?jǐn)嚢韫逌囟仍?0-100攝氏度，攪拌混合均勻后干燥備用。
上述實(shí)施例僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明作任何限制，凡是根據(jù)本發(fā)明技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以下實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、變更以及等效結(jié)構(gòu)變化，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍內(nèi)。