本發明涉及一種高強覆膜石油壓裂支撐劑,屬石油助劑領域。
背景技術:
石油支撐劑又叫石油壓裂支撐劑。在石油天然氣深井開采時,高閉合壓力低滲透性礦床經壓裂處理后,使含油氣巖層裂開,油氣從裂縫形成的通道中匯集而出,此時需要流體注入巖石基層,以超過地層破裂強度的壓力,使井筒周圍巖層產生裂縫,形成一個具有高層流能力的通道,為保持壓裂后形成的裂縫開啟,油氣產物能順暢通過,用石油支撐劑隨同高壓溶液進入地層充填在巖層裂隙中,起到支撐裂隙,不因應力釋放而閉合的作用,從而保持高導流能力,使油氣暢通,增加產量。
近幾年,隨著國內石油壓裂支撐劑生產的發展,支撐劑已經不在局限于石英砂和陶粒這兩種常規類型。各種各樣的支撐劑紛紛涌現出來,例如覆膜支撐劑,可固結支撐劑以及選擇性透油阻水支撐劑等。但其共同缺點是,強度較低,成本較高,在低油價時代限制了其推廣應用。目前急需研發成本低、高強度,適合規模化應用的石油壓裂支撐劑。
技術實現要素:
針對現有技術存在的缺點,本發明目的在于提供一種成本低、高強度,適合規模化應用的石油壓裂支撐劑。
為實現本發明目的,本發明廢物利用,采用造紙黑液生產的改性木質素醛樹脂作為粘結劑,對石油壓裂支撐劑配方進行了篩選試驗。
具體技術方案如下:
所述高強覆膜石油支撐劑為涂有樹脂涂層和固化劑的陶粒顆粒,其中所述樹脂涂層選:改性木質素醛樹脂和以下一種或兩種高分子粘合劑:酚醛樹脂,環氧樹脂,脲醛樹脂或聚乙烯吡咯烷酮等。
所述固化劑選:烏洛托品、乙二胺、三乙烯四胺、間苯二胺、多異氰酸酯、鄰苯二甲酸酐,順丁烯二酸酐等。
樹脂用量為陶粒重量的1%-10%,固化劑用量為樹脂重量的10%-30%。
陶粒顆粒選 20-40目。
其制備方法如下:
(1)將陶粒加熱至250-310℃后,倒入混砂機中,當陶粒的溫度達到200-250℃時,加入混合均勻的樹脂,攪拌均勻;
(2) 向上述混合物中加入固化劑,攪拌至充分固化。
本發明優點:1、采用造紙黑液生產的改性木質素醛樹脂作為粘結劑,廢物利用,不僅有利于環保,而且降低了石油壓裂支撐劑成本。2、制備的石油壓裂支撐劑強度高,適合規模化推廣應用。
具體實施方式
為對本發明進行更好地說明,舉實施例如下:
實施例1
1)稱取2kg改性木質素醛樹脂、1kg脲醛樹脂和1kg酚醛樹脂,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至270℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到250℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入0.8kg烏洛托品,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
實施例2
1)稱取3kg酚醛樹脂和2kg改性木質素醛樹脂,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至310℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到220℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入0.75kg烏洛托品,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
實施例3
1)稱取1kg脲醛樹脂和1kg改性木質素醛樹脂,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至270℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到230℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入0.2kg間苯二胺,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
實施例4
1)稱取2kg改性木質素醛樹脂、1kg脲醛樹脂和2kg環氧樹脂,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至270℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到250℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入1.0kg乙二胺,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
實施例5
1)稱取3kg改性木質素醛樹脂、1.5kg脲醛樹脂和1.5kg環氧樹脂,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至270℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到250℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入1.8kg順丁烯二酸酐,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
實施例6
1)稱取1.5kg改性木質素醛樹脂和1.5kg環氧樹脂,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至270℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到250℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入0.6kg多異氰酸酯,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
實施例7
1)稱取1.5kg改性木質素醛樹脂和1.5kg聚乙烯吡咯烷酮,利用混料機混合均勻。
2) 將100kg20/40目陶粒加熱至270℃后,倒入混砂機中;
3) 當陶粒的溫度達到250℃時,加入步驟(1)中混合均勻的樹脂混合物,攪拌均勻;
4) 向上述混合物中加入0.8kg順丁烯二酸酐,攪拌至充分固化,制得高強覆膜支撐劑。
支撐劑性能測試:
利用行標《SY/T5108-2014水力壓裂和礫石充填作業用支撐劑性能測試方法》測試本發明混制的支撐劑69MPa的破碎率,結果列于表1。
表1 支撐劑的破碎率
從表中可以看出,在最優配方條件下,水力壓裂破碎率低于0.3%,最高的也低于1.5%。另外,即便在高于現有部頒標準以外的極限條件下,例如在86Mpa條件下測試,較好配方的破碎率仍然低于1%。而現有市售高強度產品,在同樣標準條件下破碎率在2-4%的范圍內。