本發(fā)明涉及油田開發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，特別是油水井壓裂支撐劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種制備自懸浮陶粒的新方法。
背景技術(shù)：
水力壓裂是目前國(guó)內(nèi)外低滲透油藏提高原油采收率的關(guān)鍵技術(shù)之一。水力壓裂是指通過地面高壓泵組，以遠(yuǎn)超過地層最大吸液能力的排量將具有一定黏度的壓裂液擠入井中，隨即在井底憋起高壓。當(dāng)此壓力超過井壁附近地層的破裂壓力及周圍巖石的最大抗張強(qiáng)度后，就會(huì)在井底附近地層中產(chǎn)生大小不一的裂縫。繼續(xù)向井中擠入攜帶支撐劑的壓裂液，裂縫在強(qiáng)大的壓力下繼續(xù)向前延伸并在縫中填入支撐劑。待停泵后，壓裂液在破膠劑的作用下快速破膠并返排至地面，而支撐劑繼續(xù)留在縫中，這樣就可在地層中形成一條或多條具有一定高度、長(zhǎng)度、寬度，同時(shí)具有高導(dǎo)流能力的支撐裂縫。該支撐裂縫具備較高的滲透能力，可顯著提高油層的導(dǎo)流能力，使原油順利地通入生產(chǎn)井，從而達(dá)到油井增產(chǎn)的目的。
目前常用的石油壓裂支撐劑有：石英砂、燒結(jié)剛玉制品和陶粒。其中陶粒支撐劑具有原材料來源廣泛，制品強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，近年來成為油田領(lǐng)域常規(guī)使用的壓裂支撐劑。考慮到陶粒較大的體積密度(一般大于1.6g/cm3)，所以在壓裂施工過程中需在壓裂液中加入高濃度的增稠劑(如胍膠、纖維素等水溶性高分子)來增加其自身的黏彈性從而有效懸浮并攜帶支撐劑。然而加入高濃度增稠劑會(huì)帶來壓裂成本高、儲(chǔ)層傷害嚴(yán)重等問題。
若能將傳統(tǒng)壓裂陶粒制備成自懸浮的陶粒，則在壓裂施工過程中，無需在壓裂液中添加增稠劑，可用清水代替?zhèn)鹘y(tǒng)高黏度壓裂液，進(jìn)而省去常規(guī)壓裂的配液過程和設(shè)備。同時(shí)，增稠劑的去除也將顯著降低壓裂對(duì)儲(chǔ)層的傷害以及壓裂成本。
近年來，常用酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂等聚合物包覆陶粒的方法制得自懸浮覆膜陶粒成品，然而將上述方法制得的自懸浮陶粒注入地層后，在地層巨大的閉合壓力下，陶粒表面的樹脂會(huì)互相粘連成堅(jiān)硬的樹脂塊，進(jìn)而堵塞支撐裂縫，影響油層的導(dǎo)流能力，導(dǎo)致原油難以順利通入生產(chǎn)井，原油采收率也隨之降低。
因此，選擇更有效的方法將陶粒制備成在清水中可自懸浮的陶粒，從而提高其在油田壓裂方面的應(yīng)用具有極重要的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明因此而來。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種制備自懸浮陶粒的新方法，制得的自懸浮陶?？蓱腋》稚⒂谇逅校瑫r(shí)可解決現(xiàn)有自懸浮支撐劑在油田壓裂施工時(shí)容易堵塞支撐裂縫的問題。
針對(duì)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是：
一種制備自懸浮陶粒的新方法，包括以下步驟：
(1)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第一反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯；
(2)在冰浴條件下往第一反應(yīng)器中緩慢加入十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸，在78～80℃條件下恒速攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到初產(chǎn)物A；
(3)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第二反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇，然后加入初產(chǎn)物A，高速攪拌分散一段時(shí)間，加入一定質(zhì)量的陶粒，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，乙醇洗兩遍后收樣。
在其中的一些實(shí)施方式中，所述陶粒、十八醇、硬脂酸、十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60、乙醇、乙酸丁酯、丙酮、二甲苯、去離子水分別占投料總重量的10％～13％、0.1％～0.3％、0.3％～0.6％、0.5％～0.8％、0.3％～0.6％、0.1％～0.3％、0.1％～0.3％、0.3％～0.6％、9％～12％、4％～6％、9％～12％、53.5％～66.3％。
在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(2)中攪拌速度為100～150r/min，反應(yīng)時(shí)間為4～5h。
在其中的一些實(shí)施方式中，所述步驟(3)中攪拌速度為9000～10000r/min，加入陶粒前反應(yīng)時(shí)間為10～12min，加入陶粒后反應(yīng)時(shí)間為0.5～1h。
相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)中的方案，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：
采用本發(fā)明的技術(shù)方案，制備工藝簡(jiǎn)單易操作，在陶粒表面包覆疏水長(zhǎng)鏈制得自懸浮陶粒，在清水中具有良好的懸浮分散性，同時(shí)可使裂縫處保持高的導(dǎo)流能力，防止裂縫堵塞，成本較低。
附圖說明
圖1a-c為本發(fā)明實(shí)施例1制得的自懸浮陶粒在水中的懸浮分散照片。
圖1d-f為本發(fā)明未經(jīng)處理的陶粒在水中的分散照片。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)上述方案做進(jìn)一步說明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例是用于說明本發(fā)明而不限于限制本發(fā)明的范圍。實(shí)施例中采用的實(shí)施條件可以根據(jù)具體廠家的條件做進(jìn)一步調(diào)整，未注明的實(shí)施條件通常為常規(guī)實(shí)驗(yàn)中的條件。
實(shí)施例1：
(1)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第一反應(yīng)器中加入二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯，二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯分別占投料總重量的9％、4％、0.1％、9％；
(2)在冰浴條件下往第一反應(yīng)器中緩慢加入十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸，十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸分別占投料總重量的0.5％、0.3％、0.3％，在78～80℃條件下恒速攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到初產(chǎn)物A；
(3)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第二反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇，去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇分別占投料總量的66.3％、0.1％、0.1％、0.3％，然后加入初產(chǎn)物A，高速攪拌分散一段時(shí)間，加入投料總重量10％的陶粒，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，乙醇洗兩遍后收樣。
圖1a-c為本發(fā)明實(shí)施例1制得的自懸浮陶粒在水中的懸浮分散照片，可知陶粒加入水中可懸浮分散于水表面。
圖1d-f為本發(fā)明未經(jīng)處理的陶粒在水中的分散照片，未經(jīng)處理的陶粒加入水中迅速沉淀于燒杯底部。
實(shí)施例2：
(1)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第一反應(yīng)器中加入二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯，二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯分別占投料總重量的12％、6％、0.3％、12％；
(2)在冰浴條件下往第一反應(yīng)器中緩慢加入十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸，十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸分別占投料總重量的0.8％、0.6％、0.6％，在78～80℃條件下恒速攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到初產(chǎn)物A；
(3)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第二反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇，去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇分別占投料總量的53.5％、0.3％、0.3％、0.6％，然后加入初產(chǎn)物A，高速攪拌分散一段時(shí)間，加入投料總重量13％的陶粒，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，乙醇洗兩遍后收樣。
實(shí)施例3：
(1)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第一反應(yīng)器中加入二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯，二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯分別占投料總重量的11％、4％、0.2％、11％；
(2)在冰浴條件下往第一反應(yīng)器中緩慢加入十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸，十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸分別占投料總重量的0.6％、0.5％、0.3％，在78～80℃條件下恒速攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到初產(chǎn)物A；
(3)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第二反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇，去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇分別占投料總量的60.6％、0.1％、0.2％、0.5％，然后加入初產(chǎn)物A，高速攪拌分散一段時(shí)間，加入投料總重量11％的陶粒，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，乙醇洗兩遍后收樣。
實(shí)施例4
(1)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第一反應(yīng)器中加入二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯，二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯分別占投料總重量的10％、5％、0.3％、10％；
(2)在冰浴條件下往第一反應(yīng)器中緩慢加入十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸，十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸分別占投料總重量的0.7％、0.4％、0.5％，在78～80℃條件下恒速攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到初產(chǎn)物A；
(3)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第二反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇，去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇分別占投料總量的60.2％、0.2％、0.3％、0.4％，然后加入初產(chǎn)物A，高速攪拌分散一段時(shí)間，加入投料總重量12％的陶粒，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，乙醇洗兩遍后收樣。
實(shí)施例5
(1)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第一反應(yīng)器中加入二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯，二甲苯、丙酮、十八醇和乙酸丁酯分別占投料總重量的12％、4％、0.1％、12％；
(2)在冰浴條件下往第一反應(yīng)器中緩慢加入十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸，十二烷基三甲基硅烷、十八烷基三氯硅烷、硬脂酸分別占投料總重量的0.8％、0.3％、0.6％，在78～80℃條件下恒速攪拌反應(yīng)一段時(shí)間，得到初產(chǎn)物A；
(3)在裝有攪拌器和溫度計(jì)的第二反應(yīng)器中加入一定質(zhì)量比的去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇，去離子水、烷基酚聚氧乙烯醚、司盤60和乙醇分別占投料總量的56.4％、0.25％、0.25％、0.3％，然后加入初產(chǎn)物A，高速攪拌分散一段時(shí)間，加入投料總重量13％的陶粒，繼續(xù)反應(yīng)一段時(shí)間，乙醇洗兩遍后收樣。
上述實(shí)例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人員能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所做的等效變換或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。