一種天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑及其製備方法和應用與流程
2023-09-20 03:37:25 1
本發明涉及天然氣開採過程中的壓裂增產措施及採油
技術領域：
，尤其是一種天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑及其製備方法和應用。
背景技術：
：在氣田底水油藏的增產過程和注水開發的中後期，由於地質層的非均質性，在井筒附近形成壓力降落漏鬥，從而使部分層在井眼附近過早水淹，造成生產井產量下降。常用增產措施是使用氣溶性暫堵劑與支撐劑同時注入井底，利用暫堵劑在支撐劑間粘結形成封堵層來防止底水滲漏，施工完成後再利用暫堵劑在天然氣中可溶的特性慢慢溶解，然後天然氣從溶解掉的支撐劑縫隙中滲出，達到增產的目的。但是由於暫堵劑和支撐劑的密度不同，在輸送過程中不能達到完全均勻，因此需要更好的解決方案。本發明開發一種氣溶覆膜的支撐劑，其可以作為支撐劑使用，具有壓開裂縫起到支撐的作用。而表面的氣溶覆膜層在高溫水中可以粘結，將支撐劑間的縫隙封堵住，達到封堵底水的作用。施工完畢後天然氣可以將支撐劑表面的氣溶覆膜層慢慢溶掉，天然氣可以通過支撐劑縫隙滲出，最終達到增產的作用。技術實現要素：本發明旨在解決上述問題，提供了一種天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑及其製備方法，該天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑隨壓裂液注入巖層後可以有效支撐裂縫，並具有在60℃-120℃範圍內，氣溶覆膜層粘結，可起到底水封堵效果，封堵壓力達20MPa以上，在遇到油類物質時，氣溶覆膜層逐漸軟化溶解，徹底溶解後支撐劑間隙形成油通道，保證天然氣通暢，增加產量。其採用的技術方案如下：一種天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑，由以下重量份組分聚合而成：改性低密度陶粒支撐劑100份，苯乙烯45～55份，甲基丙烯酸甲酯10～12份，3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯45～55份，分散劑1～3份，引發劑0.4～0.5份。聚合後形成的氣溶覆膜材料的數均分子量為10000～12000，所述氣溶覆膜材料為氣溶覆膜支撐劑外層可氣溶的部分。上述改性低密度陶粒支撐劑是採用馬來酸酐接支POE及表面活性劑進行改性處理。上述改性低密度陶粒支撐劑的製備方法，包括以下步驟：a.首先將98份低密度陶粒支撐劑加入到添加2份表面活性劑的500份水溶液中，加熱升溫至60℃，控制攪拌轉速120rpm，保溫4小時，過濾乾燥；所述低密度陶粒支撐劑表觀密度為1.6～1.8g/cm3，粒徑20～40目；所述表面活性劑為十二烷基苯硫酸鈉、聚乙烯吡咯烷酮、聚甲基丙烯酸、聚丙烯醯胺中的一種或幾種；b.將10份馬來酸酐接枝POE加入到500份二甲苯中，升溫至140℃，攪拌至馬來酸酐接枝POE完全溶解，加入100份由表面活性劑處理過的低密度陶粒支撐劑，攪拌3小時降至室溫，過濾，真空乾燥得到改性低密度陶粒支撐劑，備用。所述馬來酸酐接枝POE優選熔融指數10～15g/10min(190℃2.16kg)，接枝率1.0～1.3MA％。優選地，所述苯乙烯純度要求≥99.8％，其不含或已除阻聚劑。優選地，所述甲基丙烯酸甲酯純度要求≥99.8％。優選地，所述3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯純度要求≥99.8％，其不含或已除阻聚劑。優選地，所述分散劑由十二烷基磺酸鈉、正十八醇和納米碳酸鈣按照重量比為1:4:1組成。優選地，所述引發劑為1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷、1,1-雙(叔丁基過氧基)環己烷、2,2-雙(過氧化叔丁基)辛烷、2,2-雙(過氧化叔丁基)丁烷中的一種或幾種。所述2,2-雙(過氧化叔丁基)辛烷，編號為CAS87816-79-3，分子式C16H34O4。一種天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑的製備方法，包括以下步驟：①在反應釜中加入去離子水，升溫至60℃，在攪拌狀態下加入分散劑，攪拌，然後加入改性低密度陶粒支撐劑；②然後加入苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯、3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯和引發劑，繼續攪拌並密封抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮氣升壓至0.8～0.9MPa，並升溫至95～105℃；③控制反應溫差±0.5℃下反應14～15h，經降溫、洩壓、過濾、乾燥得到天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑。所述天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑用於氣田底水油藏增產壓裂。本發明製備的天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑具有如下特點：天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑隨壓裂液注入巖層後可以有效支撐裂縫，並具有在60℃-120℃範圍內，氣溶覆膜層粘結，可起到底水封堵效果，封堵壓力達20MPa以上，在遇到天然氣類物質時，氣溶覆膜層逐漸軟化溶解，徹底溶解後支撐劑間隙形成油通道，保證氣路通暢，增加產量。具體實施方式以下部分是具體實施方式對本發明做進一步說明，但以下實施方式僅僅是對本發明的進一步解釋，不代表本發明保護範圍僅限於此，凡是以本發明的思路所做的等效替換，均在本發明的保護範圍，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。實施例11)在50L反應釜中加入25kg去離子水，加入100g十二烷基苯硫酸鈉，攪拌均勻，加入4900g低密度陶粒支撐劑，升溫至60℃，控制攪拌轉速120rpm，保溫4小時，過濾乾燥；2)在50L反應釜中加入25kg二甲苯，加入500g馬來酸酐接枝POE，升溫至140℃，攪拌至馬來酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步驟1得到的表面改性低密度陶粒支撐劑，攪拌3小時降至室溫，過濾，真空乾燥得到改性低密度陶粒支撐劑，備用；3)在50L反應釜中加入35kg去離子水，升溫至60℃，加入100g分散劑，攪拌，然後加入5000g改性低密度陶粒支撐劑繼續攪拌均勻；4)然後中加入苯乙烯2250g，甲基丙烯酸甲酯500克，3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯2250克，1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷10g，2,2-雙(過氧化叔丁基)辛烷15g，繼續攪拌並密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮氣升壓至0.8MPa，並升溫至95℃；5)保持95℃下持續攪拌，控制反應溫差±0.5℃，攪拌速度120rpm，充分反應15h，經降溫、洩壓、過濾、乾燥得到天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑。實施例21)在50L反應釜中加入25kg去離子水，加入100g十二烷基苯硫酸鈉，攪拌均勻，加入4900g低密度陶粒支撐劑，升溫至60℃，控制攪拌轉速120rpm，保溫4小時，過濾乾燥；2)在50L反應釜中加入25kg二甲苯，加入500g馬來酸酐接枝POE，升溫至140℃，攪拌至馬來酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步驟1得到的表面改性低密度陶粒支撐劑，攪拌3小時降至室溫，過濾，真空乾燥得到改性低密度陶粒支撐劑，備用；3)在50L反應釜中加入35kg去離子水，升溫至60℃，加入125g分散劑，攪拌，然後加入5000g改性低密度陶粒支撐劑繼續攪拌均勻；4)然後加入苯乙烯2750g，甲基丙烯酸甲酯500克，3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯2750克，1,1-二叔丁基過氧化-3,3,5-三甲基環己烷10g，2,2-雙(過氧化叔丁基)丁烷10g，繼續攪拌並密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮氣升壓至0.8MPa，並升溫至100℃；5)保持95℃下持續攪拌，控制反應溫差±0.5℃，攪拌速度120rpm，充分反應14h，經降溫、洩壓、過濾、乾燥得到天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑。實施例31)在50L反應釜中加入25kg去離子水，加入100g十二烷基苯硫酸鈉，攪拌均勻，加入4900g低密度陶粒支撐劑，升溫至60℃，控制攪拌轉速120rpm，保溫4小時，過濾乾燥；2)在50L反應釜中加入25kg二甲苯，加入500g馬來酸酐接枝POE，升溫至140℃，攪拌至馬來酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步驟1得到的表面改性低密度陶粒支撐劑，攪拌3小時降至室溫，過濾，真空乾燥得到改性低密度陶粒支撐劑，備用；3)在50L反應釜中加入35kg去離子水，升溫至60℃，加入150g分散劑，攪拌，然後加入5000g改性低密度陶粒支撐劑繼續攪拌均勻；4)然後加入苯乙烯2500g，甲基丙烯酸甲酯600克，3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯2500克，1,1-雙(叔丁基過氧基)環己烷11g，2,2-雙(過氧化叔丁基)辛烷12g，繼續攪拌並密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮氣升壓至0.9MPa，並升溫至105℃；5)保持105℃下持續攪拌，控制反應溫差±0.5℃，攪拌速度120rpm，充分反應14h，經降溫、洩壓、過濾、乾燥得到天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑。實施例41)在50L反應釜中加入25kg去離子水，加入100g十二烷基苯硫酸鈉，攪拌均勻，加入4900g低密度陶粒支撐劑，升溫至60℃，控制攪拌轉速120rpm，保溫4小時，過濾乾燥；2)在50L反應釜中加入25kg二甲苯，加入500g馬來酸酐接枝POE，升溫至140℃，攪拌至馬來酸酐接枝POE完全溶解，加入5000g步驟1得到的表面改性低密度陶粒支撐劑，攪拌3小時降至室溫，過濾，真空乾燥得到改性低密度陶粒支撐劑，備用；3)在50L反應釜中加入35kg去離子水，升溫至60℃，加入150g分散劑，攪拌，然後加入5000g改性低密度陶粒支撐劑繼續攪拌均勻；4)然後加入苯乙烯2400g，甲基丙烯酸甲酯600克，3-乙基-1-甲基-1,3-環戊二烯2600克，1,1-雙(叔丁基過氧基)環己烷10g，2,2-雙(過氧化叔丁基)丁烷14g，繼續攪拌並密封，抽真空至-0.08～-0.09MPa，加入氮氣升壓至0.85MPa，並升溫至100℃；5)保持100℃下持續攪拌，控制反應溫差±0.5℃，攪拌速度120rpm，充分反應14h，經降溫、洩壓、過濾、乾燥得到天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑。為了檢驗本發明一種天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑的實際性能，將實施例1～實施例4所得天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑放入直徑為8cm圓筒形鋼模內，鋼模上下有注水口和出水口，做承壓測試和溶解性測試：將實例所得氣溶覆膜支撐劑放入鋼模內，鋪裝厚度2cm，壓實，注入水，密封工裝，升溫至60℃，2小時後由注水口逐漸加壓至出水口流出水，記錄承壓壓力；依此做氣溶覆膜支撐劑在80℃、120℃條件下承壓試驗，結果如表1所示：表1溫度條件實施例1實施例2實施例3實施例460℃34MPa39MPa36MPa38MPa80℃30MPa33MPa31MPa32MPa120℃25MPa27MPa26MPa27MPa將實例所得氣溶覆膜支撐劑放入鋼模內，鋪裝厚度2cm，壓實，注入水，升溫至60℃，2小時後將水到出，密封，通入天然氣壓力至0.2MPa，記錄壓力開始下降時間；依此做氣溶覆膜支撐劑在80℃、120℃條件下溶解試驗，結果如表2所示：表2溫度條件實施例1實施例2實施例3實施例460℃3.4hr3.8hr3.4hr3.6hr80℃2.5hr2.7hr2.5hr2.6hr120℃1.3hr1.8hr1.5hr1.7hr根據表1和表2測試的數據來看，實施例1～實施例4所得天然氣開採用氣溶覆膜支撐劑在60℃～120℃水中，均能承受25MPa以上壓力，在天然氣中又可以在4小時內溶解降壓，滿足底水封堵壓裂支撐和氣溶解封通氣增產的要求。上面以舉例方式對本發明進行了說明，但本發明不限於上述具體實施例，凡基於本發明所做的任何改動或變型均屬於本發明要求保護的範圍。當前第1頁1 2 3