一种驱油自悬浮材料及其制备方法与流程

本发明属于石油和天然气工业压裂材料，具体涉及一种驱油自悬浮材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着国内外对油气需求量的持续增加，面对高致密性和低渗透性油气储层，油气开采难度不断加大。在能源结构调整、油气需求旺盛、技术快速发展的新形势下，如何提高油气产量是一项重要的研究领域。利用压裂技术可以有效开发高致密性和低渗透性油气储层，实现提高油气产量的目标。在世界范围内，水力压裂作为近几十年主要的油气开发方式。然而，水力压裂由于采用高粘度压裂液，会带来水资源消耗与污染风险，容易引起储层“水锁、水敏”伤害及压裂造缝成网困难等问题。更为重要的是，我国主要油气藏为高致密性和低渗透性，仅靠水力压裂难以满足现有开采要求和能源需求。自悬浮材料由于其低密度和清水自悬浮性质，可以避免使用高粘度压裂液，从而能够有效避免储层“水锁、水敏”伤害及压裂造缝成网困难等问题。但是，仅靠自悬浮材料仍然难以提高油气开采量。

2、进一步，现有技术仅有用于水力压裂的自悬浮材料，常用于清水压裂，是指利用石英砂包覆水溶胀聚合物方法，使石英砂能够悬浮在清水中，但是溶胀聚合物容易溶解或悬浮在压裂液中，从而提高压裂液粘度，进而引发储层伤害的问题，不利于广泛和长期水力压裂应用，且无法实现驱油功能，难以满足现有油气开采要求和能源需求。

技术实现思路

1、为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种驱油自悬浮材料及其制备方法，本发明所述材料及其制备方法，不仅能够解决因高粘度压裂液造成的储层“水锁、水敏”伤害及压裂造缝成网困难等问题，还能借助聚合物亲油疏水特点提供驱油功能，有助于提高油气开采量，满足现有开采要求和能源需求。

2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、本发明提供了一种驱油自悬浮材料的制备方法，包括以下步骤：

4、s1：取石英砂，进行预处理，将预处理后的石英砂，置于多巴胺盐酸盐水溶液中，加入三羟甲氧基甲烷-盐酸水溶液，调节至设定ph值后停止加入，后加入cu2+盐水溶液，进行缩合反应，得到石英砂@聚多巴胺的核-壳结构中间体；

5、s2：取石英砂@聚多巴胺的核-壳结构中间体和1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇，并置于石油醚中，加入氨水，调节至设定ph值，进行胺基反应，后经过滤得到驱油自悬浮材料。

6、本发明进一步，所述设定ph值为8.0～9.0。

7、本发明进一步，所述s1中，所述预处理为将石英砂超声处理30min～60min，水洗1次～2次，石油醚洗涤1次，后在80℃下干燥12h～24h。

8、本发明进一步，所述s1中，所述石英砂作为压裂材料，所述石英砂的形状为球形，所述石英砂的规格为20/40目、30/50目、40/70目及70/140目。

9、本发明进一步，所述s1中，所述多巴胺盐酸盐水溶液的浓度为0～2.0g/l。

10、本发明进一步，所述s1中，所述cu2+盐水溶液为水溶性cu2+盐水溶液，所述cu2+盐水溶液的浓度为0.001mol/l，所述cu2+盐水溶液为cucl2、cuso4、cu(no3)3、cu(ac)2溶液中的任意一种。

11、本发明进一步，所述s1中，所述缩合反应的反应温度为20～40℃，所述缩合反应的反应时间为2～6h。

12、本发明进一步，所述s2中，所述石英砂@聚多巴胺的核-壳结构中间体和1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的质量比为(100～1000：1)。

13、本发明进一步，所述s2中，所述胺基反应的反应温度为55～65℃，所述胺基反应的反应时间为20～30min。

14、一种根据任意一项所述的驱油自悬浮材料的制备方法制得的驱油自悬浮材料。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明采用球形石英砂为“核部”，多巴胺盐酸盐为聚合单体，在碱性弱氧化条件下，通过多巴胺盐酸盐浓度和反应时间得到不同厚度的聚多巴胺“壳部”，从而获得石英砂@聚多巴胺的“核-壳”结构中间体，所述石英砂@聚多巴胺的“核-壳”结构中间体是由处理后的石英砂和多巴胺盐酸盐反应获得，作为下一步赋予材料亲油疏水性质提供基础；后利用1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的巯基与聚多巴胺的胺基反应，生成具有交联结构的富含亲油疏水性质的聚合物，利用聚合物密度小于压裂液和亲油疏水的特点，获得兼具驱油和自悬浮功能的压裂支撑材料。

17、进一步，所述多巴胺盐酸盐作为生成聚多巴胺的反应单体，同时巴胺盐酸盐在碱性弱氧化条件下暴露出丰富的oh-，与处理后的石英砂表面oh-发生缩合反应。所述碱性弱氧化条件是提高多巴胺盐酸盐反应速率生成聚多巴胺的必要条件。所述聚多巴胺起到降低材料密度的作用，以及提供丰富的胺基；

18、进一步，所述石英砂需经过超声、水洗、石油醚洗涤和干燥后，获得处理后的石英砂，使石英砂表面暴露丰富的羟基(oh-)，有利于与巴胺盐酸盐的oh-发生缩合反应，后可将聚多巴胺包覆在处理后的石英砂表面，形成石英砂@聚多巴胺的“核-壳”结构中间体。

19、进一步，所述1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇是为了提供巯基，使巯基与聚多巴胺的胺基反应，生成具有交联结构的富含亲油疏水性质的聚合物，达到赋予材料亲油疏水性质的目的；所述兼具驱油和自悬浮功能的压裂支撑材料，是利用亲油疏水性质的聚合物密度小于压裂液且具有亲油疏水的性质，使得处理后的石英砂兼具驱油和自悬浮功能。

20、本发明所述的一种驱油自悬浮材料的制备方法具有方法简单、容易实现、兼具悬浮和驱油功能的优点，有利于在石油和天然气工业压裂领域进行推广、具有广阔的应用前景。

21、本发明提供了一种驱油自悬浮材料，所述聚合物具有交联结构以及亲油疏水的性质，其密度小于压裂液，是兼具驱油和自悬浮功能的压裂支撑材料。不仅能够解决因高粘度压裂液造成的储层“水锁、水敏”伤害及压裂造缝成网困难等问题，还能借助聚合物亲油疏水特点提供驱油功能，有助于提高油气开采量，满足现有开采要求和能源需求。

技术特征：

1.一种驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述设定ph值为8.0～9.0。

3.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述预处理为将石英砂超声处理30min～60min，水洗1次～2次，石油醚洗涤1次，后在80℃下干燥12h～24h。

4.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述石英砂作为压裂材料，所述石英砂的形状为球形，所述石英砂的规格为20/40目、30/50目、40/70目及70/140目。

5.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述多巴胺盐酸盐水溶液的浓度为0～2.0g/l。

6.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述cu2+盐水溶液为水溶性cu2+盐水溶液，所述cu2+盐水溶液的浓度为0.001mol/l，所述cu2+盐水溶液为cucl2、cuso4、cu(no3)3、cu(ac)2溶液中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s1中，所述缩合反应的反应温度为20～40℃，所述缩合反应的反应时间为2～6h。

8.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述石英砂@聚多巴胺的核-壳结构中间体和1h,1h,2h,2h-全氟癸基硫醇的质量比为(100～1000：1)。

9.根据权利要求1所述的驱油自悬浮材料的制备方法，其特征在于，所述s2中，所述胺基反应的反应温度为55～65℃，所述胺基反应的反应时间为20～30min。

10.一种根据权利要求1至9任意一项所述的驱油自悬浮材料的制备方法制得的驱油自悬浮材料。

技术总结本发明提供一种驱油自悬浮材料及其制备方法，属于石油和天然气工业压裂材料技术领域。所述方法采用球形石英砂为“核部”，多巴胺盐酸盐为聚合单体，在碱性弱氧化条件下，通过多巴胺盐酸盐浓度和反应时间得到不同厚度的聚多巴胺“壳部”，从而获得石英砂@聚多巴胺的“核‑壳”结构，作为中间体。将中间体进行亲油疏水改性，具体是利用1H,1H,2H,2H‑全氟癸基硫醇的巯基与聚多巴胺的胺基反应，生成具有交联结构的富含亲油疏水性质的聚合物。利用聚合物密度小于压裂液和亲油疏水的特点，获得兼具驱油和自悬浮功能的压裂支撑材料。技术研发人员：靳权,蔡克,宋恩鹏,方柳亚,白小亮,樊治海,郇宇,马鑫,李琳受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/5/16