一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂及其制备方法与流程

本发明属于石油开采，具体涉及一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂及其制备方法。

背景技术：

1、水力压裂技术是油气资源开发最重要的核心技术之一，压裂支撑剂是指水力压裂过程中支撑压裂裂缝使其形成具有一定导流能力通道的球形颗粒。石英砂作为常用的压裂支撑剂，其原料来源广，成本低廉，对环境几乎没有负面影响。但由于传统支撑剂密度大易在井筒中发生沉降，压裂裂缝末端得不到有效支撑而闭合，甚至造成压裂事故。自悬浮支撑剂作为一种新型支撑剂，将支撑剂与压裂液合二为一，不借助常规压裂液体系就能长时间悬浮，可实现清水压裂，降低施工成本，简化配液流程。

2、常见的自悬浮支撑剂主要来自于两方面，一方面由于支撑剂表面涂层水化膨胀，颗粒的体积增大而密度减小，支撑剂的悬浮能力提高而支撑剂的沉降速度降低；另一方面由于支撑剂表面涂层材料溶解到水中并相互交联提高了水的黏度，产生与常规压裂液类似的携砂效果。但是目前很少人研究利用气体悬浮支撑剂的方法，通过往支撑剂表面覆层疏水气泡膜，增加支撑剂表面对气体的亲附力，在加砂过程中将少量气体带入，产生的气泡将附着在支撑剂表面，实现支撑剂的悬浮，降低支撑剂的沉降速度。

3、针对传统支撑剂密度大易在井筒中发生沉降，压裂裂缝末端得不到有效支撑而闭合，甚至造成压裂事故的技术问题，急需找到一种新的自悬浮石英砂，实现石英砂的悬浮，降低石英砂的沉降速度，以减少压裂事故的发生。

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表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂及其制备方法，以解决传统支撑剂密度大易在井筒中发生沉降，压裂裂缝末端得不到有效支撑而闭合，甚至造成压裂事故的技术问题。

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、本发明公开了一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，包括：

4、1)将淀粉与水混合反应均匀后，加入氢氧化钠，经水浴加热搅拌后，加入溴代长链烷，再次水浴加热搅拌后，调节ph值至6～8，得到改性淀粉聚合物；

5、2)将步骤1)制得的改性淀粉聚合物喷涂至石英砂上，并加入细砂，加热干燥，得到表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂。

6、优选地，步骤1)中，淀粉：水的质量比为1：(1.8～2.2)。

7、优选地，步骤1)中，淀粉与水混合反应的温度为80～90℃，时间为20～30min。

8、优选地，步骤1)中，氢氧化钠的添加量为淀粉质量的30％～40％。

9、优选地，步骤1)中，溴代长链烷的添加量为淀粉质量的20％～30％；溴代长链烷为溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷和溴代十八烷。

10、优选地，步骤1)中，水浴加热搅拌的温度为40～60℃；时间为30～60min。

11、优选地，步骤1)中，再次水浴加热搅拌的温度为20～30℃；时间为6～8h。

12、优选地，步骤2)中，石英砂的质量为改性淀粉聚合物质量的8～10倍。

13、优选地，步骤2)中，细砂的质量为石英砂质量的5％～10％；石英砂的粒径为20～40目；细砂的粒径为40-60目。

14、本发明还公开了上述制备方法制得的表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂。

15、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

16、本发明公开了一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，将淀粉制成淀粉糊，通过氢氧化钠和溴代长链烷对其进行改性得到改性淀粉聚合物，通过改性淀粉来制造疏水改性淀粉聚合物，将改性淀粉聚合物喷涂到石英砂表面的同时加入细砂，干燥的过程中利用砂粒表面的凹凸不平产生“荷叶效应”，再沉降到水里时，砂粒表面包裹了一层不平整的气体膜。利用细砂制造凹凸不平的表面加强了气泡的附着能力，产生的气泡附着在石英砂表面，导致其表观比重显著降低，实现了石英砂的悬浮，降低了石英砂的沉降速度。在干燥过程中多聚糖会主动朝石英砂表面吸附，干燥之后由于疏水基团的疏水作用主动朝空气表面聚集，在砂粒表面形成疏水膜，改变了石英砂表面的润湿性，增加了石英砂表面对气体的亲附力。本发明制备方法简单，原料来源广，成本低廉且环境友好，能够较好地应用于石油开采技术领域。

17、本发明还公开了上述制备方法制得的一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂。改性淀粉聚合物喷涂在石英砂表层形成了一层聚合物膜，改变了石英砂表面的润湿性，增加了石英砂表面对气体的亲附力。入水后形成包裹石英砂的气泡，产生的气泡附着在石英砂表面，实现石英砂的悬浮，降低石英砂的沉降速度。

技术特征：

1.一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述淀粉：水的质量比为1：(1.8～2.2)。

3.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述淀粉与水混合反应的温度为80～90℃，时间为20～30min。

4.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述氢氧化钠的添加量为淀粉质量的30％～40％。

5.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述溴代长链烷的添加量为淀粉质量的20％～30％；所述溴代长链烷为溴代十二烷、溴代十四烷、溴代十六烷和溴代十八烷。

6.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述水浴加热搅拌的温度为40～60℃；时间为30～60min。

7.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤1)中，所述再次水浴加热搅拌的温度为20～30℃；时间为6～8h。

8.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述石英砂的质量为改性淀粉聚合物质量的8～10倍。

9.根据权利要求1所述表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂的制备方法，其特征在于，步骤2)中，所述细砂的质量为石英砂质量的5％～10％；所述石英砂的粒径为20～40目；所述细砂的粒径为40-60目。

10.权利要求1～9任意一项所述制备方法制得的表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂。

技术总结本发明公开了一种表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂及其制备方法，属于石油开采技术领域。制备方法包括以下步骤：将淀粉制成淀粉糊，通过氢氧化钠和溴代长链烷对其进行改性得到改性淀粉聚合物，将改性淀粉聚合物喷涂于石英砂表面，同时加入少量细砂得到该表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂。制备的表面喷涂聚合物的自悬浮石英砂表面形成了一层疏水膜，改变了石英砂表面的润湿性，增加了石英砂表面对气体的亲附力。利用细砂制造凹凸不平的表面加强了气泡的附着能力，产生的气泡附着在石英砂表面，导致其表观比重显著降低，实现了石英砂的悬浮，降低了石英砂的沉降速度。本发明制备方法简单，原料来源广，成本低廉且环境友好。技术研发人员：张瀚澜,宁浩杰,刘辉受保护的技术使用者：西安奥德石油工程技术有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/6/5