一種壓裂用陶粒表面改性方法技術

本發明專利技術公開了一種壓裂用陶粒表面改性方法，屬于硅酸鹽材料改性技術領域。該方法先用含二價金屬離子和水的液體潤濕陶粒表面、烘干后在壓裂用陶粒表面生成少量二價金屬化合物，然后涂覆長鏈脂肪酸，即可形成牢固的憎水親油的涂覆層。該發明專利技術采用長鏈脂肪酸代替同類產品現有技術采用的合成樹脂或甲基硅醇鈉等材料，可以顯著降低生產成本。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于硅酸鹽材料改性
，具體涉及。
技術介紹
壓裂是指采油過程中，利用水力作用，使油層形成裂縫的一種方法，又稱油層水力壓裂。油層壓裂工藝過程是用壓裂車，把高壓大排量具有一定粘度的液體擠入油層，當把油層壓出許多裂縫后，加入支撐劑(如石英砂等)充填進裂縫，提高油層的滲透能力，以增加注水量(注水井)或產油量(油井)。壓裂技術是提高油井產量的常用措施之一，但在高含水期，壓裂易于導致水淹。同時，大量注入水會沿高滲透帶上竄(類似底水錐進)，使壓裂后采出液體的含水量升高，大大增加開采成本。通常使用的壓裂支撐劑包括石英砂和陶粒，使用這些材料，油及水都能大量透過，·降低了原油的產量和生產效率，并伴隨著其他的副作用。為了使壓裂后的地層僅提高對油的流通能力而盡可能不提高對水的流通能力，業界提出使用憎水親油的壓裂支撐劑，由此支撐的裂縫可讓原油大量透過，但阻止水的透過，從而實現選擇性滲透，提高原油生產效率，進而提高原油產量。申請號為200580018342. 5的中國專利技術專利中記載采用硅酮、硅氧烷、聚四氟乙烯、植物油、烴、共聚合聚偏氯乙烯之中至少一種疏水物質，涂覆石英砂或陶粒以制備憎水親油的壓裂支撐劑。我們的試驗結果表明，硅酮、硅氧烷在石英砂或陶粒表面可形成牢固、憎水親油的涂覆層，但此類疏水物質的成本很高；聚四氟乙烯、植物油、烴、共聚合聚偏氯乙烯在石英砂或陶粒表面形成的憎水親油涂覆層很不牢固，在正常的篩選、包裝等操作過程中會因相互摩擦而脫除該涂覆層。申請號為200910203464. I的中國專利技術專利中記載透油阻水的表面涂覆膜由親油疏水性環氧樹脂、酚醛樹脂、聚氨酯樹脂及硅樹脂中的一種或多種形成的薄膜。然而這里所提到的樹脂其制備和使用也需要較高的成本。申請號為201110098274. 5的中國專利技術專利中記載在石英砂或陶粒表面涂覆由苯乙烯、甲基丙烯酸甲酯等單體共聚成的疏水樹脂而制備憎水親油支撐劑。顯然這里所用的疏水樹脂也有成本較高的缺點。
技術實現思路
本專利技術要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供，采用該方法制備的壓裂用陶粒具有憎水親油特性，而且可以降低制造成本。本專利技術解決其技術問題所采用的技術方案是，其特征在于，包括以下步驟 1)將二價金屬化合物溶于水，制得二價金屬鹽溶液； 2)用步驟I)制得的二價金屬鹽溶液潤濕壓裂用陶粒表面； 3)將步驟2)中潤濕的壓裂用陶粒烘干；4)將長鏈脂肪酸均勻涂覆于步驟3)中烘干的壓裂用陶粒表面。優選的，所述的二價金屬化合物是以元素周期表IIA、IIB兩族內無毒的元素作為陽離子與某些負離子或負離子基團構成的水溶性化合物。優選的，所述的陽離子是鎂、鈣、鍶、鋇和鋅中的一種或多種。優選的，所述的長鏈脂肪酸是硬脂酸、油酸、羥基硬脂酸和蓖麻油酸中的一種或多種。優選的，所述的原料質量份數分別為 壓裂用陶粒100份；二價金屬化合物 0. 5 5. 0份；· 水5 50份； 長鏈脂肪酸0.3 4份。優選的，步驟4)中采用如下方式將長鏈脂肪酸涂覆于壓裂用陶粒表面在長鏈脂肪酸熔點以上的溫度條件下將長鏈脂肪酸與陶粒充分混合，然后冷卻，使長鏈脂肪酸固化。優選的，步驟4)中采用如下方式將長鏈脂肪酸涂覆于壓裂用陶粒表面將長鏈脂肪酸與有機溶劑混合配成溶液，將壓裂用陶粒浸泡于該溶液內，然后過濾，在加熱抽空條件下使壓裂用陶粒表面的溶劑全部揮發掉。優選的，所述的有機溶劑是乙醇、丙醇、異丙醇、甲醇、丙酮和乙酸乙酯中的一種或多種。優選的，步驟4)中采用如下方式將長鏈脂肪酸涂覆于壓裂用陶粒表面將長鏈脂肪酸與水混合配成分散液，將壓裂用陶粒浸泡于該分散液內，然后過濾，在90°C至130°C之間的溫度下使壓裂用陶粒表面的水全部揮發。壓裂用陶粒主要化學成分為硅酸鋁。硅酸鋁與脂肪酸之間的親和反應活性很低，因此難以形成牢固的脂肪酸涂覆層；為了提高壓裂用陶粒表面與脂肪酸的親和性，本專利技術先用含二價金屬離子和水的液體潤濕陶粒表面、烘干后在壓裂用陶粒表面生成少量二價金屬化合物，然后涂覆脂肪酸，即可形成牢固的憎水親油的涂覆層。該專利技術采用長鏈脂肪酸代替現有技術中使用的樹脂或甲基硅醇鈉等材料，可以顯著降低生產成本。具體實施例方式下面結合實施例，對本專利技術做進一步描述。其中，所用的壓裂用陶粒采用含硅酸鋁的礦物原料制備。制備方法如下 1)將礦物原料球磨，取400目篩以下的原料備用； 2)將步驟I)中制得的原料滾動成直徑為0.3 0. 9mm的球形； 3)在窯爐內緩緩升溫至1500°C，保溫2小時燒成； 4)冷卻后取20 80目篩之間的陶粒即為本專利技術所使用的壓裂用陶粒。 實施例I 壓裂用陶粒表面改性方法包括以下步驟I)向100克水中加入10克六水合氯化鎂,攪拌至六水合氯化鎂溶解,制得氯化鎂溶液；2)向步驟I)中制得的氯化鎂溶液中加入200克壓裂用陶粒，攪拌使壓裂用陶粒表面潤濕均勻； 3)將潤濕均勻的壓裂用陶粒放入烘箱內干燥2小時，烘箱溫度設定為280°C； 4)將烘干后的壓裂用陶粒放入氧化鋁坩堝內，同時加入5克硬脂酸和3克油酸，將坩堝置于電熱套上加熱使硬脂酸成為熔化狀態，攪拌30分鐘，電熱套溫度設定在70 190°C之間； 5)將步驟4)中處理過的涂覆了硬脂酸的壓裂用陶粒冷卻，制得憎水親油的壓裂用陶粒。取四支試管，編號分別為A、B、C、D ;A與B內各加入未改性壓裂用陶粒60克，其中A內加入20mL水，B內加20mL煤油(黃色液體)；C與D內各加入本實施例改性的壓裂用陶粒60克，其中C內加入20mL水，D內加20mL煤油，觀察液體滲透狀況，初步確定其油水滲·透性。實驗結果表明，水在未改性陶粒中滲透速度很快，但在本實施例的壓裂用陶粒中滲透速度慢且量少，壓裂用陶粒上方剩余水量多，比煤油液面高12mL。由此可見，采用本專利技術技術方案所制得的改性壓裂用陶粒具有憎水親油特性，有阻滯水流通的作用。稱取50g本實施例制備的憎水親油壓裂用陶粒，倒入巖心夾持器膠筒內，加圍壓4. OMPa，在不同流速下分別驅替清水、煤油和水混合液以及煤油，記錄驅替壓力。流速為8mL/min時測得的驅替壓力如表I所示，油水同驅壓力穩定時，接取IOmL流出液，測得油水體積比為6. 1:3.9 ;流速為15mL/min時測得的驅替壓力如表2所示，油水同驅壓力穩定時，接取IOmL流出液，測得油水體積比為5. 9:4. I。從表I和表2中數據可見，本專利技術的壓裂用陶粒，在水流過時需要較高的驅替壓力；油流過時只需要很小的驅替壓力，這樣的特性即為憎水親油特性。實施例2 壓裂用陶粒的改性方法包括以下步驟 1)向10克水中加入5克七水合硫酸鋅，攪拌至七水合硫酸鋅溶解，制得硫酸鋅溶液； 2)向步驟I)中制得的硫酸鋅溶液中加入200克壓裂用陶粒，攪拌使壓裂用陶粒表面潤濕均勻； 3)將潤濕均勻的壓裂用陶粒放入烘箱內干燥4小時，烘箱溫度設定為230°C； 4)取2克油酸與30克乙醇混合配成溶液，以該溶液浸泡烘干后的壓裂用陶粒，浸泡后的陶粒放入真空干燥箱內，在40 70°C抽真空至乙醇完全揮發出來，制得憎水親油的壓裂用陶粒。在生產中，我們還對揮發出的乙醇進行冷凝回收， 油水滲透性測試同實施例I。實驗結果表明，水在未改性陶粒中滲透速度很快，但在本實施例的壓裂用陶粒中滲透速度本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種壓裂用陶粒表面改性方法，其特征在于，包括以下步驟：1）將二價金屬化合物溶于水，制得二價金屬鹽溶液；2）用步驟1）制得的二價金屬鹽溶液潤濕壓裂用陶粒表面；3）將步驟2）中潤濕的壓裂用陶粒烘干；4）將長鏈脂肪酸均勻涂覆于步驟3）中烘干的壓裂用陶粒表面。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：丁子華，李軍遠，劉衛東，楊為振，趙亮，
申請(專利權)人：山東鯤鵬新材料科技股份有限公司，
類型：發明
國別省市：