本發(fā)明涉及流體礦開(kāi)采領(lǐng)域，具體地，涉及一種含聚乙二醇的膨脹材料組合物及自懸浮支撐劑及其應(yīng)用和制備方法。
背景技術(shù)：
在石油、天然氣等流體礦的開(kāi)采過(guò)程中常需要借助壓裂技術(shù)，即利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，所以又稱(chēng)水力壓裂。水力壓裂就是利用地面高壓泵，通過(guò)井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當(dāng)注入壓裂液的速度超過(guò)油層的吸收能力時(shí)，則在井底油層上形成很高的壓力，當(dāng)這種壓力超過(guò)井底附近油層巖石的破裂壓力時(shí)，油層將被壓開(kāi)并產(chǎn)生裂縫。這時(shí)，繼續(xù)不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會(huì)繼續(xù)向油層內(nèi)部擴(kuò)張。為了保持壓開(kāi)的裂縫處于張開(kāi)狀態(tài)，接著向油層擠入帶有支撐劑顆粒的攜砂液，攜砂液進(jìn)入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續(xù)向前延伸，另一方面可以支撐已經(jīng)壓開(kāi)的裂縫，使其不致于閉合。再接著注入頂替液，將井筒的攜砂液全部頂替進(jìn)入裂縫，用支撐劑將裂縫支撐起來(lái)。最后，注入的高粘度壓裂液會(huì)自動(dòng)降解排出井筒之外，在油層中留下一條或多條長(zhǎng)、寬、高不等的裂縫，使油層與井筒之間建立起一條新的流體通道。壓裂之后，油氣井的產(chǎn)量一般會(huì)大幅度增長(zhǎng)。
現(xiàn)有的支撐劑-壓裂液體系中，為了防止支撐劑顆粒沉降，通常需要高粘度壓裂流體來(lái)使顆粒懸浮，這種壓裂液通常通過(guò)加入水溶性的聚合物作為增稠劑來(lái)增加流體的粘度。但是這種壓裂作業(yè)中需要專(zhuān)門(mén)的配液操作和設(shè)備，同時(shí)將高粘度的壓裂液送入地下的指定位置以及返排時(shí)消耗的泵功率較大，且壓裂液中使用的高分子化合物隨同壓裂液進(jìn)入地層，部分留在地下的高分子化合物會(huì)堵住地層的孔隙，導(dǎo)致出油量下降并且會(huì)造成地層的污染。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種含聚乙二醇的膨脹材料組合物及自懸浮支撐劑及其應(yīng)用和制備方法，將該膨脹材料組合物可以應(yīng)用于制備相對(duì)密度低的、可以在清水中懸浮的自懸浮支撐劑，以解決現(xiàn)有技術(shù)中需要高粘度壓裂流體來(lái)懸浮支撐劑顆粒，而高粘度的壓裂液造成壓裂液輸送困難的技術(shù)問(wèn)題，同時(shí)可以解決壓裂液中添加的高分子化合物堵塞出油孔隙并且對(duì)地層造成污染的技術(shù)問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種含聚乙二醇的膨脹材料組合物，該膨脹材料組合物含有聚乙二醇和天然高分子材料，其中，相對(duì)于100重量份的聚乙二醇，所述天然高分子材料的含量為3-24重量份，且所述天然高分子材料為植物膠類(lèi)高分子材料和/或動(dòng)物膠類(lèi)高分子材料。
本發(fā)明還提供一種自懸浮支撐劑，該自懸浮支撐劑包括支撐劑本體及包覆或部分包覆在所述支撐劑本體上的水溶性膨脹材料層，所述水溶性膨脹材料層通過(guò)粘結(jié)劑和固化劑使上述的膨脹材料組合物粘結(jié)并包覆或部分包覆在所述支撐劑本體上，相對(duì)于100重量份的支撐劑本體，所述粘結(jié)劑的用量為2.5-18重量份，所述固化劑的用量為0.02-1.8重量份，所述膨脹材料組合物的用量為2.5-18重量份。
本發(fā)明還提供上述自懸浮支撐劑的制備方法，該方法包括以下步驟：
(1)將支撐劑本體和粘結(jié)劑及固化劑在第一溫度下分散混合均勻，得到粘附有粘結(jié)劑和/或固化劑的顆粒狀骨料，相對(duì)于100重量份的支撐劑本體，所述粘結(jié)劑的用量為2.5-18重量份，所述固化劑的用量為0.02-1.8重量份；
(2)使所述顆粒狀骨料和膨脹材料組合物在第二溫度下分散混合均勻以使所述膨脹材料組合物包覆在所述顆粒狀骨料上，得到顆粒狀的自懸浮支撐劑，其中，相對(duì)于100重量份的支撐劑本體，所述膨脹材料組合物的用量為2.5-18重量份。
本發(fā)明還提供上述自懸浮支撐劑在流體礦開(kāi)采方面的應(yīng)用。
通過(guò)上述技術(shù)方案，將膨脹材料組合物包覆于支撐劑本體表面，膨脹材料組合物在水中可以快速溶脹，在支撐劑顆粒外表面形成穩(wěn)固的水化層，降低了自懸浮支撐劑顆粒的相對(duì)密度，膨脹材料組合物中的少量有機(jī)分子可以伸展于水中，增加水的粘度，這也有利于自懸浮支撐劑顆粒在水中的懸浮。同時(shí)，本發(fā)明的自懸浮支撐劑可以以水作為壓裂液，無(wú)需配置壓裂液，操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，避免了使用有機(jī)溶劑，也可以降低壓裂液的粘度，降低壓裂液的輸送難度，并且壓裂液中無(wú)需額外添加高分子化合物，避免了高分子化合物隨著壓裂液進(jìn)入地下，堵塞油氣開(kāi)采孔隙，也減少了高分子化合物對(duì)地層環(huán)境的污染。
本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)將在隨后的具體實(shí)施方式部分予以詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
以下對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描述的具體實(shí)施方式僅用于說(shuō)明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
本發(fā)明提供一種含聚乙二醇的膨脹材料組合物，該膨脹材料組合物含有聚乙二醇和天然高分子材料，其中，相對(duì)于100重量份的聚乙二醇，所述天然高分子材料的含量為3-24重量份，且所述天然高分子材料為植物膠類(lèi)高分子材料和/或動(dòng)物膠類(lèi)高分子材料。將本發(fā)明的膨脹材料組合物包覆于支撐劑本體表面，膨脹材料組合物在水中可以快速溶脹，在支撐劑顆粒外表面形成穩(wěn)固的水化層，降低了自懸浮支撐劑顆粒的相對(duì)密度，膨脹材料組合物中的少量有機(jī)分子可以伸展于水中，增加水的粘度，這也有利于自懸浮支撐劑顆粒在水中的懸浮。同時(shí)，本發(fā)明的自懸浮支撐劑可以以水作為壓裂液，無(wú)需配置壓裂液，操作方便，設(shè)備簡(jiǎn)單，避免了使用有機(jī)溶劑，也可以降低壓裂液的粘度，降低壓裂液的輸送難度，并且壓裂液中無(wú)需額外添加高分子化合物，避免了高分子化合物隨著壓裂液進(jìn)入地下，堵塞油氣開(kāi)采孔隙，也減少了高分子化合物對(duì)地層環(huán)境的污染。
根據(jù)本發(fā)明，聚乙二醇的含義為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，為水溶性聚合物，具有如式(1)所示的結(jié)構(gòu)式，其中，n的取值沒(méi)有特別的要求，可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如n可以為1-103的整數(shù)。聚乙二醇的分子中含有大量親水的極性基團(tuán)，在水中溶解性能好，有利于膨脹材料組合物在水中快速溶脹，并且聚乙二醇中的極性基團(tuán)可以延伸于水中，幫助穩(wěn)定形成的水化層，以進(jìn)一步使支撐劑顆粒懸浮于水中。
根據(jù)本發(fā)明，聚乙二醇的重均分子量可以在很大范圍內(nèi)變化，例如可以為50-20000，優(yōu)選情況下，聚乙二醇的重均分子量可以為200-8000，重均分子量在上述范圍內(nèi)的聚乙二醇在水中具有適宜的溶解性，使得組成的膨脹材料組合物具有適宜的溶脹特性，在水中可以形成具有適宜密度的水化層，從而降低支撐劑顆粒的整體密度，使其懸浮于水面上。符合上述條件的聚乙二醇可以通過(guò)商購(gòu)得到，例如，美國(guó)陶氏化學(xué)生產(chǎn)的peg200、peg300、peg400、peg600、peg1000、peg1450、peg3350、peg4000、peg8000的聚乙二醇等。
根據(jù)本發(fā)明，天然高分子材料可以為植物膠類(lèi)高分子材料和/或動(dòng)物膠類(lèi)高分子材料。其中，具體地，植物膠類(lèi)高分子材料可以?xún)?yōu)選為阿拉伯膠、黃芪膠、槐豆膠和大豆膠中的一種或幾種；動(dòng)物膠類(lèi)高分子材料可以?xún)?yōu)選為骨膠、明膠和干酪素中的一種或幾種。上述種類(lèi)的天然高分子材料可以與聚丙烯酰胺組成膨脹材料組合物，可以使膨脹材料組合物的溶脹性能增加，同時(shí)，相對(duì)于人工合成的高分子材料，易降解的天然高分子材料可以減少對(duì)環(huán)境的污染。符合上述條件的天然高分子材料可以通過(guò)商購(gòu)得到，例如，購(gòu)自泰安市鼎力膠業(yè)有限公司的dl-80、dl-100阿拉伯膠；購(gòu)自濟(jì)寧華凱樹(shù)脂有限公司的刺槐豆膠；鄭州龍生化工產(chǎn)品有限公司生產(chǎn)的大豆分離蛋白粉，分散型；濟(jì)南宏巨化工有限公司的骨膠、明膠等。
本發(fā)明還提供一種自懸浮支撐劑，該自懸浮支撐劑包括支撐劑本體及包覆或部分包覆在所述支撐劑本體上的水溶性膨脹材料層，所述水溶性膨脹材料層通過(guò)粘結(jié)劑和固化劑使上述膨脹材料組合物粘結(jié)并包覆或部分包覆在所述支撐劑本體上，相對(duì)于100重量份的支撐劑本體，所述粘結(jié)劑的用量為2.5-18重量份，所述固化劑的用量為0.02-1.8重量份，所述膨脹材料組合物的用量為2.5-18重量份。本發(fā)明的自懸浮支撐劑將上述的膨脹材料組合物包覆于支撐劑本體外表面形成包覆了膨脹材料的支撐劑顆粒，該支撐劑顆粒進(jìn)入水中時(shí)，表面的膨脹材料組合物可以迅速溶解或溶脹，在支撐劑顆粒表面形成一層膨脹的水化層，使得支撐劑顆粒的密度大大降低，從而懸浮于水面上。
根據(jù)本發(fā)明，上述支撐劑本體可以為骨料和/或預(yù)覆膜骨料。
其中，骨料可以為現(xiàn)有的各種能夠用于制備自懸浮支撐劑的骨料，優(yōu)選情況下，骨料可以為選自石英砂、陶粒、金屬顆粒、球狀玻璃顆粒、燒結(jié)鋁土礦、燒結(jié)氧化鋁、燒結(jié)氧化鋯、合成樹(shù)脂、覆膜砂、粉碎的果殼顆粒中的一種或幾種。上述種類(lèi)的骨料密度適宜、熱穩(wěn)定性好且強(qiáng)度較高，將其與本發(fā)明的膨脹材料組合物制備得到的自懸浮支撐劑具備良好的力學(xué)性能。
根據(jù)本發(fā)明，預(yù)覆膜骨料可以包括上述的骨料及包覆或部分包覆在骨料表面的預(yù)覆膜樹(shù)脂層。其中，預(yù)覆膜樹(shù)脂層優(yōu)選為含有酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、呋喃樹(shù)脂、聚酯樹(shù)脂和不飽和聚酯樹(shù)脂中的一種或幾種。具體地，上述預(yù)覆膜樹(shù)脂可以選自本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的種類(lèi)，例如可以為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂、雙酚f型環(huán)氧樹(shù)脂、熱塑性酚醛樹(shù)脂、熱固性酚醛樹(shù)脂、3301不飽和聚酯樹(shù)脂、二甲苯不飽和聚酯樹(shù)脂或糠醇樹(shù)脂。
根據(jù)本發(fā)明，支撐劑本體的平均顆粒直徑可以在很大范圍內(nèi)改變，并可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行合理地選擇，例如，支撐劑本體的粒徑可以為6-200目，優(yōu)選可以為10-100目。
根據(jù)本發(fā)明，上述粘結(jié)劑的種類(lèi)可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的用于自懸浮支撐劑制備領(lǐng)域的常用粘結(jié)劑，優(yōu)選地，粘結(jié)劑可以為選自酚醛樹(shù)脂、環(huán)氧樹(shù)脂、不飽和聚酯樹(shù)脂、雜環(huán)高分子粘接劑中的一種或幾種。上述種類(lèi)的粘結(jié)劑對(duì)于膨脹材料組合物和顆粒狀骨料的粘結(jié)效果更好，并且不會(huì)使自懸浮支撐劑顆粒團(tuán)聚而影響自懸浮支撐劑的顆粒尺寸和分散性。
優(yōu)選地，酚醛樹(shù)脂可以為熱塑性酚醛樹(shù)脂或熱固性酚醛樹(shù)脂；環(huán)氧樹(shù)脂可以使用環(huán)氧當(dāng)量為0.09-0.14mol/100g的環(huán)氧樹(shù)脂；優(yōu)選為雙酚a型環(huán)氧樹(shù)脂，更優(yōu)選環(huán)氧樹(shù)脂e-55(616)、e-51(618)、e-44(6101)、e-42(634)、e-35(637)、e-20(601)、e-12(604)、e-06(607)、e-03(609)；不飽和聚酯樹(shù)脂可以為鄰苯型不飽和聚酯樹(shù)脂、間苯型不飽和聚酯樹(shù)脂、二甲苯型不飽和聚酯樹(shù)脂、雙酚a型不飽和聚酯樹(shù)脂、鹵代不飽和聚酯樹(shù)脂、乙烯基酯樹(shù)脂中的一種或幾種；優(yōu)選鄰苯型不飽和聚酯樹(shù)脂型號(hào)可以為191或196；間苯型不飽和聚酯樹(shù)脂型號(hào)可以為199、二甲苯型不飽和聚酯樹(shù)脂樹(shù)脂型號(hào)可以為2608、902a3、xm-1、xm-2中的一種或幾種；雙酚a型不飽和聚酯樹(shù)脂型號(hào)可以為197、3301、323中的一種或幾種；雜環(huán)高分子粘接劑可以選自聚酰亞胺、聚苯并咪唑、聚苯硫醚、聚二苯醚中的一種或幾種。
根據(jù)本發(fā)明，為了提高粘結(jié)劑的包覆性能，優(yōu)選情況下，上述自懸浮支撐劑中還可以包括固化劑，固化劑的種類(lèi)可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，例如可以為脂肪族胺及其加成物、叔胺及其鹽、芳香族胺及其改性體、咪唑、酸酐、過(guò)氧化酰、過(guò)氧化脂、多聚甲醛、六次甲基四胺、酚醛胺、二乙烯三胺、三乙烯四胺中的一種，固化劑的用量可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的，優(yōu)選地固化劑用量可以為粘結(jié)劑重量的0.5-10％。
本發(fā)明還提供上述自懸浮支撐劑的制備方法，該方法包括以下步驟：
(1)將支撐劑本體和粘結(jié)劑及固化劑在第一溫度下分散混合均勻，得到粘附有粘結(jié)劑和/或固化劑的顆粒狀骨料，其中，相對(duì)于100重量份的支撐劑本體，所述粘結(jié)劑的用量為2.5-18重量份，所述固化劑的用量為0.02-1.8重量份；
(2)使所述顆粒狀骨料和膨脹材料組合物在第二溫度下分散混合均勻以使所述膨脹材料組合物包覆在所述顆粒狀骨料上，得到顆粒狀的自懸浮支撐劑，其中，相對(duì)于100重量份的支撐劑本體，所述膨脹材料組合物的用量為2.5-18重量份。
本發(fā)明的自懸浮支撐劑的制備方法可以在支撐劑本體表面包覆粘結(jié)劑、固化劑和膨脹材料組合物，得到的包覆了水溶性膨脹材料的自懸浮支撐劑可以以水作為壓裂液，同時(shí)，自懸浮支撐劑表面的膨脹材料組合物在水中迅速溶脹，形成膨脹的水化層，降低自懸浮支撐劑顆粒的相對(duì)密度，使其懸浮于水面上，從而便于壓裂液的輸送。
在根據(jù)本發(fā)明的自懸浮支撐劑的制備方法中，為了提高水溶性膨脹材料包覆粘結(jié)劑的包覆效果，顆粒狀骨料可以經(jīng)過(guò)預(yù)處理，處理方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，例如，優(yōu)選地可以先經(jīng)過(guò)擦洗、烘干、篩選等步驟，以除去骨料中的水分，便于骨料更好地與粘結(jié)劑結(jié)合。
在根據(jù)本發(fā)明的自懸浮支撐劑的制備方法中，第一接觸溫度和第二接觸溫度沒(méi)有特別的要求，只要滿(mǎn)足上述粘結(jié)劑在第一接觸溫度下可以熔融以包覆于水溶性膨脹材料顆粒表面；上述膨脹材料組合物在第二接觸溫度下可以與粘結(jié)劑粘結(jié)即可。優(yōu)選情況下，第一溫度可以為150-240℃；第二溫度可以為100-190℃。在上述溫度下，粘結(jié)劑可以均勻包覆于骨料表面，膨脹材料組合物可以緊密地粘附于粘結(jié)劑上，得到膨脹材料組合物均勻包覆的自懸浮支撐劑顆粒。
本發(fā)明還提供上述自懸浮支撐劑在流體礦開(kāi)采方面的應(yīng)用。
根據(jù)本發(fā)明，流體礦開(kāi)采具體地可以包括天然氣、石油、頁(yè)巖油、頁(yè)巖氣、淡水、鹽水、熱水的開(kāi)采。優(yōu)選地，流體礦可以為石油、天然氣、頁(yè)巖油和頁(yè)巖氣中的一種或幾種。
下面通過(guò)實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明并不因此而受到任何限制。在本發(fā)明的下述實(shí)施例中，石英砂、球狀玻璃顆粒和陶粒購(gòu)自河北京航礦產(chǎn)品有限公司；燒結(jié)氧化鋁和燒結(jié)氧化鋯購(gòu)自嘉興杰奈爾硬質(zhì)合金有限公司；聚乙二醇購(gòu)自美國(guó)陶氏化學(xué)，其余試劑均為市售產(chǎn)品。
實(shí)施例1
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
本實(shí)施例的膨脹材料組合物為100重量份的聚乙二醇(重均分子量200)和3重量份的阿拉伯膠(泰安市鼎力膠業(yè)有限公司，dl-80)。
(1)以石英砂(粒徑為6-10目)為原料，經(jīng)擦洗、120℃烘干5h后，篩選6-40目的石英砂為骨料；
(2)取100重量份篩選的石英砂，加熱至240℃，加入環(huán)氧樹(shù)脂e-51(618)2.5重量份，固化劑鄰苯二甲酸酐0.02重量份，攪拌混合均勻得到粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料；
(3)當(dāng)上述粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料的溫度降至190℃，加入2.5重量份上述膨脹材料組合物，攪拌混合均勻。
(4)冷卻、破碎、篩分，得到的本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例2
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
本實(shí)施例的膨脹材料組合物為100重量份的聚乙二醇(重均分子量8000)和24重量份的刺槐豆膠(濟(jì)寧華凱樹(shù)脂有限公司)。
(1)取100重量份陶粒(粒徑為100-200目)，加熱至190℃，加入18重量份粘結(jié)劑雙酚a型不飽和聚酯3301，加入固化劑鄰苯二甲酸酐1.8重量份，攪拌混合均勻得到粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料；
(2)當(dāng)上述粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料的溫度降至100℃時(shí)，加入18重量份上述膨脹材料組合物，攪拌混合均勻。
(3)冷卻、破碎、篩分，得到的本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例3
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
本實(shí)施例的膨脹材料組合物為100重量份的聚乙二醇(重均分子量400)和5重量份的大豆分離蛋白粉(購(gòu)自鄭州龍生化工產(chǎn)品有限公司，分散型)。
(1)取100重量份球狀玻璃顆粒(粒徑為10-50目)，加熱至210℃，加入16重量份粘結(jié)劑環(huán)氧樹(shù)脂e-44，攪拌，加入固化劑二乙烯三胺1.5重量份，攪拌混合均勻得到粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料；
(2)當(dāng)上述粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料的溫度降至150℃時(shí)，加入15重量份上述膨脹材料組合物，攪拌混合均勻。
(3)冷卻、破碎、篩分，得到的本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例4
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
本實(shí)施例的膨脹材料組合物為100重量份的聚乙二醇(重均分子量600)和10重量份的骨膠(購(gòu)自濟(jì)南宏巨化工有限公司)。
(1)取100重量份燒結(jié)氧化鋁(粒徑為10-50目)，加熱至150℃，加入12.5重量份粘結(jié)劑熱塑性酚醛樹(shù)脂，加入固化劑鄰苯二甲酸酐0.65重量份，攪拌混合均勻得到粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料；
(2)當(dāng)上述粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料的溫度降至110℃時(shí)，加入15重量份上述膨脹材料組合物，攪拌混合均勻。
(3)冷卻、破碎、篩分，得到的本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例5
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
本實(shí)施例的膨脹材料組合物為100重量份的聚乙二醇(重均分子量1000)和10重量份的阿拉伯膠(泰安市鼎力膠業(yè)有限公司，dl-80)和3重量份的明膠(購(gòu)自濟(jì)南宏巨化工有限公司)。
(1)取100重量份燒結(jié)氧化鋯(粒徑為10-100目)，加熱至160℃，加入12重量份粘結(jié)劑聚酰亞胺，加入固化劑三乙胺1.3重量份，攪拌混合均勻得到粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料；
(2)當(dāng)上述粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料的溫度降至125℃時(shí)，加入6重量份上述膨脹材料組合物，攪拌混合均勻。
(3)冷卻、破碎、篩分，得到的本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例6
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
本實(shí)施例的膨脹材料組合物為100重量份的聚乙二醇(重均分子量4000)和22重量份的阿拉伯膠(泰安市鼎力膠業(yè)有限公司，dl-80)。
(1)取100重量份預(yù)覆膜石英砂(購(gòu)自仁創(chuàng)科技集團(tuán)，牌號(hào)zfs-knd，粒徑為10-50目)，加熱至230℃，加入17重量份二甲苯不飽和聚酯樹(shù)脂xm-2，加入固化劑過(guò)氧化甲乙酮1.2重量份，攪拌混合均勻得到粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料；
(2)當(dāng)上述粘結(jié)劑包覆的顆粒狀骨料的溫度降至165℃時(shí)，加入16重量份上述膨脹材料組合物，攪拌混合均勻。
(3)冷卻、破碎、篩分，得到的本實(shí)施例的自懸浮支撐劑。
實(shí)施例7
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
采用與實(shí)施例1相同的膨脹材料組合物和制備方法制備自懸浮支撐劑，所不同的是，聚乙二醇的重均分子量為100。
實(shí)施例8
本實(shí)施例用于說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物以及由膨脹材料組合物制備自懸浮支撐劑的制備方法及自懸浮支撐劑。
采用與實(shí)施例1相同的膨脹材料組合物和制備方法制備自懸浮支撐劑，所不同的是，石英砂的粒徑為300目。
對(duì)比例1
本對(duì)比例用于說(shuō)明與本發(fā)明不同的自懸浮支撐劑及制備方法。
本對(duì)比例的自懸浮支撐劑為未做任何處理的石英砂(20-40目)。
對(duì)比例2
(1)以石英砂(粒徑為6-10目)為原料，經(jīng)擦洗、120℃烘干5h后，篩選6-40目的石英砂為骨料；
(2)取100重量份篩選的石英砂，加熱至240℃，加入環(huán)氧樹(shù)脂e-51(618)2.5重量份，加入固化劑鄰苯二甲酸酐0.02重量份，攪拌混合均勻得到本對(duì)比例的自懸浮支撐劑。
對(duì)比例3
采用與實(shí)施例1相同的膨脹材料組合物和制備方法制備自懸浮支撐劑，所不同的是，膨脹材料組合物中不加入阿拉伯膠。
對(duì)比例4
采用與實(shí)施例1相同的膨脹材料組合物和制備方法制備自懸浮支撐劑，所不同的是，膨脹材料組合物中不加入聚乙二醇。
對(duì)比例5
采用與實(shí)施例1相同的膨脹材料組合物和制備方法制備自懸浮支撐劑，所不同的是，將聚乙二醇替換為等重量的聚環(huán)氧丙烷(購(gòu)自江蘇省海安石油化工廠，ppg8000)
測(cè)試實(shí)施例1
活性水的制備：將0.25g的陰離子聚丙烯酰胺(300萬(wàn))溶于488.65g的水中，混合均勻，得到稠化水；將1g的op-10溶于獲得的稠化水中，混合均勻；再加入10g氯化鉀，攪拌均勻；加入0.1g甲醛，攪拌均勻。
試驗(yàn)方法：將實(shí)施例1-8、對(duì)比例1-5的自懸浮支撐劑分別在活性水中進(jìn)行液體粘度、攜砂性能以及摩阻參數(shù)測(cè)試，粘度測(cè)試方法參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)(syt5107-2005)；沉降速度測(cè)定采用0.5m有機(jī)玻璃管，裝入45cm高的活性水和砂比為30％的支撐劑，搖勻測(cè)試支撐劑的沉降速度；摩阻采用dv-iii粘度計(jì)，配置30％砂比的壓裂體系，轉(zhuǎn)速為100rpm，測(cè)定它們的扭矩來(lái)表征支撐劑的摩阻。測(cè)試結(jié)果如下表1所示：
表1
從表1中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑在活性水中具備優(yōu)異的攜砂能力和降摩阻能力。將本發(fā)明的膨脹材料組合物包覆于支撐劑本體表面，膨脹材料組合物在水中可以快速溶脹，在支撐劑顆粒外表面形成穩(wěn)固的水化層，降低了自懸浮支撐劑顆粒的相對(duì)密度，膨脹材料組合物中的少量有機(jī)分子可以伸展于水中，增加水的粘度，這也有利于自懸浮支撐劑顆粒在水中的懸浮。壓裂液中無(wú)需額外添加高分子化合物，降低了壓裂液的粘度，降低壓裂液的輸送難度，避免了高分子化合物隨著壓裂液進(jìn)入地下，堵塞油氣開(kāi)采孔隙，也減少了高分子化合物對(duì)地層環(huán)境的污染。
從實(shí)施例1與對(duì)比例1-2的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑與未作任何包覆的支撐劑骨料以及僅包覆了粘結(jié)劑的支撐劑顆粒相比，其沉降速度和摩阻更低，得到的活性水的粘度也更小，說(shuō)明本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑具備更優(yōu)異的攜砂能力和降摩阻能力。
從實(shí)施例1與對(duì)比例3-4的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，相對(duì)于對(duì)比例3中單獨(dú)使用聚乙二醇和對(duì)比例4中單獨(dú)使用天然高分子材料阿拉伯膠，本發(fā)明的膨脹材料組合物將聚乙二醇和天然高分子材料組合使用具有更好的效果。實(shí)施例1與對(duì)比例5的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，相對(duì)于采用其他聚合物包覆支撐劑顆粒，采用本發(fā)明的膨脹材料組合物包覆的支撐劑顆粒具有更好的自懸浮能力和降摩阻能力。
從實(shí)施例1與實(shí)施例7-8的數(shù)據(jù)對(duì)比可以看出，在本發(fā)明優(yōu)選的聚乙二醇的重均分子量為200-8000和支撐劑的骨料的粒徑為6-200目的情況下，由本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑的攜砂能力和降摩阻能力更突出。
測(cè)試實(shí)施例2
將實(shí)施例1-8、對(duì)比例1-5的支撐劑分別在清水中進(jìn)行液體粘度、攜砂性能以及摩阻參數(shù)測(cè)試，粘度測(cè)試方法參見(jiàn)標(biāo)準(zhǔn)(syt5107-2005)；沉降速度測(cè)定采用0.5m有機(jī)玻璃管，裝入45cm高的活性水和砂比為30％的支撐劑，搖勻測(cè)試支撐劑的沉降速度；摩阻采用dv-iii粘度計(jì)，配置30％砂比的壓裂體系，固定轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子，測(cè)定它們的扭矩來(lái)表征。測(cè)試結(jié)果如表2所示：
表2
從表2中數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明的膨脹材料組合物制備的自懸浮支撐劑在清水壓裂體系中具備優(yōu)異的攜砂能力和降摩阻能力。
以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，但是，本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式中的具體細(xì)節(jié)，在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi)，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡(jiǎn)單變型，這些簡(jiǎn)單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
另外需要說(shuō)明的是，在上述具體實(shí)施方式中所描述的各個(gè)具體技術(shù)特征，在不矛盾的情況下，可以通過(guò)任何合適的方式進(jìn)行組合。為了避免不必要的重復(fù)，本發(fā)明對(duì)各種可能的組合方式不再另行說(shuō)明。
此外，本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方式之間也可以進(jìn)行任意組合，只要其不違背本發(fā)明的思想，其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開(kāi)的內(nèi)容。