随着石油、天然气工业的发展,压裂工艺技术在全世界范围内低渗透油气田的开采中得到广泛应用,作为压裂技术中不可缺少的重要材料支撑剂的选择、使用、运移等问题凸显重要。当使用压裂技术高压打开油层岩石裂缝,随着带有支撑剂的液体注入裂缝中,支撑剂支撑裂缝使其无法重新闭合,从而形成油气流出的通道,使油气能够通畅流入井中,起到增产作用。故压裂支撑剂是石油、天然气低渗透油气井开采压裂施工的关键材料。
目前使用的支撑剂主要有:石英砂压裂支撑剂、陶粒压裂支撑剂、树脂包覆压裂支撑剂等,其都具有密度大,需要压裂液,压裂液污染环境,需要破胶工艺复杂等缺点。
近来中蓝晨光成功开发出高强度、低密度、可自悬浮、环保的环氧树脂新型支撑剂,通过直接选用热固性树脂为原材料,在甲基硅油中制备出抗破碎能力强、密度低、玻璃化温度约130℃的热固性树脂压裂支撑剂,将现有压裂支撑剂的密度从2-3 g/cm3降到1.1 g/cm3。新开发出的环氧树脂新型支撑剂具有表面光滑、酸溶解度降低、圆球度得到改善、密度下降、破碎率大幅降低等优点,提高了压裂液的携带能力、在泵送过程中的沉降速率变慢,可进入裂缝更深处,有利于裂缝的导流能力提高;普通石英砂和陶粒容易嵌入松软地层和易返吐,而轻质微变形的支撑剂可防止支撑剂嵌入和返吐。
典型性能指标
指标 | 单位 | 4# |
硬度 | Shore D | 92 |
拉伸强度 | MPa | 65.9 |
拉伸模量 | MPa | 3641 |
断裂伸长率 | % | 1.49 |
压缩强度 | MPa | 115.7 |
弯曲强度 | MPa | 92.9 |
弯曲模量 | MPa | 3420 |
玻璃化温度 | Tg ℃ | 147 |
低密度环氧树脂压裂支撑剂的优点:高强、圆滑、具有化学惰性、低密度、方便实用、不易回流、不易掩埋。
1、由于密度低,压裂液无需聚合物,不加交联剂,可直接用水输送
2、压裂作业完成后无需破胶,理论上可以100%返排(返排率100%)
3、简化了压裂施工工艺
4、由于压裂液粘度低,提高了压裂液和支撑剂的渗透性,提高迁移效率
5、破碎率低
6、减少了返排液环保处理过程和费用。
我国油气田大部分是低渗透油气田,其最基本的特点就是流体渗透能力差、产能低,水力压裂技术广泛使用,石油压裂支撑剂作为压裂技术的关键材料,性能的优劣直接影响油气井产量。因此,该环氧树脂压裂支撑剂的成功研发,将迎来油气压裂行业革命性突破,具有里程碑意义。据粗略统计,目前我国拥有油气井数万口,压裂支撑剂的年市场需求量可达上万吨,市场前景巨大。
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