CN111607383A - 支撑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种支撑剂及其制备方法，属于水力压裂技术领域。该支撑剂包括：芯材和囊材，囊材包括依次包裹芯材的第一包裹层、第二包裹层和第三包裹层。本申请通过将热固性酚醛树脂作为第一包裹层，将疏水聚合物作为第二包裹层，将水解聚丙烯酰胺作为第三包裹层，依次包裹在芯材上，得到支撑剂。由于芯材为粒径位于70～140目的陶粒或者石英砂，从而在保证了支撑剂的体积的同时保证了支撑剂的抗压强度。由于热固性酚醛树脂所具有的粘接性，保证了依次包裹在芯材上的第二包裹层和第三包裹层与芯材之间连接稳固性。由于疏水聚合物具有的抗冲刷特性，以及水解聚丙烯酰胺具有的悬浮特性，保证了支撑剂能够悬浮在压裂液中，且能够长时间对裂缝进行支撑。

Description

支撑剂及其制备方法

技术领域

本申请涉及水力压裂技术领域，特别涉及一种支撑剂及其制备方法。

背景技术

在油气井生产过程和注水井注水过程中，水力压裂是油气井增产、注水井增注的重要措施。水力压裂的具体实现过程为：在足以压开地层形成裂缝的压力下对地层挤入压裂液以形成裂缝，进而通过压裂液中携带的支撑剂对形成的裂缝进行支撑，从而保证地层中形成一条或多条长、宽、高不等的裂缝，以使地层与油气井的井筒或注水井的井筒之间建立起新的流体通道。传统的支撑剂主要有陶粒支撑剂和石英砂支撑剂，然而随着水力压裂技术的不断进步，传统的支撑剂已不能满足要求，因此亟需一种新型的支撑剂，以实现对地层中形成的裂缝的支撑。

发明内容

本申请提供了一种支撑剂及其制备方法，可以解决传统支撑剂功能单一的问题。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种支撑剂，所述支撑剂包括：芯材和囊材，所述囊材包括依次包裹所述芯材的第一包裹层、第二包裹层和第三包裹层；

所述芯材为陶粒或者石英砂，所述芯材的粒径位于70～140目的范围内；

所述第一包裹层为热固性酚醛树脂，所述第二包裹层为疏水性聚合物，所述第三包裹层为水解聚丙烯酰胺。

可选地，所述第一包裹层、所述第二包裹层和所述第三包裹层的质量总和在所述支撑剂中的占比位于6.2％～12.4％的范围内。

可选地，所述第一包裹层的质量在所述支撑剂中的占比位于4％～8％的范围内，所述第二包裹层的质量在所述支撑剂中的占比位于1.2％～2.4％的范围内，所述第三包裹层的质量在所述支撑剂中的占比位于1％～4％的范围内。

可选地，所述热固性酚醛树脂为分子量位于500～800范围内的A阶酚醛树脂，所述疏水性聚合物的分子量位于1000～5000的范围内，所述水解聚丙烯酰胺的分子量位于500～800万的范围内，且所述水解聚丙烯酰胺的水解度不小于20％。

第二方面，提供了一种支撑剂的制备方法，所述制备方法包括：

获取芯材，并进行清洗烘干处理；

制备热固性酚醛树脂溶液、疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液；

当清洗烘干处理后的芯材呈流化态漂浮在反应釜中时，将所述热固性酚醛树脂溶液以雾状喷洒在所述芯材上；

对喷洒在所述芯材上的所述热固性酚醛树脂溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到时长阈值时得到第一颗粒，所述第一颗粒是指所述热固性酚醛树脂溶液中溶解的热固性酚醛树脂包裹所述芯材形成的颗粒；

将所述疏水性聚合物溶液以雾状喷洒在所述第一颗粒上；

对喷洒在所述第一颗粒上的所述疏水性聚合物溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到所述时长阈值时得到第二颗粒，所述第二颗粒是指所述疏水性聚合物溶液中溶解的疏水性聚合物包裹所述第一颗粒形成的颗粒；

将所述水解聚丙烯酰胺溶液以雾状喷洒在所述第二颗粒上；

对喷洒在所述第二颗粒上的所述水解聚丙烯酰胺溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到所述时长阈值时得到支撑剂，所述支撑剂是指所述水解聚丙烯酰胺溶液中溶解的水解聚丙烯酰胺包裹所述第二颗粒形成的颗粒。

可选地，所述对喷洒在所述芯材上的所述热固性酚醛树脂溶液进行干燥处理之前，还包括：

控制所述反应釜内的温度升温至70摄氏度。

可选地，所述芯材与所述热固性酚醛树脂溶液的体积比位于1.5:1～3.5:1的范围内，所述芯材与所述疏水性聚合物溶液的体积比位于1:4～1:6的范围内，所述芯材与所述水解聚丙烯酰胺溶液的体积比位于1:5～1:7的范围内。

可选地，所述热固性酚醛树脂溶液中所述热固性酚醛树脂的质量占比位于17％～33％的范围内，所述疏水性聚合物溶液中所述疏水性聚合物的质量占比位于0.3％～0.4％的范围内，所述水解聚丙烯酰胺溶液中所述水解聚丙烯酰胺的质量占比位于0.2％～0.6％的范围内。

可选地，所述芯材为陶粒或者石英砂，所述芯材的粒径位于70～140目的范围内。

可选地，所述热固性酚醛树脂为分子量位于500～800范围内的A阶酚醛树脂，所述疏水性聚合物的分子量位于1000～5000的范围内，所述水解聚丙烯酰胺的分子量位于500～800万的范围内，且所述水解聚丙烯酰胺的水解度不小于20％。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少可以包括：

本申请通过将将热固性酚醛树脂作为第一包裹层，将疏水聚合物作为第二包裹层，将水解聚丙烯酰胺作为第三包裹层，依次包裹在芯材上，得到支撑剂。由于芯材为粒径位于70～140目的陶粒或者石英砂，从而在保证了支撑剂的体积的同时保证了支撑剂的抗压强度。由于热固性酚醛树脂所具有的粘接性，从而保证了依次包裹在芯材上的第二包裹层和第三包裹层与芯材之间连接稳固性。由于疏水聚合物具有的抗冲刷特性，以及水解聚丙烯酰胺具有的悬浮特性，保证了支撑剂能够悬浮在压裂液中，且能够长时间对地层中形成的裂缝进行支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的一种支撑剂的剖面结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种支撑剂的制备方法的流程示意图；

图3是本申请实施例提供的一种反应釜的结构示意图。

附图标记：

1：芯材；2：囊材；21：第一包裹层；22：第二包裹层；23：第三包裹层；3：第一物料筒；31：芯材加入口；32：物料加入口；4：第二物料筒；5：蠕动泵；6：储罐。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1是本申请实施例提供的一种支撑剂的剖面结构示意图。如附图1所示，支撑剂包括：芯材1和囊材2，囊材2包括依次包裹芯材1的第一包裹层21、第二包裹层22和第三包裹层23。芯材1为陶粒或者石英砂，芯材1的粒径位于70～140目的范围内。第一包裹层21为热固性酚醛树脂，第二包裹层22为疏水性聚合物，第三包裹层23为水解聚丙烯酰胺。

本申请实施例中，由于支撑剂包括的芯材1为粒径位于70～140目的陶粒或者石英砂，从而在保证了支撑剂的体积的同时保证了支撑剂的抗压强度。在将热固性酚醛树脂作为第一包裹层21包裹在芯材1上后，由于热固性酚醛树脂所具有的粘接性，从而保证了依次包裹在芯材1上的第二包裹层22和第三包裹层23与芯材1之间连接稳固性。由于作为第二包裹层22的疏水聚合物具有的抗冲刷特性，以及作为第三包裹层23的水解聚丙烯酰胺具有的悬浮特性，保证了支撑剂能够悬浮在压裂液中，且能够长时间对地层中形成的裂缝进行支撑。

其中，芯材1可以为圆球状，也可以为椭球状，当然也可以为其他不规则形状等，本申请实施例对此不做限定。为了避免在芯材1上依次包裹第一包裹层21、第二包裹层22和第三包裹层23后得到的支撑剂的质量较大，第一包裹层21、第二包裹层22和第三包裹层23的质量总和在支撑剂中的占比位于6.2％～12.4％的范围内，也即是芯材1的质量在支撑剂中的占比位于87.6％～93.8％的范围内。

在一种可能的实现方式中，为了保证第二包裹层22和第三包裹层23与芯材1之间连接的稳固性，第一包裹层21的质量在支撑剂中的占比可以位于4％～8％的范围内。为了提高支撑剂的抗冲刷性，第二包裹层22的质量在支撑剂中的占比可以位于1.2％～2.4％的范围内，为了提高支撑剂的悬浮性，第三包裹层23的质量在支撑剂中的占比可以位于1％～4％的范围内。

比如，芯材1为圆球状的陶粒，假设芯材1的密度为800千克/立方米，芯材1的粒径为100目，也即是芯材1的粒径为0.147毫米，这样芯材1的质量为10.6微克，第一包裹层21、第二包裹层22和第三包裹层23的质量总和可以为1.2微克，其中第一包裹层21的质量可以为0.144微克，第二包裹层22的质量可以为0.432微克，第三包裹层23的质量可以为0.624微克。

本申请实施例中，热固性酚醛树脂可以为分子量位于500～800范围内的A阶酚醛树脂，疏水性聚合物的分子量位于1000～5000的范围内，水解聚丙烯酰胺的分子量可以位于500～800万的范围内，且水解聚丙烯酰胺的水解度不小于20％。

本申请实施例中，由于支撑剂包括的芯材为粒径位于70～140目的陶粒或者石英砂，从而在保证了支撑剂的体积的同时保证了支撑剂的抗压强度。在将A阶酚醛树脂作为第一包裹层包裹在芯材上后，由于A阶酚醛树脂可以在高温条件下自固化，以及A阶酚醛树脂所具有的粘接性，从而能够避免依次包裹在芯材上的第二包裹层和第三包裹层从芯材上脱落的现象。由于作为第二包裹层的疏水聚合物具有较好的油水选择性能和耐冲刷性能，以及作为第三包裹层的水解聚丙烯酰胺具有的悬浮特性，保证了支撑剂能够悬浮在压裂液中，且能够减缓对支撑剂的冲刷，从而延长支撑剂对地层中形成的裂缝的支撑。

图2是本申请实施例提供的一种支撑剂的制备方法的流程示意图。如附图2所示，该制备方法包括如下步骤。

步骤201：获取芯材，并进行清洗烘干处理。

为了避免制备后得到的支撑剂的体积较大，获取芯材时，可以选择粒径位于70～140目的范围内的芯材。对获取的芯材进行清洗，以除去芯材表面的吸附物，之后再对清洗后的芯材进行烘干处理，以除去芯材表面残留的水珠。其中，芯材可以为陶粒或者石英砂，从而能够保证芯材的抗压强度，对芯材可以在温度位于90～100摄氏度的范围内进行烘干处理，比如，可以在95摄氏度的高温下进行烘干处理，且可以维持2小时的烘干处理，以保证芯材的干燥性。

其中，陶粒的制作方法可以参考现有技术，本申请实施例在此不做具体限定。石英砂主要成分为SiO₂，其余为Fe₂O₃、Al₂O₃、Na₂O、K₂O等。

步骤202：制备热固性酚醛树脂溶液、疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液。

具体地，选择热固性酚醛树脂、疏水聚合物和水解聚丙烯酰胺，针对选择的热固性酚醛树脂、疏水聚合物和水解聚丙烯酰胺，分别制备对应的热固性酚醛树脂溶液、疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液。

由于热固性酚醛树脂不溶于水的特性，因此可以将酒精作为溶剂制备对应的热固性酚醛树脂溶液，疏水性聚合物和水解聚丙烯酰胺能够溶于水，因此均可以将水作为溶剂分别制备对应的疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液。

其中，选择的热固性酚醛树脂可以为分子量位于500～800范围内的A阶酚醛树脂，疏水性聚合物的分子量位于1000～5000的范围内，水解聚丙烯酰胺的分子量可以位于500～800万范围内，且水解聚丙烯酰胺的水解度不小于20％。热固性酚醛树脂、疏水性聚合物和水解聚丙烯酰胺的制作方法可以参考现有技术，本申请实施例在此不做具体限定。

制备的热固性酚醛树脂溶液中热固性酚醛树脂的质量占比可以位于17％～33％的范围内，疏水性聚合物溶液中疏水性聚合物的质量占比可以位于0.3％～0.4％的范围内，水解聚丙烯酰胺溶液中水解聚丙烯酰胺的质量占比可以位于0.2％～0.6％的范围内。

进一步地，对于制备好的热固性酚醛树脂溶液、疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液，可以根据芯材的体积按照第一比值确定所需要的热固性酚醛树脂溶液的体积，按照第二比值确定疏水性聚合物溶液的体积，按照第三比值确定水解聚丙烯酰胺溶液的体积。

其中，第一比值可以为1.5:1～3.5:1，也即是芯材与热固性酚醛树脂溶液的体积比可以位于1.5:1～3.5:1的范围内，第二比值可以位于1:4～1:6的范围内，也即是芯材与疏水性聚合物溶液的体积比可以位于1:4～1:6的范围内，第三比值可以位于1:5～1:7的范围内，也即是芯材与水解聚丙烯酰胺溶液的体积比可以位于1:5～1:7的范围内。

需要说明的是，在对获取的芯材进行清洗烘干处理，且在制备好热固性酚醛树脂溶液、疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液后，可以在反应釜内完成支撑剂的制备，具体按照如下步骤203-步骤208实现。

如附图3所示，反应釜可以包括第一物料筒3、第二物料筒4、蠕动泵5和储罐6，第一物料筒3呈倒立的圆锥状结构，第二物料筒4呈圆柱状结构，第一物料筒3的第一端与第二物料桶的第一端密封连接，第一物料筒3的中部侧壁设置有芯材加入口31，第一物料筒3的第二端用于与空压机连通，第一物料筒3的第二端的侧壁设置有三个物料加入口32，每个物料加入口32分别通过蠕动泵5与储罐6连通。其中，与第一物料加入口32连通的储罐6用于储存制备的热固性酚醛树脂溶液，与第二物料加入口32连通的储罐6用于储存制备的疏水性聚合物溶液，与第三物料加入口32连通的储罐6用于储存制备的水解聚丙烯酰胺溶液。

步骤203：当清洗烘干处理后的芯材呈流化态漂浮在反应釜中时，将热固性酚醛树脂溶液以雾状喷洒在芯材上。

具体地，当清洗烘干处理后的芯材漂浮在反应釜的第二物料筒4中时，将与第一物料加入口32连通的储罐6内储存的热固性酚醛树脂溶液通过蠕动泵5泵入第一物料筒3，此时泵入的热固性酚醛树脂溶液可以在增压机充气增压的过程中进行雾化，进而以雾状喷洒在芯材上。

其中，流化态是指芯材颗粒在流动气流中处于不停的飘动翻滚的一种状态。

进一步地，在将热固性酚醛树脂溶液以雾状喷洒在芯材上之前，将芯材沿芯材加入口31加入第一物料筒3，之后通过与第一物料筒3连接的增压机，沿第一物料筒3的第二端进行充气增压，以使加入的芯材上浮至第二物料筒4，并在第二物料筒4内呈流化态漂浮。其中，增压机进行充气增压的压力可以位于0.3～0.5兆帕的范围内。

步骤204：对喷洒在芯材上的热固性酚醛树脂溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到时长阈值时得到第一颗粒。

对喷洒在芯材上的热固性酚醛树脂溶液，可以在增压机充气增压过程中进行风干，风干的时长可以控制在时长阈值内。对热固性酚醛树脂溶液的干燥时长可以控制在1～2小时的范围内，也即是时长阈值可以位于1～2小时范围内。第一颗粒是指热固性酚醛树脂溶液中溶解的热固性酚醛树脂包裹芯材形成的颗粒，也即是将热固性酚醛树脂作为第一包裹层包裹芯材形成的颗粒。

由于热固性酚醛树脂具有一定的粘接性，因此在将热固性酚醛树脂作为第一包裹层包裹在芯材上后，能够稳定的粘接在芯材上，同时便于后续的包裹层对形成的第一颗粒的包裹。

进一步地，对喷洒在芯材上的热固性酚醛树脂溶液进行干燥处理之前，可以控制反应釜内的温度升温至70摄氏度，也即是控制反应釜包括的第二物料筒4内的温度升温至70摄氏度，以促进喷洒在芯材上的热固性酚醛树脂溶液的干燥，促进第一颗粒的形成。当然，还可以控制第二物料筒4内的温度升温至其他温度，只要可以促进第一颗粒的形成即可，本申请实施例对此不做限定。

步骤205：将疏水性聚合物溶液以雾状喷洒在第一颗粒上。

具体地，将与第二物料加入口32连通的储罐6内储存的疏水性聚合物溶液通过蠕动泵5泵入第一物料筒3，此时泵入的疏水性聚合物溶液可以在增压机充气增压的过程中进行雾化，进而以雾状喷洒在第一颗粒上。

步骤206：对喷洒在第一颗粒上的疏水性聚合物溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到时长阈值时得到第二颗粒。

对喷洒在第一颗粒上的疏水性聚合物溶液，可以在增压机充气增压过程中进行风干，风干的时长可以控制在时长阈值内。当然，也可以控制第二物料筒4内的温度进行升温，以在高温环境下，促进喷洒在第一颗粒上的疏水性聚合物溶液的干燥。第二颗粒是指疏水性聚合物溶液中溶解的疏水性聚合物包裹第一颗粒形成的颗粒，也即是将疏水性聚合物作为第二包裹层包裹第一颗粒形成的颗粒。

由于疏水性聚合物具有一定的抗冲刷性，因此在热固性酚醛树脂的粘接作用下将疏水性聚合物作为第二包裹层包裹在第一颗粒上后，可以提高形成的第二颗粒的抗冲刷性。

步骤207：将水解聚丙烯酰胺溶液以雾状喷洒在第二颗粒上。

具体地，将与第三物料加入口32连通的储罐6内储存的水解聚丙烯酰胺溶液通过蠕动泵5泵入第一物料筒3，此时泵入的水解聚丙烯酰胺溶液可以在增压机充气增压的过程中进行雾化，进而以雾状喷洒在第二颗粒上。

步骤208：对喷洒在第二颗粒上的水解聚丙烯酰胺溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到时长阈值时得到支撑剂。

对喷洒在第二颗粒上的水解聚丙烯酰胺溶液，可以在增压机充气增压过程中进行风干，风干的时长可以控制在时长阈值内。当然，也可以控制第二物料筒4内的温度进行升温，以在高温环境下，促进喷洒在第二颗粒上的水解聚丙烯酰胺溶液的干燥。支撑剂是指水解聚丙烯酰胺溶液中溶解的水解聚丙烯酰胺包裹第二颗粒形成的颗粒，也即是将水解聚丙烯酰胺作为第三包裹层包裹第二颗粒形成的颗粒。

由于水解聚丙烯酰胺具有一定的悬浮性，因此在热固性酚醛树脂的粘接作用下将水解聚丙烯酰胺作为第三包裹层包裹在第二颗粒上后，可以提高形成的支撑剂的悬浮性。

需要说明的是，对于制备得到的支撑剂，第一包裹层的质量在支撑剂中的占比可以位于4％～8％的范围内，第二包裹层的质量在支撑剂中的占比可以位于1.2％～2.4％的范围内，第三包裹层的质量在支撑剂中的占比可以位于1％～4％的范围内。

比如，芯材为圆球状的陶粒，假设芯材的密度为800千克/立方米，芯材的粒径为100目，也即是芯材的粒径为0.147毫米，这样芯材的质量为10.6微克，第一包裹层、第二包裹层和第三包裹层的质量总和可以为1.2微克，其中第一包裹层的质量可以为0.144微克，第二包裹层的质量可以为0.432微克，第三包裹层的质量可以为0.624微克。

本申请实施例中，选择粒径在70～140目之间的陶粒或者石英砂作为芯材，从而在保证了支撑剂具有较小的体积的同时，还保证了支撑剂的抗压强度。之后，将A阶酚醛树脂作为第一包裹层，将疏水聚合物作为第二包裹层，将水解聚丙烯酰胺作为第三包裹层，依次包裹在芯材上。由于A阶酚醛树脂可以在高温条件下自固化，以及A阶酚醛树脂所具有的粘接性，从而能够避免第二包裹层和第三包裹层从芯材上脱落的现象，由于疏水聚合物具有较好的油水选择性能和耐冲刷性能，以及水解聚丙烯酰胺具有的悬浮特性，保证了制备得到的支撑剂能够悬浮在压裂液中，且能够减缓对支撑剂的冲刷，从而延长支撑剂对地层中形成的裂缝的支撑。

以下将通过四个具体实施例进一步地描述本申请的制备方法。

选择200克石英砂作为芯材，使用清水对石英砂浸泡一小时，之后在95摄氏度下烘干2h。按照17％的质量占比，将热固性酚醛树脂溶解在酒精中，制备对应的热固性酚醛树脂溶液，按照0.3％的质量占比将疏水性聚合物溶解在水中，制备对应的疏水性聚合物水溶液，按照0.5％的质量占比将水解聚丙烯酰胺溶解在水中，制备对应的水解聚丙烯酰胺溶液。将经清洗烘干处理后的芯材置入如图3所示的反应釜中，利用蠕动泵通过第一物料加入口将热固性酚醛树脂溶液泵入反应釜，热固性酚醛树脂溶液的体积与芯材的体积比为1:1.5，利用增压机使热固性酚醛树脂溶液雾化形成细小液滴，喷洒在呈流化态的芯材上，喷洒时间控制在78分钟，升高反应釜内的温度到70摄氏度，对热固性酚醛树脂溶液进行干燥，以形成包裹有第一包裹层的第一颗粒。再利用蠕动泵通过第二物料加入口将疏水聚合物溶液泵入反应釜，疏水聚合物溶液的体积与芯材的体积比为4:1，利用增压机使疏水性聚合物溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第一颗粒上，喷洒时间控制在85分钟，再对疏水性聚合物溶液进行干燥1小时，以形成包裹有第二包裹层的第二颗粒。再利用蠕动泵通过第三物料加入口将水解聚丙烯酰胺溶液泵入反应釜，水解聚丙烯酰胺溶液的体积与芯材的体积比为5:1，利用增压机使水解聚丙烯酰胺溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第二颗粒上，喷洒时间控制在80分钟，以形成包裹有第三包裹层的支撑剂。其中，溶液的喷洒时间根据增压机的转速、蠕动泵的转速和溶液的粘度进行控制。

通过上述制备方法得到的支撑剂具有快速溶胀、密度低、悬浮时间长的特点，且支撑剂在不同的地层压力下的破碎率满足中国石油天然气集团公司企业标准《Q/SY 125-2007压裂支撑剂性能指标及评价测试方法》要求。清水驱替支撑剂时的驱替压力高达0.017兆帕，渗透率低于1100毫达西，煤油驱替支撑剂时的驱替压力为0.01兆帕，渗透率高达到2000毫达西，油水选择性明显。

选择200克石英砂作为芯材，使用清水对石英砂浸泡一小时，之后在95摄氏度下烘干2h。按照25％的质量占比，将热固性酚醛树脂溶解在酒精中，制备对应的热固性酚醛树脂溶液，按照0.4％的质量占比将疏水性聚合物溶解在水中，制备对应的疏水性聚合物水溶液，按照0.5％的质量占比将水解聚丙烯酰胺溶解在水中，制备对应的水解聚丙烯酰胺溶液。将经清洗烘干处理后的芯材置入如图3所示的反应釜中，利用蠕动泵通过第一物料加入口将热固性酚醛树脂溶液泵入反应釜，热固性酚醛树脂溶液的体积与芯材的体积比为1:2，利用增压机使热固性酚醛树脂溶液雾化形成细小液滴，喷洒在呈流化态的芯材上，喷洒时间控制在75分钟，升高反应釜内的温度到70摄氏度，对热固性酚醛树脂溶液进行干燥，以形成包裹有第一包裹层的第一颗粒。再利用蠕动泵通过第二物料加入口将疏水聚合物溶液泵入反应釜，疏水聚合物溶液的体积与芯材的体积比为5:1，利用增压机使疏水性聚合物溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第一颗粒上，喷洒时间控制在85分钟，再对疏水性聚合物溶液进行干燥1小时，以形成包裹有第二包裹层的第二颗粒。再利用蠕动泵通过第三物料加入口将水解聚丙烯酰胺溶液泵入反应釜，水解聚丙烯酰胺溶液的体积与芯材的体积比为5:1，利用增压机使水解聚丙烯酰胺溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第二颗粒上，喷洒时间控制在78分钟，以形成包裹有第三包裹层的支撑剂。其中，溶液的喷洒时间根据增压机的转速、蠕动泵的转速和溶液的粘度进行控制。

通过上述制备方法得到的支撑剂具有快速溶胀、密度低、悬浮时间长的特点，且支撑剂在不同的地层压力下的破碎率满足中国石油天然气集团公司企业标准《Q/SY 125-2007压裂支撑剂性能指标及评价测试方法》要求。清水驱替支撑剂时的驱替压力高达0.017兆帕，渗透率低于1100毫达西，煤油驱替支撑剂时的驱替压力为0.009兆帕，渗透率高达到2000毫达西，油水选择性明显。

选择200克石英砂作为芯材，使用清水对石英砂浸泡一小时，之后在95摄氏度下烘干2h。按照30％的质量占比，将热固性酚醛树脂溶解在酒精中，制备对应的热固性酚醛树脂溶液，按照0.4％的质量占比将疏水性聚合物溶解在水中，制备对应的疏水性聚合物水溶液，按照0.6％的质量占比将水解聚丙烯酰胺溶解在水中，制备对应的水解聚丙烯酰胺溶液。将经清洗烘干处理后的芯材置入如图3所示的反应釜中，利用蠕动泵通过第一物料加入口将热固性酚醛树脂溶液泵入反应釜，热固性酚醛树脂溶液的体积与芯材的体积比为1:2.5，利用增压机使热固性酚醛树脂溶液雾化形成细小液滴，喷洒在呈流化态的芯材上，喷洒时间控制在78分钟，升高反应釜内的温度到70摄氏度，对热固性酚醛树脂溶液进行干燥，以形成包裹有第一包裹层的第一颗粒。再利用蠕动泵通过第二物料加入口将疏水聚合物溶液泵入反应釜，疏水聚合物溶液的体积与芯材的体积比为5:1，利用增压机使疏水性聚合物溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第一颗粒上，喷洒时间控制在82分钟，再对疏水性聚合物溶液进行干燥1小时，以形成包裹有第二包裹层的第二颗粒。再利用蠕动泵通过第三物料加入口将水解聚丙烯酰胺溶液泵入反应釜，水解聚丙烯酰胺溶液的体积与芯材的体积比为6:1，利用增压机使水解聚丙烯酰胺溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第二颗粒上，喷洒时间控制在85分钟，以形成包裹有第三包裹层的支撑剂。其中，溶液的喷洒时间根据增压机的转速、蠕动泵的转速和溶液的粘度进行控制。

通过上述制备方法得到的支撑剂具有快速溶胀、密度低、悬浮时间长的特点，且支撑剂在不同的地层压力下的破碎率满足中国石油天然气集团公司企业标准《Q/SY 125-2007压裂支撑剂性能指标及评价测试方法》要求。清水驱替支撑剂时的驱替压力高达0.017兆帕，渗透率低于1000毫达西，煤油驱替支撑剂时的驱替压力为0.012兆帕，渗透率高达到2200毫达西，油水选择性明显。

选择200克石英砂作为芯材，使用清水对石英砂浸泡一小时，之后在95摄氏度下烘干2h。按照35％的质量占比，将热固性酚醛树脂溶解在酒精中，制备对应的热固性酚醛树脂溶液，按照0.3％的质量占比将疏水性聚合物溶解在水中，制备对应的疏水性聚合物水溶液，按照0.6％的质量占比将水解聚丙烯酰胺溶解在水中，制备对应的水解聚丙烯酰胺溶液。将经清洗烘干处理后的芯材置入如图3所示的反应釜中，利用蠕动泵通过第一物料加入口将热固性酚醛树脂溶液泵入反应釜，热固性酚醛树脂溶液的体积与芯材的体积比为1:3.5，利用增压机使热固性酚醛树脂溶液雾化形成细小液滴，喷洒在呈流化态的芯材上，喷洒时间控制在115分钟，升高反应釜内的温度到70摄氏度，对热固性酚醛树脂溶液进行干燥，以形成包裹有第一包裹层的第一颗粒。再利用蠕动泵通过第二物料加入口将疏水聚合物溶液泵入反应釜，疏水聚合物溶液的体积与芯材的体积比为6:1，利用增压机使疏水性聚合物溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第一颗粒上，喷洒时间控制在120分钟，再对疏水性聚合物溶液进行干燥1小时，以形成包裹有第二包裹层的第二颗粒。再利用蠕动泵通过第三物料加入口将水解聚丙烯酰胺溶液泵入反应釜，水解聚丙烯酰胺溶液的体积与芯材的体积比为7:1，利用增压机使水解聚丙烯酰胺溶液雾化形成细小液滴，喷洒在第二颗粒上，喷洒时间控制在125分钟，以形成包裹有第三包裹层的支撑剂。其中，溶液的喷洒时间根据增压机的转速、蠕动泵的转速和溶液的粘度进行控制。

通过上述制备方法得到的支撑剂具有快速溶胀、密度低、悬浮时间长的特点，且支撑剂在不同的地层压力下的破碎率满足中国石油天然气集团公司企业标准《Q/SY 125-2007压裂支撑剂性能指标及评价测试方法》要求。清水驱替支撑剂时的驱替压力高达0.017兆帕，渗透率低于1200毫达西，煤油驱替支撑剂时的驱替压力为0.01兆帕，渗透率高达到2000毫达西，油水选择性明显。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种支撑剂，其特征在于，所述支撑剂包括：芯材(1)和囊材(2)，所述囊材(2)包括依次包裹所述芯材(1)的第一包裹层(21)、第二包裹层(22)和第三包裹层(23)；

所述芯材(1)为陶粒或者石英砂，所述芯材(1)的粒径位于70～140目的范围内；

所述第一包裹层(21)为热固性酚醛树脂，所述第二包裹层(22)为疏水性聚合物，所述第三包裹层(23)为水解聚丙烯酰胺。

2.如权利要求1所述的支撑剂，其特征在于，所述第一包裹层(21)、所述第二包裹层(22)和所述第三包裹层(23)的质量总和在所述支撑剂中的占比位于6.2％～12.4％的范围内。

3.如权利要求2所述的支撑剂，其特征在于，所述第一包裹层(21)的质量在所述支撑剂中的占比位于4％～8％的范围内，所述第二包裹层(22)的质量在所述支撑剂中的占比位于1.2％～2.4％的范围内，所述第三包裹层(23)的质量在所述支撑剂中的占比位于1％～4％的范围内。

4.如权利要求1-3任一所述的支撑剂，其特征在于，所述热固性酚醛树脂为分子量位于500～800范围内的A阶酚醛树脂，所述疏水性聚合物的分子量位于1000～5000的范围内，所述水解聚丙烯酰胺的分子量位于500～800万的范围内，且所述水解聚丙烯酰胺的水解度不小于20％。

5.一种支撑剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：

获取芯材，并进行清洗烘干处理；

制备热固性酚醛树脂溶液、疏水性聚合物溶液和水解聚丙烯酰胺溶液；

当清洗烘干处理后的芯材呈流化态漂浮在反应釜中时，将所述热固性酚醛树脂溶液以雾状喷洒在所述芯材上；

对喷洒在所述芯材上的所述热固性酚醛树脂溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到时长阈值时得到第一颗粒，所述第一颗粒是指所述热固性酚醛树脂溶液中溶解的热固性酚醛树脂包裹所述芯材形成的颗粒；

将所述疏水性聚合物溶液以雾状喷洒在所述第一颗粒上；

对喷洒在所述第一颗粒上的所述疏水性聚合物溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到所述时长阈值时得到第二颗粒，所述第二颗粒是指所述疏水性聚合物溶液中溶解的疏水性聚合物包裹所述第一颗粒形成的颗粒；

将所述水解聚丙烯酰胺溶液以雾状喷洒在所述第二颗粒上；

对喷洒在所述第二颗粒上的所述水解聚丙烯酰胺溶液进行干燥处理，且当干燥时长达到所述时长阈值时得到支撑剂，所述支撑剂是指所述水解聚丙烯酰胺溶液中溶解的水解聚丙烯酰胺包裹所述第二颗粒形成的颗粒。

6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述对喷洒在所述芯材上的所述热固性酚醛树脂溶液进行干燥处理之前，还包括：

控制所述反应釜内的温度升温至70摄氏度。

7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述芯材与所述热固性酚醛树脂溶液的体积比位于1.5:1～3.5:1的范围内，所述芯材与所述疏水性聚合物溶液的体积比位于1:4～1:6的范围内，所述芯材与所述水解聚丙烯酰胺溶液的体积比位于1:5～1:7的范围内。

8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述热固性酚醛树脂溶液中所述热固性酚醛树脂的质量占比位于17％～33％的范围内，所述疏水性聚合物溶液中所述疏水性聚合物的质量占比位于0.3％～0.4％的范围内，所述水解聚丙烯酰胺溶液中所述水解聚丙烯酰胺的质量占比位于0.2％～0.6％的范围内。

9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述芯材为陶粒或者石英砂，所述芯材的粒径位于70～140目的范围内。

10.如权利要求5-9任一所述的制备方法，其特征在于，所述热固性酚醛树脂为分子量位于500～800范围内的A阶酚醛树脂，所述疏水性聚合物的分子量位于1000～5000的范围内，所述水解聚丙烯酰胺的分子量位于500～800万的范围内，且所述水解聚丙烯酰胺的水解度不小于20％。

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