[发明专利]一种高密度超高强度石油压裂支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及高密度超高强度石油压裂支撑剂及其制备方法，属于新材料技术领域。

背景技术

石油压裂支撑剂是油气田压裂作业中必须的专用材料，尤其在低渗透油气田的开发中发 挥着重要作用。在石油压裂过程中将支撑剂混入压裂液中，利用高压手段注入深层岩石裂缝 中支撑岩层，以提高导油率。对于中深油井，要求支撑剂具有较高强度和耐酸性，以承受岩 层巨大压力和地层中的环境腐蚀。目前国内生产压裂支撑剂主要以铝矾土和固体废料为原料， 产品强度普遍较低，只能用于浅层油井开采。对于中深油井，国际上大多采用烧结刚玉制品， 由于制品中氧化铝含量较高，制备该类支撑剂需要高铝原料甚至用工业氧化铝为原料，而且 需要在较高温度下煅烧，生产过程能耗大，成本高。高海利等，陶瓷，2006(10)：43-46，以攀 枝花本地二滩铝矾土、铝矾土生料及高钛型高炉渣为主要原料，配以特殊辅料，经超细粉磨、 特殊成球及热处理工艺过程，研制成高强石油压裂支撑剂，样品69MPa抗破碎率指标达到 1.61％。CN101168660A(200710191558.2)公开了一种高密度高强度压裂支撑剂，组成为Al₂O₃≥ 75％未锻烧铝矾土100份，MnO₂ 3-8份，ZrO₂ 1-5份，成球烧成后视密度3.40-3.55kg/cm³。该支 撑剂抗破碎能力(SY/T5108-2007)86MPa≤5％(20/40目)，能够满足地层闭合压力≥86MPa的高 压力超深油井、超深气井压裂驱采，在高压下支撑地层裂缝，可较大幅度提高导流能力。本 申请引用该专利文件全文作为对现有技术的说明。

双氧水、制药、乙烯、空分等生产装置用过的废氧化铝吸附剂，属于工业废料，这些工业 废料的堆放不仅占用土地，而且污染环境。然而，这些废氧化铝吸附剂的特点是氧化铝含量 较高，一般达90％以上。本发明利用该废料高铝含量的特点，替代工业氧化铝制备高密度超高 强度石油压裂支撑剂不仅节约资源，而且保护环境，变废为宝，并大大降低石油压裂支撑剂 的生产成本和采油成本。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高密度超高强度石油压裂支撑剂及其制备方法。

本发明的高密度超高强度石油压裂支撑剂，以废氧化铝吸附剂为主要原料，通过添加少 量烧结助剂和陶瓷粘土，经过制粉、成球、烧结而成。

本发明的技术方案如下：

一种高密度超高强度石油压裂支撑剂，原料质量份如下：废氧化铝吸附剂80～92份，烧 结助剂4～10，陶瓷粘土3～12份；所述的烧结助剂为白云石、滑石、氧化钛、碳酸钡、氧化 锰或轻质碳酸钙之一或组合。

所述废氧化铝吸附剂指的是双氧水、制药、乙烯或空分生产装置使用过的废氧化铝吸附剂， 其化学组分中Al₂O₃含量不低于86％。与其他工业固体废弃物相比，废氧化铝吸附剂中Al₂O₃含量较高，可作为工业氧化铝替代物使用。

所述的烧结助剂为白云石、滑石、氧化钛、碳酸钡、氧化锰、轻质碳酸钙等矿物原料和工 业原料，用于降低支撑剂的烧结温度。

所述的陶瓷粘土为矿物原料，用以增加支撑剂坯料塑性，提高生坯强度。

优选的，一种石油压裂支撑剂，原料质量百分比如下：废氧化铝吸附剂85～92份，氧化 钛1～2份，轻质碳酸钙1～2份、滑石1～2份、氧化锰1～2份、白云石1～2份，陶瓷粘土 5～8份。

进一步优选的，一种石油压裂支撑剂，原料质量百分比如下：废氧化铝吸附剂85～92份， 氧化钛1～2份，滑石1～3份，碳酸钡1～3份，陶瓷粘土6～8份。

上述的石油压裂支撑剂制备方法，包括粉料制备、成型、高温窑炉烧制，其中粉料制备和 成型可采用本行业的现有技术；其特征在于成型后的支撑剂球形坯体在1450～1600℃的高温 窑炉中烧成后，再在球磨机中加水研磨2～4h，干燥，得到石油压裂支撑剂产品。

支撑剂烧成后进一步球磨加工的目的是增加支撑剂的表面光滑度，提高导油率和石油产 量。所述的高温窑炉为隧道窑或梭式窑，优选梭式窑。

烧成后支撑剂产品所经过的球磨加工处理方法，可采用本行业的通用技术。

优选的，上述的石油压裂支撑剂的制备方法，步骤如下：