[发明专利]一种多孔石油压裂支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及到石油开采领域用到的压裂支撑剂，具体的说是一种多孔石油压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术

众所周知，石油是工业的血液，在人们的生活和工业发展中不可或缺。但是随着石油开采业的发展，目前剩下的已多是低渗透、高闭合压力的油田。为了提高油田的开采效率，目前国内外广泛使用水力压裂技术。该技术就是通过压裂操作使油气井下的岩层产生裂缝，同时将石油支撑剂与压裂液混合均匀并高压泵送到岩层裂缝中，起着支撑岩缝、平衡岩层闭合压力的作用。这样，岩层中的油气就能顺畅流出并汇集到油井底部，从而方便抽出。因此，石油支撑剂在低渗透油气开采中起着十分重要的作用，是水力压裂技术的关键材料之一。

石油支撑剂（或称石油压裂支撑剂），其支撑岩缝、导流油气的能力，与其圆球度、体积密度、抗压强度等因素有关。目前，国内外生产的多为中密度、高（中）强度的支撑剂。密度大的支撑剂对压裂液的粘度和泵送设备的功率等提出了较高要求，且密度大的支撑剂容易在岩层裂缝端口处形成丘状堆积，从而阻碍携带支撑剂的压裂液进一步向岩缝深处流动。换言之，由于密度大的支撑剂易在岩缝端口处形成丘状堆积，阻碍支撑剂进一步向岩缝深处输运，因而会降低油气的导流能力，降低油气井的开采效率。因此，目前国内外石油支撑剂的发展趋势是开发应用具有适当强度的低密度，甚至是超低密度的石油支撑剂。

此外，国内外的油气开采大多使用注水补充能量的方式，而向油井内注入的水多为经过处理的油田污水和海水。由于污水和海水中含有大量的钙、镁等易结垢的离子，因此随着注入水量的增加，容易导致油井井筒和井下设备结垢；并且随着压力、温度、pH值等条件的变化，也极易导致地下储层和油气输送管线等结垢。这些结垢物日积月累、不断增多，最终可能造成设备和管道堵塞，油气产量下降，严重时还可能造成抽油拉杆断裂，甚至油井闭合等事故发生。因此，在石油开采行业中，预防、减缓和清除井垢已成为一个亟待解决的重要问题。

多孔石油压裂支撑剂由于具有较多的开放性气孔，因此不仅拥有相当低的体积密度和视密度，而且可以容纳（携带）阻垢剂进入油井及井下管路，从而起到减缓、甚至防止并清除井垢，提高油井产油效率，降低油气开采成本等作用。

发明内容

为了解决中高密度石油支撑剂在岩缝中输运距离较短、对压裂液和压裂设备性能要求高，以及油井管路易结垢等问题，本发明提供了一种多孔石油压裂支撑剂及其制备方法，利用碳化硅作为造孔剂，使支撑剂中产生较多的开放型气孔，能够携带阻垢剂；利用蓝晶石的莫来石化反应及其伴随的较大膨胀效应，并结合碳化硅的造孔作用保持低密度；同时采用活性氧化铝调控原料中的铝硅比，使支撑剂中生成尽可能多的莫来石相，提高支撑剂的强度，从而保证支撑剂能够正常应用于低渗透、高闭合压力的油井中，进而使得制成的支撑剂具有较低密度、较高吸水率、中等强度的特点。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案为：一种多孔石油压裂支撑剂，该支撑剂按照重量比由75-78份细度不超过30微米的铝矾土细粉、2-3份细度不超过30微米的膨润土细粉、2-3份细度不超过30微米的锰粉、5-7份细度不超过30微米的碳化硅细粉、4-6份细度不超过45微米的蓝晶石细粉和6-9份细度不超过5微米的活性氧化铝微粉制成。

所述的铝矾土细粉为D-K型的II级铝矾土，其中，Al₂O₃含量为67-69%，SiO₂含量为11-14%，Fe₂O₃含量＜2%；所述的蓝晶石细粉中Al₂O₃含量为56-58%，SiO₂含量为37-39%， Fe₂O₃和TiO₂的含量为2-3%；

所述碳化硅细粉中SiC的含量大于90%。

向所述支撑剂中加入1.5-2份比重为1.15的纸浆废液，以使其与膨润土混合形成复合结合剂，从而提高支撑剂的成型性能和半成品强度。

未加入纸浆废液的多孔石油压裂支撑剂的制备方法包括以下步骤：

（1）按照粒度要求将各种原料粉碎加工至要求的细度，并按照比例称取各物料，备用；

（2）将步骤（1）中称取好的各物料放到混料机中以50r/min的速率混合1小时，保证充分混匀；