[发明专利]超低密度支撑剂及其制备方法

说明书

一种新型超低密度支撑剂及其制备方法，该支撑剂利用水硬活性的工业废渣磨为主要原料，经树脂覆膜后制成。本发明为油气井压裂工艺提供一种低密度、高强度支撑剂，在适应中高闭合压力地层的同时，有力的减少了油田辅助设备的运行成本，减少了压裂液的使用，减轻了压裂液对地层渗透率的伤害，降低了支撑剂的成本费用，减少了不必要的浪费，提高了支撑剂的利用价值，为油田产生巨大的经济效益。

技术领域

本发明涉及油气田压裂开采领域，特别地涉及一种超低密度支撑剂及其制备方法。

背景技术

压裂增产是石油、天然气井开采增产的重要技术。支撑剂则是压裂施工的关键材料。支撑剂由压裂液带入并支撑在压裂地层的裂隙中，从而有效地将油气导入油气井，大幅度提高油气产量和延长油气井寿命。

目前常用的压裂支撑剂有石英砂、陶粒及树脂覆膜的颗粒等。其中石英砂的价格最便宜，相对密度低，便于施工泵送，但是石英砂的强度低、圆球度差、破碎率高，从而降低了裂缝的导流能力，特别不适用于闭合压力高的深井。石英砂用树脂覆膜后圆球度有所改善，抗破碎率能力大幅度提高，导流能力比石英砂好，但仍比陶粒低。以铝钒土为主料制造的陶粒支撑剂，圆球度、抗破碎能力和导流能力都比石英砂好，广泛的被深油气井所采用。但是陶粒的密度(视密度一般大于3.0g/cm3)比石英砂(视密度一般大于2.65g/cm3左右)大，对泵送条件及压裂液的性能都提出了更高的要求，加大了施工难度；在应用中容易产生较短的支撑带，堆积在裂缝的端口处，对导流极其不利，从而影响后期出油效果。相比之下，低密度支撑剂具有较好的空隙率，携带更容易，能大大降低压裂液的粘度，减少对管道和泵的伤害，甚至可以实现清洁压裂，有效降低施工难度和采油成本；另外低密度支撑剂导流递减率比较低，能产生好的采油效果。因此低密度支撑剂的开发成为支撑剂研究的方向。固体废弃物有效利用，避免污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种克服了上述现有技术中问题的超低密度支撑剂及其制造方法。

本发明所采用的技术方案是提供一种超低密度支撑剂，支撑剂以水硬活性的工业废渣所磨成的粉料为主料，喷雾法加入激发剂、表面活性剂和发泡剂的混合液，造粒后，在60-80℃相对湿度70-90％的条件下养护3天，再进行树脂覆膜而制成，其中称取粉料3千克、混合液0.865千克进行造粒，造粒得到支撑剂内核后，称取内核2千克及树脂0.06千克。所述水硬活性的工业废渣包括高炉水渣、钢渣、粉煤灰、废砖粉、自燃煤矸石、废玻璃、城市垃圾焚烧后的炉渣及以煤为燃料燃烧后形成的炉渣，且所述工业废渣磨成的粉料其粒径为≤325目。

所述激发剂由质量分数72.5％的硅酸钠溶液和水溶性强碱性溶液质量分数为40-60％混合而得到，其中硅酸钠溶液与强碱溶液的质量比为：1∶1-2。

所述表面活性剂采用阳离子、阴离子和非离子表面活性剂之一。

所述发泡剂为30％的双氧水。

树脂膜的树脂选自酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂中的一种或者多种。所述树脂膜大于等于两层。

本发明还涉及一种超低密度支撑剂的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)备料：将水硬活性的工业废渣磨成粒径≤325目的粉料，按照比例，称取激发剂、表面活性剂和发泡剂；

2)造粒：将粉料加入盘式造粒机中，使用喷雾法将激发剂、表面活性剂和发泡剂在造粒过程中逐渐加入到粉料中，进行造粒，当所造颗粒的粒径达到850-425μm，停止造粒；

3)养护、筛选：将成型颗粒在60-80℃相对湿度70-90％的条件下养护3-7天，取出冷却到室温后进行筛选(说明筛选粒径)，得到支撑剂内核；

4)覆膜：按比例称取一定质量的树脂，对支撑剂内核外部进行覆膜处理，所覆树脂膜大于等于两层；

5)冷却，破碎、筛分，得到所需粒径的支撑剂。