[发明专利]利用稀土化合物制备耐酸陶粒压裂支撑剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用稀土化合物制备种耐酸陶粒压裂支撑剂的方法。

背景技术

压裂支撑剂是油气压裂技术一种专用材料，用来支撑岩缝，为油气流的流通提供高渗透性的通道，保持高导流能力，从而提高油气产量、延长油气井的服务年限、降低采油气成本。压裂支撑剂质量的好坏是油气开采能否获得成功的关键，其中耐酸性能是重要指标之一。压入岩缝的支撑剂要能承受地层环境中各种介质侵蚀，以免被腐蚀后碎裂堵塞压裂通道，阻止气油流出。在压裂支撑剂的性能方面，国内外均存在同样的问题——耐酸性能差。

目前国内多数支撑剂生产厂家以铝矾土或工业固体废料为主要原料，配合其他无机物料生产出的压裂支撑剂酸溶解度偏高，难以满足油气开采的要求，影响油气田的产量。美国Carbo公司压裂支撑剂的质量代表了国际先进水平，但其HSP产品的酸溶解度也只能达到3.5%。因此，提高压裂支撑剂的耐酸性能是石油、天然气开采行业必须要解决的首要问题。

发明内容

本发明的目的是针对上述存在问题提供一种制备耐酸陶粒压裂支撑剂的方法。该方法原料广泛，生产工业简单，制备出的压裂支撑剂耐酸性能好。

具体步骤为：

（1）原料各组分质量百分比为：Al₂O₃69-99%、稀土化合物0.01-10%、复合添加剂0.1-30%，各组分质量百分比之和为100%。

（2）将步骤（1）配好的料湿法球磨5-96小时，水与原料总质量比为1:3-3:1，混均。

（3）将步骤（2）所得料在100℃-130℃烘干，经成型工艺，制成球形颗粒状生坯。

（4）将步骤（3）所得球形颗粒状生坯在1000℃-1500℃进行烧结，保温0.5-3小时，自然冷却到室温，即获得耐酸性能良好的耐酸陶粒压裂支撑剂。

所述稀土化合物为钪、钇和镧的化合物中的一种或多种。

所述复合添加剂为钙、镁和硅的化合物或矿物中的一种或多种。

所述稀土钪的化合物为氧化钪、碳酸钪、硝酸钪、草酸钪、磷酸钪和氢氧化钪中的一种。

所述稀土钇的化合物为氧化钇、碳酸钇、硝酸钇、草酸钇、磷酸钇和氢氧化钇中的一种。

所述稀土镧的化合物为氧化镧、碳酸镧、硝酸镧、草酸镧、磷酸镧和氢氧化镧中的一种。

所述钙的化合物是氧化钙的质量百分比大于45%的化合物，含钙的矿物为石灰岩、文石、钙长石、方解石、白云石和白垩岩中的一种。

所述硅的化合物是氧化硅的质量百分比大于35%的化合物，含硅的矿物为高岭土、透辉石、蒙脱石、叶蜡石、滑石和蛇纹石中的一种。

所述镁的化合物是氧化镁的质量百分比大于45%的化合物，含镁的矿物为水镁石、菱镁矿和白云石的一种。

按照SY/T5108-2006推荐方法对成品进行测试，酸溶解度<0.5%，达到行业标准的要求（酸溶解度的允许值≤5%）。

本发明采用一般工业设备，工艺简单、有利于工业化生产；制备的产品烧结温度低，耐酸性能良好。

本发明的主要特色是通过添加稀土化合物（稀土化合物为钪、钇和镧的化合物一种或多种）和复合添加剂（钙、镁和硅的化合物或矿物），采用一般工业设备，成功研制出了耐酸性能良好的陶粒压裂支撑剂。原料来源丰富、制备工艺简单、易于工业化生产。

具体实施方式

实施例：

（1）按质量百分比取90%Al₂O₃、3%的高岭土、2%的方解石、2%的白云石和3%的Sc₂O₃混合均匀。

（2）将步骤（1）配好的料湿法球磨6小时，水与原料总质量比为3:1，混均。

（3）将步骤（2）所得料在110℃烘干，经等静压成型工艺，制成球形颗粒状生坯。

（4）将步骤（3）所得球形颗粒状生坯在1350℃进行烧结，保温100分钟，自然冷却到室温，即获得耐酸性能良好的耐酸陶粒压裂支撑剂。

按照SY/T5108-2006推荐方法对制得的耐酸陶粒压裂支撑剂进行测试，酸溶解度为0.309%。