[发明专利]一种地质聚合物压裂支撑剂的制备工艺

说明书

本发明提供一种地质聚合物压裂支撑剂的制备工艺。该支撑剂通过利用地质聚合物在较低温度下固化成型且密度低的特点进行制备得到，本发明用地质聚合物与硅酸钠水溶液、碱混合制成的地质聚合物浆料，再将地质聚合物浆料滴入温度恒定的聚二甲基硅氧烷中固化成小球，再经蒸压养护即可得到所述支撑剂。本发明的制备工艺免高温烧结，且获得的地质聚合物压裂支撑剂圆球度高和密度低，有利于支撑剂在裂缝中的输送，同时降低生产成本。

技术领域

本发明属于压裂支撑剂生产技术领域，具体涉及一种地质聚合物压裂支撑剂的制备工艺。

背景技术

地质聚合物这个概念是在1978年由法国人Davidovits于1978年提出的，它是一种由AlO4和SiO4四面体结构单元组成的具有三维立体网状结构的无机聚合物，无定形到半晶态，属于非金属材料。一般有天然硅铝矿物、固体废弃物、人工合成硅铝化合物制备得到，具有早强快硬、耐酸耐碱、绿色环保的特点，现已广泛应用于建筑材料、无机膜水处理、废弃物处理等领域。高福欣以矿渣、硅灰粉、粉煤灰为主要原料，配制地质聚合物干粉材料，制备得到的地质聚合物试块最高抗压强度达到175MPa。

压裂工艺技术对全世界范围的石油开采起着非常重要的作用，而石油压裂支撑剂是石油压裂工艺技术能否获得成功的关键，高质量的支撑剂可为原油的开采发挥重要的作用。石油压裂支撑剂，在石油开采压裂施工中被用来支撑裂缝，是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物，粒径0.4～0.9mm，有一定圆度和球度。在使用过程中，把支撑剂混入压裂液中，利用高压手段注入深层岩石缝中支撑岩层，使裂缝在停止泵注后仍然保持张开状态，以提高导油率，增加原油的产量。因此，强度是压裂支撑剂的重要指标之一。

传统陶粒支撑剂的制备工艺是通过喷雾造粒、流化床造粒、圆盘造粒等手段成型。传统的压裂支撑剂大都需要通过高温煅烧来达到较高强度，但在其具有较高强度优点的同时，由于密度较大，在输送过程中容易沉积在裂缝底部，造成堵塞，而且高温煅烧需要的能耗较高，因此陶粒支撑剂并不是理想的压裂支撑剂。

国际上（如美国）多采用烧结刚玉制品，这种制品在理化性能上虽然可以满足要求，但是原料的来源获取难度大，加工的工艺也较复杂，且制备过程中的能耗大，生产成本也较高。从已经公布的发明专利来看，采用的主要技术手段是通过高温煅烧来达到高强度。例如，编号为US801258B2的发明专利公开了一种方法，以碱土金属、SiO2为主要原料，添加玄武岩纤维作为增韧纤维，以水化水泥、生料灰、粉煤灰等为填料，经过1150°C烧制后得到一种压裂支撑剂，比重为2.1，在34MPa闭合压力下的破碎率为6.8%。

地质聚合物在常温下即可固化成型，且密度相对较低，利用其来制作压裂支撑剂，将有望解决传统的压裂支撑剂易沉积、能耗高的问题。

发明内容

针对上述存在的不足，本发明提供了一种地质聚合物压裂支撑剂的制备工艺，本工艺具有免煅烧的优点，且获得的地质聚合物压裂支撑剂圆球度高、相对密度低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种地质聚合物压裂支撑剂的制备工艺，包括以下步骤：

（1）将地质聚合物与硅酸钠水溶液、碱混合制成粘度为5000mPa·s～7000mPa·s的地质聚合物浆料；

（2）将聚二甲基硅氧烷加热到60～80℃，搅拌并将地质聚合物浆料注入到聚二甲基硅氧烷中，注入完成后待聚二甲基硅氧烷中的地质聚合物浆料充分固化，固化后停止搅拌，得成型的压裂支撑剂初品；

（3）将压裂支撑剂初品在130~160℃下蒸压养护3~6小时，即得地质聚合物压裂支撑剂。