[发明专利]低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

本发明低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法，属于石油支撑剂领域。采用陶粒基材和包覆在陶粒基材表面的混合树脂，对比传统的支撑剂抗破碎能力大大提高，相同树脂使用量条件下能够拥有更低的破碎率，可以适用于更深的井层压裂。比传统支撑剂的生产成本更低，化学惰性更好，能够延长压裂有效期，适用于各种复杂地层环境条件的压裂施工，导流能力更好。

技术领域

本发明涉及石油支撑剂领域，具体涉及低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

水力压裂法也称液压破碎法，是开采非常规页岩油气时所用的一种钻井技术，主要目标是令油气井增产。原理是利用地面高压泵，将大量化学物质掺杂水、砂等制成压裂液，再灌注岩石深处并压裂岩石，将石油或天然气从致密的岩层中导出，从而将储存在页岩气中巨大的石油和天然气资源释放出来。当前，这项技术对天然气井增产效果更为明显。随着开采难度增加，井深越来越大，对于压裂支撑剂的技术指标要求也越来越苛刻严格。支撑剂包括天然石英砂、人造陶粒、金属颗粒、合成有机颗粒、核桃壳等一种或多种，目前常用的是在上述支撑剂表面覆膜一层或多层树脂过后的覆膜类支撑剂。这些方法及方法中使用到的原材料和一些步骤都旨在降低支撑剂颗粒在压力下的破碎率和提高支撑剂的导流能力，通过覆膜手段可以给支撑剂带来更有利于油气井使用的物理化学性能。

目前，主流的支撑剂分为以下四类：覆膜石英砂支撑剂，陶粒支撑剂，覆膜陶粒支撑剂，其他类覆膜支撑剂。其他类覆膜支撑剂，如核桃壳、有机颗粒或者金属颗粒等，虽然堆积密度较低，但破碎偏高，长期导流能力较差。其中，陶粒支撑剂长期导流能力优于覆膜石英砂支撑剂。但是，如果陶粒支撑剂不覆膜，其化学惰性较差，长期使用会与地下矿化水反应成盐结晶析出，从而影响其导流能力。通过覆膜工艺制备的覆膜陶粒支撑剂虽然解决了化学惰性问题，但加工成本较高，施工成本也较高。

陶粒支撑剂是由几种矿石经过配料、研磨成粉体、团聚成球体颗粒、烘干、高温烧结、冷却、按规定粒径筛分后而成的一种陶瓷材料。陶粒支撑剂按其体积密度(堆积密度)和视密度(真实密度)的高低划分为四种产品，即高密度、中密度、低密度和超低密度。市场上现有产品虽然命名为低密度产品，但多数体积密度(堆积密度)和视密度(真实密度)达不到要求。市场上现有产品的原材料配方多采用优质铝矾土、锰粉、白云石、优质焦宝石等矿产资源，矿石的大量开采不仅对生态环境造成破坏，而且导致石油压裂支撑的成本居高不下。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法，该具有性能稳定，抗压能力高，导流能力好，成本相对低等特点。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：低密度覆膜陶粒支撑剂，包括陶粒基材和包覆在陶粒基材表面的混合树脂，所述陶粒基材包括高岭土、陶瓷土、煤灰，所述混合树脂与陶粒基材的质量比为0.1～20：100。

进一步改进方案，所述混合树脂包括聚氨酯树脂、环氧树脂、有机硅树脂和酚醛树脂。

进一步改进方案，所述混合树脂为环保型树脂，所述环保型树脂包括含有端羟基的物质，含有异氰酸酯基团的物质。

进一步改进方案，所述含有端羟基的物质包括多元醇类、聚醚类、芳香族醇类、聚酯类、蓖麻油改性多元醇中的一种或它们中的两种及以上的混合物；所述含有异氰酸酯基团的物质包括二苯基甲烷二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、多苯基多亚甲基多异氰酸酯、甲苯二异氢酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、对苯二异氰酸酯、1,4‐环己烷二异氰酸酯、四甲基间苯二亚甲基二异氰酸酯中的一种或它们中的两种及以上的混合物。