[发明专利]一种超轻质覆膜支撑剂及其制备方法

说明书

本发明涉及石油、天然气和页岩气压裂开采技术领域，具体涉及一种超轻质覆膜支撑剂，包括骨料、特种树脂、固化剂、促进剂和分散剂，特种树脂包括树脂和亚纳米无机材料，还公开了超轻质覆膜支撑剂的制备方法，包括：1)将骨料加热到130～350℃；2)加入特种树脂，使其与骨料搅拌裹覆混匀后，再加入固化剂和促进剂，搅拌混匀，进行固化；3)加入分散剂，搅拌混匀至物料分散成单颗粒状；4)冷却、破碎、筛分，制得覆膜支撑剂。采用本技术方案制得的覆膜支撑剂体积密度和视密度较小，能被远距离输送，且铺置过程均匀，有助于提高油气开采量。

技术领域

本发明涉及石油、天然气和页岩气压裂开采技术领域，具体涉及一种超轻质覆膜支撑剂及其制备方法。

背景技术

水力压裂就是利用地面高压泵，通过井筒向油层挤注具有较高粘度的压裂液。当注入压裂液的速度超过油层的吸收能力时，则在井底油层上形成很高的压力，当这种压力超过井底附近油层岩石的破裂压力时，油层将被压开并产生裂缝。这时，继续不停地向油层挤注压裂液，裂缝就会继续向油层内部扩张。为了保持压开的裂缝处于张开状态，接着向油层挤入带有支撑剂颗粒的携砂液，携砂液进入裂缝之后，一方面可以使裂缝继续向前延伸，另一方面可以支撑已经压开的裂缝，使其不致于闭合。支撑剂颗粒产生可渗透的通道，拥有较高的导流能力，通过该通道，油、气可以流入到井眼中，从而提高油气井的产量。

常见的普通支撑剂有石英砂、人造陶粒、金属颗粒、合成有机颗粒、核桃壳等。而目前国内压裂工艺仍以石英砂和陶粒为主。石英砂主要应用于浅层低闭合压力井的压裂作业；陶粒主要应用于中深井压裂工艺，陶粒虽然解决了石英砂强度低的问题，但由于其密度大，成本高，施工风险高等因素，难以满足日益增长的压裂工艺技术的要求。而且这类支撑剂在应用到更深油层的时候，会因为受到较大的冲击力和闭合应力，而产生大量碎片和细粉这些碎片和细粉会堵塞裂缝从而降低裂缝的导流能力，研究数据表明，普通的超低密度陶粒在闭合压力为69MPa时的破碎率15％～21％，闭合压力为86MPa时的破碎率为23％～28％，不能满足压裂施工要求。为此，目前国内外出现了一些在石英砂、人造陶粒、金属颗粒、合成有机颗粒、核桃壳等支撑剂的表面涂覆一层或多层树脂膜的技术创新，以提高支撑剂的抗破碎能力。

美国专利US5837656公开了一种在支撑剂颗粒上使用多层树脂覆膜的应用，美国专利US3854533、US367986公开了一种在支撑剂颗粒上使用环氧树脂覆膜的应用；公开号为CN102899019A的中国专利公开了一种采用酚醛树脂或环氧树脂覆膜的支撑剂，公开号为CN101942296A的中国专利公开了一种采用酚醛树脂、环氧树脂和有机硅树脂等作为涂层的纤维复合防砂材料。这些方法、方法中使用到的原材料和一些操作步骤都在一定程度上降低了支撑剂颗粒在压力下的破碎率。

然而现有的树脂覆膜支撑剂还存在以下缺陷：1、酚醛树脂覆膜脆性较大，相较环氧树脂和有机硅树脂，酚醛树脂覆膜在同等闭合压力下破碎率较高，若采用多层树脂覆膜或者增大树脂量来改善抗压强度，则相应增加了树脂模的厚度，从而影响导流能力；2、由于井下环境非常复杂，普通酚醛树脂涂覆的支撑剂表面会受到岩层中油、气、水、盐水、蒸汽、酸碱腐蚀液、微生物等的侵蚀，造成包覆层的腐蚀、降解、脱落等，从而造成岩层裂缝导流能力的大大降低；3、采用环氧树脂、有机硅树脂等树脂覆膜的支撑剂，原料、工艺成本相对较高；4、现有的树脂覆膜支撑剂体积密度(单位堆积体积的支撑剂质量)和视密度(单位颗粒体积的支撑剂质量)较高，导致树脂覆膜支撑剂在裂缝中只能进行短距离输送，且铺置过程不够均匀，沉降快，降低了油气开采量，尤其应用于页岩气的压裂开发时，油气开采量的降低现象最为明显。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超轻质覆膜支撑剂及其制备方法，制得的覆膜支撑剂体积密度和视密度较小，能远距离输送，且铺置过程均匀，有助于提高油气开采量。