[发明专利]超低密度支撑剂及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种超低密度支撑剂及其制备方法和应用，主要解决现有技术中，通过采用一种超低密度支撑剂，包括无机微粒与树脂的共混颗粒以及包覆在共混颗粒表面的树脂膜；其中，以占所述超低密度支撑剂总的质量百分数计，所述共混颗粒中无机微粒含量为1％～64.5％，树脂含量为33％～96.5％；所述树脂膜含量为1％～30％的技术方案，较好地解决了该问题，可用于油气井压裂工艺中。

技术领域

本发明涉及一种油气井压裂工艺用超低密度支撑剂及其制备方法和应用。

背景技术

随着美国“页岩气革命”的爆发，非常规油气藏的开发利用已引起国内外专家学者的关注。非常规油气藏的渗透率较常规油气藏要低，典型非常规油气藏包括致密气砂岩层、气体页岩层、煤层气层和重油。煤层气和页岩气是已进行商业开发的两种重要的非常规天然气资源。非常规油气藏产业的发展所面临的最大技术难点之一就是水力压裂技术。

水力压裂是石油天然气行业中用于油气井增产的一种有效措施，其增产效果的好坏以及油气井的经济寿命主要取决于压裂支撑剂的质量。压裂支撑剂是水力压裂中用于支撑裂缝和孔隙以提高储层渗透性的球形颗粒，是水力压裂作业中的关键材料。常用的支撑剂有：石英砂、核桃壳、人造陶粒、聚合物球、树脂包覆石英砂，以及树脂包覆陶粒等。在水力压裂实际操作中，应根据油气井的具体情况选用合适的支撑剂。

20世纪40年代末在美国Arkansas河挖掘的砂子是最早被开发使用的支撑剂，而后Ottawa砂、美国白砂等相继别用作支撑剂。石英砂具有分布广、价格便宜等优点，在水力压裂领域用量很大，但是同时由于其耐压强度不高(一般为20MPa)，圆球度不高等缺点，应用领域受到很大局限。随着低渗透石油层和深井石油的开采研究成为人们研究的重点，高强度的支撑剂也成为研究的重中之重。在20世纪70年代，人们研发出了烧结陶粒这一高强度石油支撑剂。相对于石英砂支撑剂，陶粒支撑剂具有强度高、导流能力高等优点，其破碎率比石英砂低很多，但同时由于其密度较大而增加作业成本，对压裂液的性能(如粘度、流变性等)以及泵送条件(如排量、设备功率等)都提出更高的要求。美国的Carbo公司和法国的Saint-Gobain公司生产的陶粒支撑剂都具有较高的质量。其他如荷南的普拉德研究与开发有限公司利用铝含量高于60％并且含有SiO₂的铝矾土为主要原料，外加一定辅料制备出了一种视密度低于2.75g/cm³的支撑剂。在陶粒支撑剂发展的同时，国外对树脂包覆支撑剂也开始了研究。在90年代，已经开发出一系列树脂包覆支撑剂，树脂包覆支撑剂可以增强支撑剂的抗压强度，抗腐蚀性，导流能力以及回流能力。Mansoor等人对比了覆膜支撑剂与陶粒支撑剂和石英砂的性能，其结果表明，覆膜支撑剂不仅能有效预防支撑剂的返吐、表面剥落，还能减少储层微粒向支撑剂填塞带的运移。