[发明专利]一种超高强度耐腐蚀复合陶瓷压裂支撑剂

说明书

本发明属于石油开采助剂领域，特别涉及一种超高强度耐腐蚀复合陶瓷压裂支撑剂。支撑剂配方包括80‑85wt%的高纯超细Al₂O₃，1‑3wt%的超细高岭土，10‑15wt%的超细ZrO₂，0.5‑1.0wt%的CaO，0.3‑0.5wt%的SiO₂，0.3‑0.8wt%的MgO以及2.0‑3.5wt%的木质素。上述原料经过配料，混料，困料，造粒，塑形加密，筛选和烧结，制备了直径在100‑900μm之间粒径可控的压裂支撑剂。本方法制备的压裂支撑剂具有强度高、耐腐蚀性好以及圆球度高等优点，可广泛应用于深井、超深井及深海油气开采，是复合陶瓷压裂支撑剂制备方面的创新。

技术领域

本发明属于石油开采助剂领域，特别涉及一种超高强度耐腐蚀复合陶瓷压裂支撑剂。

背景技术

随着全球经济的迅猛发展以及人们对物质文化的要求越来越高，全球对油气的需求量也越来越大。我国对油气资源的消耗量巨大，对外依赖度极高。同时，我国还面临着浅层油气井即将开发殆尽，老井、深井越来越多的问题。为了应对这种日益紧张的能源供给危机，开发深层和超深层油气资源和海上油气资源变得越来越迫切。为了提高油气田的服役年限，通常采用水压压裂技术进行开采以保障油气田的稳产和增产。

压裂支撑剂是水力压裂技术中重要的石油开采助剂，其作用原理是在水力压裂过程中支撑剂填充到油气层导流缝隙中使已有的导流缝隙不再闭合，提高导流能力，最终增加油气产量。然而，随着的井深的增加，井下环境变得越来越苛刻，温度高、压力大以及腐蚀性强等问题往往会造成普通压裂支撑剂的大量破损和溶解，从而造成渗流通道堵塞、开采的油气污染、油气井的产率降低以及油气提纯的难度和成本增加等一系类问题。

目前，压裂支撑剂主要包括三大类，即石英砂类、覆膜支撑剂类和陶粒支撑剂类。石英砂类的压裂支撑剂虽然价格便宜，来源广泛，但由于其耐压强度低于48MPa，因此根本不适合深层油气井开采使用。覆膜类支撑剂可在增加支撑剂抗压强度的同时增强压裂支撑剂的耐腐蚀性并降低其密度，因而受到了人们的广泛关注。然而，覆膜类支撑剂由于既要烧结陶粒又要覆膜，这会导致其制备工艺复杂，成本较高。另外，树脂材料的耐压性和耐温性能较差，一旦树脂覆膜破裂，其耐酸性和耐压强度就会迅速降低，最终造成该类支撑剂在高温高压的深层岩石缝隙中使用时承压周期短，性能下降快。陶粒类支撑剂是以铝矾土为主要原料，经破碎细磨成粉后，造粒烧结而成的一种人造支撑剂，具有抗压强度高、破碎率低、导流能力好、圆球度高等优点，在石油、天然气开采过程中发挥了巨大作用。但是，目前国内的陶粒支撑剂的抗压强度仍徘徊在100MPa左右，无法满足更高的抗压要求。

国内申请号为201510770309.3的发明专利中提供了一种低密度超高强度耐腐蚀支撑剂及其制备方法，其制备的覆膜支撑剂视密度小于2.8g/cm³，在130MPa的闭合压力下其破碎率小于2％，酸溶度小于2％。但该专利存在如下不足：由于聚合物覆膜的存在，其不能满足地下环境温度大于200℃的使用要求；同时一旦覆膜在高温高压下破裂，支撑剂的抗压效果和耐腐蚀性就会急剧降低，无法满足井下长周期承压使用的要求。

国内申请号为200910102790.3的发明专利提供了一种超高强度、超高密度陶粒支撑剂及其制造方法，该支撑剂的抗压强度也仅达到了103MPa，且其密度较大(视密度>3.5)，无法满足深度达2-3km以上的深井和超深井油气开采的要求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种超高强度耐腐蚀复合陶瓷压裂支撑剂。该压裂支撑剂抗压强度可达140MPa，使用温度高达1200℃，视密度小于3.35，酸溶度低于2％，可有效解决深井超深井水压开采时对压裂支撑剂的耐压、耐温和耐腐蚀要求。