[发明专利]一种高耐热耐压支撑剂

说明书

本发明公开了一种高耐热耐压支撑剂，属于陶瓷材料和油气田压裂施工开采用支撑剂领域。本发明将青苔、糯米等混合匀浆，位改性剂对石料进行处理，提高其表面的孔隙率和粗糙度，不仅可提高粘结成分在石料表面的润湿性能，还可以使粘性成分进一步渗透进入硬质成分内部孔隙中，而埃洛石成分受高温作用失水后可更为密实得进行填充，协同提高耐压性能；引入的铁离子可在制备过程中，产生氢氧化铁晶体，增强了其耐热性，采用酚醛树脂、丁腈橡胶为复合涂覆料主要成分，并且进行低温等离子处理，提高本支撑剂的内部力学性能。本发明解决了目前常用支撑剂耐热性、耐压性、力学强度不佳的问题。

技术领域

本发明涉及一种高耐热耐压支撑剂，属于陶瓷材料和油气田压裂施工开采用支撑剂技术领域。

背景技术

陶粒支撑剂是石油、天然气工业水力压裂过程中，随压裂液一起泵入到地层裂缝中起支撑裂缝、增大油气导流率的专用材料。在水力压裂总成本中，压裂支撑剂费用占整个作业费用的比例较大，不仅代表着油气井初期耗资的一大部分，而且决定着油气井或油田的经济寿命；水力压裂效果的成败，有效期的长短主要取决于支撑剂的质量。目前支撑剂主要有三类：陶粒、石英砂和树脂包砂。石英砂强度低并且破裂后的碎屑会堵塞裂缝，降低导流率，不能满足深井开采的要求，主要用于浅层油气井；各种树脂包砂解决了石英砂强度低的难题，但生产成本高，工艺复杂，所以很少使用；烧结陶粒因强度高、化学稳定性好、优越的性价比已被越来越多的油田广泛采用，主要用于深层油气井，但密度偏高，容易对压裂设备造成损害。80年代早期出现了莫来石与刚玉质中密度陶粒，内部晶须状的莫来石晶粒能起到补强增韧的效果，其具有相对密度较低和输送性能好的优点，填补了低强度石英砂和高强度烧结陶粒之间的空白。低密度陶粒由于密度适中，不易沉淀，便于泵送，降低了对压裂液粘度的要求，减少了对泵的伤害，有效地降低了施工难度和成本，所以研制低密陶粒支撑剂是十分必要的。随着油气井压裂作业的不断发展，对油气压裂支撑剂的需求也在不断地发生变化。目前能用作压裂支撑剂的天然石英砂性能要求基本满足14MPa和28MPa，但对于35MPa闭合压力下，其性能指标较差，尤其是破碎率不达标。使用高强度陶粒砂代替天然石英砂用于35MPa闭合压力下作业会造成材料浪费而增加成本，而且高强度陶粒砂密度较高需要使用偏贵的压裂携带液进行作业，从而又增加了施工成本。油气压裂支撑剂是石油、天然气低渗透油气井及页岩气藏开采压裂施工的关键材料，是一种具有高附加值特征的产品。油气压裂支撑剂的功能在于停止泵注后，支撑裂缝的两壁抵御油气井因岩石挫动而弥合输油管道，提高油层的渗透能力，增加产油量和延长油气井服务年限。用于压裂工艺的支撑剂主要分为天然支撑剂和人造支撑剂两大类型，天然支撑剂主要以石英砂为代表，人造支撑剂以陶粒和树脂包层砂为代表。由于作为天然支撑剂的石英砂杂质含量较高且抗压强度低，难以满足高闭合压力下的油井开采的要求。而作为人造支撑剂的陶粒支撑剂产品大都采用经过600-1000℃焙烧后的铝矾土作基料，其制作成本高、能源的消耗高、资源的利用率低，并且耐热性、耐压性、力学强度难以达到要求。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：针对目前常用支撑剂耐热性、耐压性、力学强度不佳的问题，提供一种高耐热耐压支撑剂。

为解决上述技术问题，本发明采用如下所述的技术方案是：

一种高耐热耐压支撑剂，按质量份数计，包括如下组分：1~4份硼砂、4~8份偏铝酸钠、7~15份粉煤灰，还包括：30~50份复合支撑基料、12~25份复合涂覆料。

所述复合支撑基料的制备方法，包括如下步骤：

（1）按质量份数计，取15~30份滑石粉、10~20份铝矾土、20~30份埃洛石、30~50份预处理青苔料混合，球磨，得球磨料，取球磨料于光照强度390~425Lx、温度15~25℃、湿度60~70%的条件下，恒温恒湿光照处理12~16天，得培养料，取培养料按质量比1：4~8加入试剂A，搅拌，过滤，取滤饼干燥，得干燥物，取干燥物按质量比12~18：5：1加入改性蛭石、十二烷基苯磺酸钠混合搅拌，得混合基体；