[发明专利]一种陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种陶粒支撑剂，该陶粒支撑剂中包含四种低品位铝矾土、氧化钨微米管和碳纤维。本发明无需添加任何添加剂，即能得到具有低密度和高强度的陶粒支撑剂。氧化钨微米管和高强度碳纤维在陶粒支撑剂内部发挥协同作用，提高了陶粒支撑剂的力学性能。高温煅烧使得氧化钨与碳纤维原位反应得到氧化钨、碳化钨、碳纤维混合物而不破坏氧化钨、碳纤维自身形貌，高强度碳化钨有助于增加陶粒支撑剂的强度，降低破碎率。本发明公开了陶粒支撑剂的制备方法，制备方法简单，有助于降低制备成本。本发明陶粒支撑剂的高强度、低成本和良好的化学稳定性可以起到支撑裂缝、增大导流率的作用，从而实现增产的目的。

技术领域

本发明属于支撑剂技术领域，涉及一种陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

压裂采油是石油、天然气低渗透油气井开采的重要新技术，在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过底层破裂强度的压力，使井筒周围岩层曾产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。用石油支撑剂随同高压溶液进入底层充填在岩层裂缝中，起到支撑裂缝不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气通畅、增加产量。

目前使用的支撑剂按材质可分为三种：石英砂、覆膜支撑剂和陶粒支撑剂。石英砂取自自然界，具有成本低、易获取等优点。但是由于石英砂的耐压强度相对较低，仅适用于浅层储层。覆膜支撑剂是通过在石英砂表面包覆一层高强度高分子材料，从而提高支撑剂的耐压强度。根据分子的相似相近原理，覆膜支撑剂具有亲油疏水的特点，因此适用于特殊底层的开采，但是存在制备成本高的缺点。相比石英砂和覆膜支撑剂，陶粒支撑剂具有较高的强度、低成本和良好的化学稳定性，更容易起到支撑裂缝、增大导流率的作用，从而实现增产的目标。

传统的陶粒支撑剂的主要原料为高品位铝矾土(Al₂O₃＞70wt％)，随着高品位铝矾土资源日渐匮乏，陶粒支撑剂的制备成本随之升高。且以高品位铝矾土为主要原料制备的支撑剂通常具有较高的体积密度和视密度，导致支撑剂在压裂作业过程中发生聚沉，不利于发挥导流作用。我国中低品位铝矾土占铝土矿总量70％以上，且低品位铝矾土中Al₂O₃含量可达40～60％，通过成分和配方对其进行优化，同样可以使低品位铝矾土成为制备低密度和超低密度陶粒支撑剂的理想原料。然而低品位铝矾土存在成分复杂、组织结构不稳定等问题，且烧结过程中二次莫来石化引起的体积膨胀容易导致得到的陶粒支撑剂疏松多孔，从而强度降低易破碎。因此，寻找一种合适的方式方法优化改良低品位铝矾土使之克服上述缺点至关重要。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种陶粒支撑剂，该陶粒支撑剂具有低密度、高强度的特点。

本发明的目的之二在于提供一种陶粒支撑剂的制备方法。

本发明的目的之一采用如下技术方案实现：

一种陶粒支撑剂，按质量百分比计，由以下原料组成：低品位铝矾土A 79～84％，低品位铝矾土B 5～10％，低品位铝矾土C 4～6％，低品位铝矾土D 2～4％，氧化钨微米管1～2％、碳纤维2～3％；

所述低品位铝矾土A中含有48～53％Al₂O₃，低品位铝矾土B中含有15～19％Fe₂O₃，低品位铝矾土C中含有5％～10％K₂O，低品位铝矾土D中含有45％～49％SiO₂。

进一步地，所述低品位铝矾土A(高铝型低品位铝矾土)由以下组分组成：Al₂O₃ 48～53％，Fe₂O₃ 1％～6％、K₂O＜2％、SiO₂ 39％～44％，余量为杂质；