[发明专利]一种超低密陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超低密陶粒支撑剂及其制备方法，以质量百分比计，其原料包含30％～50％的焦宝石，20％～30％的烧滑石，10％～20％的红胶泥，10％～30％的铝矾土矿。本发明提供的原料组成配比和制备方法，解决了陶粒支撑剂在超低体积密度难以保持较高强度的技术问题。具体地，本发明提供的超低密陶粒支撑剂体积密度可低至1.40g/cm³，69MPa下破碎率低于8％，且具有高温抗腐蚀的能力。综上，本发明所提供的陶粒支撑剂能降低油田开采成本，并且使油田增产，特别适合于高腐蚀环境的石油开采。

技术领域

本发明属于陶粒支撑剂制造领域，涉及一种超低密陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

支撑剂是石油、天然气低渗透油气进开采压裂施工的关键材料，应用于探井压裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。陶粒支撑剂是一种应用广泛的支撑剂，一般是以铝矾土为原料，加以各种辅料，造粒后由回转窑烧结而成的。陶粒支撑剂与石英砂、树脂包砂相比具有破碎率低、耐腐蚀、导流能力好且性价比高的特点，已经被越来越多的油田所采用。理想的陶粒支撑剂颗粒均匀，球度、圆度接近于1，具有足够大的抗压强度，在保证高强度的同时密度应该尽量低，以便降低泵送的难度和减少陶粒对设备的磨损及压裂费用，并且在地层高温下不能与压裂液及储层流体反应，这样才能抵消裂缝的闭合应力，使裂缝具有足够大的导流能力。

目前，深层低渗透油井压裂对高密度超高强度石油压裂陶粒支撑剂有着较大需求，而高强度低密度支撑剂的应用也是提高深油井石油产量的重要措施。视密度大的支撑剂容易在压裂产生的裂缝端口处产生丘状的堆积，对导流极其不利；体积密度大则会增加填充地层裂缝所需支撑剂的质量，增加压裂作业的成本。高强度低密度陶粒支撑剂的研制，不仅能够满足深井压裂的要求，而且有助于提高产层的导流能力并增产增效。CN104592970A公开了一种超低密度陶粒砂支撑剂及其制备方法，以重量百分比表示，所述超低密度陶粒砂支撑剂是由紫砂土15～20％、硅石10～15％和生铝矿石65～75％制成。其烧制过程复杂，杂质的成分波动很大，造成生产工艺极难稳定控制，每次需要投入大量人力财力调试配方，而难以进一步提高产品质量。

超低密度陶粒支撑剂是指视密度小于2.8，其他性能满足压裂施工要求的支撑剂。在石油开采的裂缝中，超低密度支撑剂沉降速度慢，可以获得更大的裂缝有效支撑面积，提高储层的动用程度和导流能力。超低密度支撑剂在纵向非均质严重的致密储层，增产效果十分显著。超低密度陶粒支撑剂优点是耐温，但强度对比普通支撑剂降低较大，限制了应用。国内油气资源圈盖构造的特殊性，高产油气资源的开发具有高温、高压、高腐蚀的“三高”特点。由此，开发出一种起始颗粒较细，具有高强度和高温抗腐蚀能力的超低密陶粒支撑剂，对石油开发具有较大的意义。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种起始颗粒较细，具有高强度和高温抗腐蚀能力的超低密陶粒支撑剂及其制备方法。

一方面，本发明提供了一种超低密陶粒支撑剂，其制备原料以质量百分比计，包含：焦宝石30％～50％；烧滑石20％～30％；红胶泥10％～20％；铝矾土矿10％～30％。

进一步地，本发明提供的超低密陶粒支撑剂中，以质量百分比计，所述焦宝石包含45-47％氧化铝。

进一步地，本发明提供的超低密陶粒支撑剂中，以质量百分比计，所述烧滑石包含39-41％氧化硅。

进一步地，本发明提供的超低密陶粒支撑剂中，以质量百分比计，所述红胶泥包含20-22％氧化铝。

进一步地，本发明提供的超低密陶粒支撑剂中，以质量百分比计，所述铝矾土矿包含60-62％氧化铝。

另一方面，本发明还提供了超低密陶粒支撑剂的制备方法，包括：将各原料过筛并按比例混合，额外添加水分制成半成品，于高温下烧制。