[发明专利]一种页岩气开采压裂支撑剂及其制备方法

摘要

本发明提出一种页岩气开采压裂支撑剂，是以40‑50重量份的微膨胀材料为内核，以50‑60重量份的塑性无机材料为外壳组成的压裂支撑剂，该压裂支撑剂为圆形微球。其制备方法是通过流化床对微膨胀材料研磨、粘结、团粒、烘干，并将塑性无机材料包覆在微膨胀材料微球表面，通过旋转高温隧道窑烧制得到以微膨胀材料为内核，以塑性无机材料为外壳组成的圆形微球状压裂支撑剂。该微球外壳具有韧性和塑性，内核微膨胀材料遇水后产生微膨胀应力，自应力支撑性和外壳塑性可弥补外壳无机材料的抗压强度缺陷，具有在高闭合压力下不破损的特性，是页岩气开采中具有广阔前景的压裂支撑材料。

主权项

一种页岩气开采压裂支撑剂，其特征是以微膨胀材料为内核，以塑性无机材料为外壳的压裂支撑剂，主要由下列重量份原料制备而成：微膨胀材料                40‑50份，塑性无机材料              50‑60份，其中所述的微膨胀材料选用明矾石膨胀剂、CSA膨胀剂、U型膨胀剂、氧化钙膨胀剂中的至少一种，微膨胀材料遇水后产生微膨胀应力，具有自修复应力补偿功能，向外微膨胀产生的应力补偿压裂支撑剂体外壳的抗压性，而且所述的微膨胀应力是持久的，不损失的；所述的塑性无机材料组成重量份为：高岭土                   70‑85份，膨润土                   10‑15份，石英                     5‑10份，长石                     3‑5份，碳酸盐矿物               2‑3份，氧化锌晶须               0.5‑2份，磷酸三钙                 0.5‑1份；其中所述的石英选用以脉石英、石英岩、石英砂、燧石、硅藻土、粉石英形式存在的二氧化硅，其优点在于能够提高硬度、耐磨性与耐化学腐蚀性；所述的长石选用钾长石、钠长石中的至少一种，其优点在于能够提高耐磨性；碳酸盐矿物选用方解石、大理石、白云石中至少一种，其优点在于能够提高硬度、耐磨性和光泽度；所述的氧化锌晶须为四针状氧化锌晶须，具有立体四针状三维结构，在1500℃以上的高温时保持良好的晶须状，存留在支撑剂外壳中保证支撑剂的塑性和韧性；所述页岩气开采压裂支撑剂是由如下方法制备而得：1）将微膨胀材料与无机粘胶剂按质量比微膨胀材料：无机粘胶剂=50:1‑2混合均匀，在流化床中通过研磨、团粒、烘干、筛分得到50‑100目的微膨胀材料微球备用；2）将70‑85重量份的高岭土、10‑15重量份的膨润土、5‑10重量份的石英、3‑5重量份的长石、2‑3重量份的碳酸盐矿物、0.5‑2重量份的氧化锌晶须、0.5‑1重量份的磷酸三钙混均后在气流涡旋微细机中细化至600目完全过筛得到微细塑性无机材料备用；3）将50‑60重量份步骤2）得到的塑性无机材料与无机粘胶剂按质量比塑性无机材料：无机粘胶剂=50:1‑2混合均匀，与40‑50重量份步骤1）得到微膨胀材料微球在流化床中通过包覆、团粒、烘干、筛分得到20‑40目圆形微球，该微球以微膨胀材料为内核，以塑性无机材料为外壳包覆层；4）将步骤3）得到的圆形微球送入旋转高温隧道窑，在800‑1200℃温度下烧制25‑45min,得到一种页岩气开采压裂支撑剂；其中步骤1）、2）所述的无机粘胶剂是磷酸二氢铝胶体、三聚磷酸钠胶体、氢氧化铝胶体、氢氧化铁胶体中的一种。