一种石油压裂支撑剂及其制备方法与流程

本发明涉及石油支撑剂，特别涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术：

1、石油压裂支撑剂是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量。它属于环保产品，利用优质铝矾土、煤等多种原材料，通过陶瓷烧结而成，是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，该产品的生产过程可以概括为破碎、配料、粉磨、制球、煅烧、煤粉制备、成品冷却、筛分、包装等工序。其主要原料为高品位的铝矾土，这使得产品具有耐压强度高、密度低、圆球度好、光洁度高、导流能力强等优点，石油压裂支撑剂的主要用途是深井和高压油气层的压裂改造。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。石油压裂支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。

2、目前在进行制备石油压裂支撑剂时，不同矿物质材料的比例能够使得支撑剂的效果不同，目前在单独利用铝矾土进行制备支撑剂时，需要更高的烧结温度和更长的烧结时间，这会增加能耗和生产成本，并且制备的石油压裂支撑剂粘结性和稳定性较弱，难以在不同环境中保存使用，同时，制备石油压裂支撑剂的过程中会产生一些杂质和有害气体，不仅会影响产品的质量，还会对环境造成二次污染。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种石油压裂支撑剂及其制备方法，以解决上述背景技术中提出在单独利用铝矾土进行制备支撑剂时，需要更高的烧结温度和更长的烧结时间，这会增加能耗和生产成本，并且制备的石油压裂支撑剂粘结性和稳定性较弱，难以在不同环境中保存使用的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种石油压裂支撑剂，按质量百分比包含以下原料：铝矾土与焦宝石混合物45％～60％、膨润土1％～2％、石英砂2％～3％、树脂4％～6％、粉煤灰10％～15％、青坩8％～10％、固废泥饼5％～10％、粘结剂与增稠剂的混合试剂2％～3％、乳化剂1％～2％。

3、作为本发明的一种优选技术方案，所述铝矾土与焦宝石的混合比例为1:3。

4、作为本发明的一种优选技术方案，所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂的混合树脂，且环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂的混合比例为1:2:1。

5、作为本发明的一种优选技术方案，所述粘结剂与增稠剂采用15:4的比例进行混合制备。

6、作为本发明的一种优选技术方案，所述铝矾土与焦宝石混合物中氧化铝含量为52.6％～64.2％，所述粉煤灰中氧化铝含量为32.6％～42.7％。

7、作为本发明的一种优选技术方案，一种石油压裂支撑剂的制备方法，其制作步骤如下：

8、步骤一：在研磨容器中添加45％～60％的铝矾土与焦宝石混合物、2％～3％石英砂、10％～15％的粉煤灰、5％～10％的固废泥饼、1％～2％的膨润土，通过研磨设备对其进行研磨，且磨粉7.5小时，细度600目大于98％，并通过回转窑对其进行多次反复混合高温煅烧，且锻造温度1380～1420℃，煅烧时升温速率为10℃/min，得到半成品材料a。

9、步骤二：在同一研磨容器中添加8％～10％的青坩、2％～4％的锰矿粉、1％～2％的膨润土对其进行研磨，且磨粉5小时，细度600目大于98％，得到半成品材料b。

10、步骤三：在同一研磨容器中，放入半成品材料a和半成品材料b，并在混合物中添加4％～6％的树脂、1％～2％的乳化剂和3％～5％的粘结剂与增稠剂的混合试剂，(研磨容器中的质量百分比为100％)将其进行全部混合搅拌20分钟，得到产品c。

11、步骤四：通过圆盘造粒机对产品c进行造粒，且造粒时经过高温500-600高温处理，时间3小时，造粒后通过第一次筛选，得到80～100目的半成品石油压裂支撑剂，之后通过回转窑对粗陶粒进行二次高温煅烧，且锻造温度1420～1450℃，煅烧时升温速率为5℃/min，持续煅烧2小时，煅烧成功后待冷却3小时，通过球磨机对粗陶粒支撑剂进行打磨，打磨后通过第二次筛选，得到粒径为30～50目的石油压裂支撑剂。

12、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

13、1、本发明通过在制备石油压裂支撑剂时，添加有一定量的石英砂、粉煤灰以及铝矾土与焦宝石混合物，能够使其制备的支撑剂产生互补效应，优化最终产品硬度、耐磨性和抗腐蚀性，从而使的支撑剂防护效果更强，同时添加一定量的膨润土和固废泥饼，可以增强支撑剂的抗压强度和抗变形能力，使其在高压环境下保持更好的稳定性，并且有助于改善支撑剂的流动性和分布均匀性，从而提供更持久和有效的支撑作用，有助于维持裂缝的张开状态，提高石油和天然气的采收率。

14、2、本发明在制备石油压裂支撑剂时，添加一定量的锰矿粉，随锰矿粉添加量的增加，使得视密度曲线降低，此时支撑剂内部的晶粒增大，从而使得支撑剂基体结构增强，以此大幅度提高支撑剂的抗破碎能力，同时配合青坩材料，可以增强陶粒支撑剂对油、水等液体的吸附能力，进一步提高支撑剂的抗压强度和抗磨损性。

15、3、本发明通过在制备石油压裂支撑剂时，添加一定量的树脂、粘结剂与增稠剂的混合试剂，能够在陶粒砂等核心外层包裹一层可固化有机物，提高了支撑剂的黏结强度、抗酸碱性以及抗破碎能力，同时树脂膜能够分散作用在支撑剂上的载荷，有效地增强支撑剂的机械性能，并且具有更强的导流能力和耐腐蚀性。

技术特征：

1.一种石油压裂支撑剂，其特征在于，按质量百分比包含以下原料：

2.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂，其特征在于：所述铝矾土与焦宝石的混合比例为1:3。

3.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂，其特征在于：所述树脂为环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂的混合树脂，且环氧树脂、酚醛树脂、有机硅树脂的混合比例为1:2:1。

4.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂，其特征在于：所述粘结剂与增稠剂采用15:4的比例进行混合制备。

5.根据权利要求1所述的一种石油压裂支撑剂，其特征在于：所述铝矾土与焦宝石混合物中氧化铝含量为52.6％～64.2％，所述粉煤灰中氧化铝含量为32.6％～42.7％。

6.根据权利要求1～5任一所述的一种石油压裂支撑剂的制备方法，其制作步骤如下：

技术总结本发明公开了一种石油压裂支撑剂及其制备方法，按质量百分比包含以下原料：铝矾土与焦宝石混合物45％～60％、膨润土1％～2％、石英砂2％～3％、树脂4％～6％、粉煤灰10％～15％、青坩8％～10％、固废泥饼5％～10％、粘结剂与增稠剂的混合试剂2％～3％、乳化剂1％～2％，本发明一种石油压裂支撑剂及其制备方法，通过添加一定量的膨润土和固废泥饼，可以增强支撑剂的抗压强度和抗变形能力，同时随锰矿粉添加量的增加，使得支撑剂内部的晶粒增大，支撑剂基体结构增强，以此大幅度提高支撑剂的抗破碎能力。技术研发人员：谢秋波,郑鹏,郑丽,高运杰,吴晶晶,陈品伟,陈培尧受保护的技术使用者：铜川秦瀚陶粒有限责任公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4