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      一種支撐劑及其制備方法與流程

      文檔序號:11767249閱讀:461來源:國知局

      本發(fā)明涉及陶瓷材料制備領(lǐng)域,具體涉及一種支撐劑及其制備方法。



      背景技術(shù):

      壓裂增產(chǎn)是石油、天然氣低滲透油氣井開采增產(chǎn)的重要新技術(shù)。支撐劑則是壓裂施工的關(guān)鍵材料。支撐劑為具有一定粒度和級配的天然砂或人造高強陶瓷顆粒。支撐劑由壓裂液帶入并支撐在壓裂地層的裂隙中,從而有效地將油氣導(dǎo)入油氣井,大幅度提高油氣產(chǎn)量和延長油井壽命。

      傳統(tǒng)的陶粒支撐劑以鋁礬土為原料,通過粉末制粒,燒結(jié)而成,使用最為廣泛。例如cn1085288a公開了一種鋁礬土高強度支撐劑的制造方法,主料鋁礬土經(jīng)焙燒和粉碎后,再加入多組分氧化物與軟質(zhì)粘土組成的輔料共磨和加水或有機溶劑混碾,然后經(jīng)松解、成球、篩分、燒結(jié)、拋光和再次篩分。cn101560381b公開了陶粒支撐劑及其制備方法,陶粒支撐劑包含鋁礬土和四氧化三錳,其特征在于所述陶粒支撐劑包含水性有機粘結(jié)劑,且所述鋁礬土、四氧化三錳和水性有機粘結(jié)劑的質(zhì)量比例為:鋁礬土93-99質(zhì)量份;四氧化三錳1-7質(zhì)量份;水性有機粘結(jié)劑8-15質(zhì)量份,基于100質(zhì)量份的鋁礬土和四氧化三錳的總質(zhì)量。

      經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn),在砂粒或陶粒表面涂覆樹脂,能夠進(jìn)一步提高支撐劑的強度和導(dǎo)流性能。例如cn105985767a中公開了一種支撐劑,包括骨料和包覆在骨料上的至少2層樹脂包覆膜。提高支撐劑的圓球度,降低支撐劑密度,提高化學(xué)惰性和強度。

      現(xiàn)有支撐劑的種類雖然有很多,然而隨著油氣資源的匱乏,油氣田的開發(fā)已經(jīng)逐漸向深油氣井轉(zhuǎn)移。面對深油氣井中高溫高壓的工況,現(xiàn)有支撐劑的強度難以滿足要求,因此需要開發(fā)新的耐高溫、耐高壓,性能更優(yōu)異的支撐劑。



      技術(shù)實現(xiàn)要素:

      針對現(xiàn)有技術(shù)不足,本發(fā)明的目的在于提供一種性能優(yōu)異,耐高溫高壓,適用深層油氣田的的支撐劑及其制備方法。

      第一方面,本發(fā)明提供一種支撐劑,所述支撐劑按質(zhì)量份由以下組分組成:

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中硅石的含量為10-20份,例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中陶粒的含量為15-20份,例如可以是15份、16份、17份、18份、19份或20份,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中熱固性樹脂的含量為10-20份,例如可以是10份、11份、12份、13份、14份、15份、16份、17份、18份、19份或20份,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      本發(fā)明對所述熱固性樹脂的具體種類不做限定,常用的熱固性樹脂均適用于本發(fā)明,例如可以是酚醛、環(huán)氧、氨基、不飽和聚酯以及硅醚樹脂等,但非僅限于此。

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中硅酸鹽玻璃的含量為5-10份,例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中鎂粉的含量為5-10份,例如可以是5份、6份、7份、8份、9份或10份,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中粘土的含量為5-15份,例如可以是5份、6份、7份、8份、9份、10份、11份、12份、13份、14份或15份,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      作為優(yōu)選的技術(shù)方案,所述支撐劑按質(zhì)量份由以下組分組成:

      作為進(jìn)一步優(yōu)選的技術(shù)方案,所述支撐劑按質(zhì)量份由以下組分組成:

      根據(jù)本發(fā)明,所述硅石的粒度小于106μm,例如可以是105μm、100μm、80μm、60μm、50μm、30μm、20μm、10μm、5μm或1μm等,以及其他小于106μm的具體數(shù)值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,所述硅石中二氧化硅的含量大于90%,例如可以是91%、92%、93%、94%、95%、96%、97%、98%、99%或100%,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,所述支撐劑中的粘土為軟質(zhì)粘土。使用軟質(zhì)粘土?xí)r支撐劑的強度更高。

      第二方面,本發(fā)明提供一種如第一方面所述的支撐劑的制備方法,所述方法包括以下步驟:

      (1)按配方量將硅石、硅酸鹽玻璃、陶粒、鎂粉、粘土與熱固性樹脂混合,輕燒后磨為粉末;

      (2)向步驟(1)得到的粉末中加水?dāng)嚢瑁瑪嚢杈鶆蚝蟾稍?,得到混合料?/p>

      (3)將步驟(2)得到的混合料造粒,然后煅燒,得到所述支撐劑。

      根據(jù)本發(fā)明,步驟(1)所述輕燒的溫度為500-600℃,例如可以是500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃、560℃、570℃、580℃、590℃或600℃,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,步驟(3)所述煅燒的溫度為1200-1350℃,例如可以是1200℃、1210℃、1220℃、1230℃、1240℃、1250℃、1260℃、1270℃、1280℃、1290℃、1300℃、1310℃、1320℃、1330℃、1340℃或1350℃,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      根據(jù)本發(fā)明,步驟(3)所述煅燒的時間為1.5-3h,例如可以是1.5h、1.6h、1.7h、1.8h、1.9h、2h、2.1h、2.2h、2.3h、2.4h、2.5h、2.6h、2.7h、2.8h、2.9h或3h,以及上述數(shù)值之間的具體點值,限于篇幅及出于簡明的考慮,本發(fā)明不再窮盡列舉所述范圍包括的具體點值。

      與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明至少具有以下有益效果:

      本發(fā)明得到的支撐劑,具有破碎率低、體積密度低、視密度低、圓度和球度高以及耐酸性好等優(yōu)點,其強度最高可達(dá)164mpa,耐高溫高壓,適用深層油氣田的開發(fā),具有良好的應(yīng)用前景。

      具體實施方式

      為更好地說明本發(fā)明,便于理解本發(fā)明的技術(shù)方案,本發(fā)明的典型但非限制性的實施例如下:

      實施例1

      按以下質(zhì)量份的組分配制支撐劑:

      所述熱固性樹脂為酚醛樹脂,所述硅石的粒度小于106μm,二氧化硅的含量大于90%,所述粘土為軟質(zhì)粘土。

      按照以下方法制備所述支撐劑:

      (1)按配方量將硅石、硅酸鹽玻璃、陶粒、鎂粉、粘土與熱固性樹脂混合,550℃下輕燒后磨為粉末;

      (2)向步驟(1)得到的粉末中加水?dāng)嚢瑁瑪嚢杈鶆蚝蟾稍?,得到混合料?/p>

      (3)將步驟(2)得到的混合料造粒,然后在1300℃下煅燒2h,得到所述支撐劑。

      實施例2

      按以下質(zhì)量份的組分配制支撐劑:

      所述熱固性樹脂為環(huán)氧樹脂,所述硅石的粒度小于106μm,二氧化硅的含量大于90%,所述粘土為軟質(zhì)粘土。

      按照以下方法制備所述支撐劑:

      (1)按配方量將硅石、硅酸鹽玻璃、陶粒、鎂粉、粘土與熱固性樹脂混合,520℃下輕燒后磨為粉末;

      (2)向步驟(1)得到的粉末中加水?dāng)嚢?,攪拌均勻后干燥,得到混合料?/p>

      (3)將步驟(2)得到的混合料造粒,然后在1250℃下煅燒2.5h,得到所述支撐劑。

      實施例3

      按以下質(zhì)量份的組分配制支撐劑:

      所述熱固性樹脂為氨基樹脂,所述硅石的粒度小于106μm,二氧化硅的含量大于90%,所述粘土為軟質(zhì)粘土。

      按照以下方法制備所述支撐劑:

      (1)按配方量將硅石、硅酸鹽玻璃、陶粒、鎂粉、粘土與熱固性樹脂混合,580℃下輕燒后磨為粉末;

      (2)向步驟(1)得到的粉末中加水?dāng)嚢?,攪拌均勻后干燥,得到混合料?/p>

      (3)將步驟(2)得到的混合料造粒,然后在1280℃下煅燒2.3h,得到所述支撐劑。

      實施例4

      按以下質(zhì)量份的組分配制支撐劑:

      所述熱固性樹脂為酚醛樹脂,所述粘土為軟質(zhì)粘土。

      按照以下方法制備所述支撐劑:

      (1)按配方量將硅石、硅酸鹽玻璃、陶粒、鎂粉、粘土與熱固性樹脂混合,500℃下輕燒后磨為粉末;

      (2)向步驟(1)得到的粉末中加水?dāng)嚢?,攪拌均勻后干燥,得到混合料?/p>

      (3)將步驟(2)得到的混合料造粒,然后在1200℃下煅燒3h,得到所述支撐劑。

      實施例5

      按以下質(zhì)量份的組分配制支撐劑:

      所述熱固性樹脂為酚醛樹脂,所述硅石的粒度小于106μm,二氧化硅的含量大于90%。

      按照以下方法制備所述支撐劑:

      (1)按配方量將硅石、硅酸鹽玻璃、陶粒、鎂粉、粘土與熱固性樹脂混合,600℃下輕燒后磨為粉末;

      (2)向步驟(1)得到的粉末中加水?dāng)嚢?,攪拌均勻后干燥,得到混合料?/p>

      (3)將步驟(2)得到的混合料造粒,然后在1350℃下煅燒1.5h,得到所述支撐劑。

      按照sy/t5108-2006《壓裂支撐劑性能指標(biāo)及評價測試方法》測量各實施例中得到的支撐劑的性能,結(jié)果如表1所示。

      表1

      以上詳細(xì)描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施方式,但是,本發(fā)明并不限于上述實施方式中的具體細(xì)節(jié),在本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行多種簡單變型,這些簡單變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。

      另外需要說明的是,在上述具體實施方式中所描述的各個具體技術(shù)特征,在不矛盾的情況下,可以通過任何合適的方式進(jìn)行組合,為了避免不必要的重復(fù),本發(fā)明對各種可能的組合方式不再另行說明。

      此外,本發(fā)明的各種不同的實施方式之間也可以進(jìn)行任意組合,只要其不違背本發(fā)明的思想,其同樣應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明所公開的內(nèi)容。

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