本發(fā)明涉及用于加強破裂作用的組合物，尤其涉及一種石油壓裂支撐劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、水力壓裂技術(shù)是利用高壓泵，將支撐劑和壓裂液一起注入到地層中，使其粘附到裂縫的巖壁上，在裂縫閉合之前撐開裂縫，從而形成一個高導(dǎo)流的通道，使地層油氣沿著通道順利流向地面。支撐劑是水力壓裂技術(shù)中的一種非常重要的材料，它的發(fā)展與石油的開采技術(shù)密切相關(guān)。陶粒支撐劑因其獨特的優(yōu)勢（抗壓性能好、抗腐蝕性能好和生產(chǎn)成本低等）至今仍是石油開采首選的壓裂用支撐材料。工業(yè)固廢如煤矸石、粉煤灰、鉻鐵合金尾渣和鋁礬土尾礦等不僅污染環(huán)境，而且還會浪費土地資源。然而基于這些工業(yè)廢棄物的化學(xué)組成特性，以此來制備陶粒支撐劑是一種有效利用的辦法。

2、cn103910518a公開了一種用于制備陶粒支撐劑的原料組合物，其中，該原料組合物含有鋁土礦、粉煤灰和磷礦石，相對于100重量份的鋁土礦，粉煤灰的含量為3-7重量份，磷礦石的含量為2-5重量份。由本發(fā)明提供的原料組合物制備的陶粒支撐劑具有高強度低密度，在52mpa閉合壓力下，破碎率≤5%、視密度≤2.68g/cm3、體積密度≤1.55g/cm3。并且由于采用工業(yè)廢渣粉煤灰，降低了生產(chǎn)成本。

3、cn103525395a涉及一種利用固廢陶粒砂制備陶粒油氣壓裂支撐劑及其制備方法，屬于陶瓷材料和油氣田壓裂施工開采用支撐劑技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明以固體廢棄陶粒砂、鋁礬土、mno2和白云石為原料，固廢陶粒砂、鋁礬土、mno2和白云石的重量百分比分別為：15~25%、70~80%、1~3%和2~4%，四者之和為100%。按配比配料后添加適量粘結(jié)劑混合均勻，加入混合料10~15wt.%的水或水溶液造粒，篩選所需規(guī)格球粒干燥并高溫?zé)Y(jié)制備主晶相為al2o3、次晶相為莫來石3al2o3·2sio2的復(fù)相陶粒油氣壓裂支撐劑。該發(fā)明既可低成本制備氧化鋁/莫來石復(fù)相陶粒油氣壓裂支撐劑，又可減小固廢陶粒砂的污染且實現(xiàn)其綜合利用。

4、陶粒支撐劑具有抗壓強度大、導(dǎo)流能力好、耐腐蝕性強等石英砂不可替代的優(yōu)點，并且利用固廢作為原料不僅綠色環(huán)保，而且能夠極大地降低成本，但是較高的抗壓強度是以密度增加為代價的，而密度較大的支撐劑在泵送過程中容易出現(xiàn)局部堆積現(xiàn)象，導(dǎo)致整個壓裂縫中支撐劑分布不均，導(dǎo)流能力下降從而影響油氣產(chǎn)量。在保障高抗壓強度的前提下，盡可能降低其密度將是陶粒支撐劑發(fā)展面臨的一大挑戰(zhàn)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供了一種低密度、高強度的節(jié)能環(huán)保石油壓裂支撐劑及其制備方法。

2、目前高強度、高密度陶粒支撐劑已不能滿足非常規(guī)油氣藏及低滲透油氣井的生產(chǎn)要求，這是由于高密度陶粒支撐劑在隨壓裂液泵注過程中沉降速度過快，容易在壓裂作業(yè)產(chǎn)生的縫隙開口位置形成山丘狀的堆積，會大大降低導(dǎo)流能力；而低密度、高強度的陶粒支撐劑不僅可以為深層井井下作業(yè)提供技術(shù)支持，還可以在地層內(nèi)形成較長的支撐帶從而達到增產(chǎn)增效的效果。本發(fā)明通過對陶粒支撐劑進行覆膜從而制備得到了低密度、高強度的石油壓裂支撐劑，當陶粒支撐劑表面被聚合物涂層涂覆時，涂層會包覆、填充表面的孔洞，甚至滲入至支撐劑內(nèi)部，使支撐劑中分散疏松的部分連接成為一片，經(jīng)過固化反應(yīng)后，陶粒支撐劑的強度會顯著提高。

3、本發(fā)明采用低鋁質(zhì)的硅鋁質(zhì)廢棄物粉煤灰、煤矸石等得到低密度的陶粒支撐劑，白云石中的cao與原料中的al2o3及sio2反應(yīng)形成鈣長石，在溫度升高時，鈣長石會成為液相，液相產(chǎn)生的毛細管壓力，使得部分晶粒逐漸溶于液相中，從而加速液相傳質(zhì)，液相的擴展有助于填充晶間氣孔，進而促進燒結(jié)，提高支撐劑的密度及強度。再通過表面覆膜、固化提高支撐劑強度，由于二甲基海因環(huán)氧樹脂具有致密的分子結(jié)構(gòu)以及較好的內(nèi)聚力，因此能夠更好地黏結(jié)在支撐劑表面，而二甲基海因環(huán)氧樹脂具有優(yōu)異的強度、韌性和耐磨性以及很好的耐酸、耐堿、耐溶劑等化學(xué)腐蝕性能，這些特性有助于提高覆膜陶粒支撐劑的機械強度和耐久性，使其在高壓和磨損以及惡劣環(huán)境下保持性能。經(jīng)過預(yù)固化覆膜后的陶粒不僅強度得到提高，密度也較低，顯著提高了陶粒支撐劑在壓裂支撐劑行業(yè)中的競爭力。

4、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種石油壓裂支撐劑，包括以下重量份的原料：粉煤灰20~30份、煤矸石15~30份、鋁礬土20~30份、錳礦粉3~5份、白云石2~5份、二甲基海因環(huán)氧樹脂2~8份、固化劑1~4份。

5、進一步的，所述固化劑為3,3-二氨基二丙胺。

6、一種石油壓裂支撐劑的制備方法，包括如下步驟：

7、s1、將粉煤灰、煤矸石、鋁礬土、錳礦粉、白云石混合后破碎進行球磨制得粉料，經(jīng)噴霧造粒后制得球粒，過篩后進行煅燒得到陶粒支撐劑；

8、s2、將二甲基海因環(huán)氧樹脂經(jīng)丙酮稀釋得到二甲基海因環(huán)氧樹脂丙酮混合液，再與陶粒支撐劑進行混合覆膜，攪拌1~2h后過濾，支撐劑與固化劑混合后繼續(xù)攪拌，升溫固化即得。

9、進一步的，所述球磨的轉(zhuǎn)速為300~400rpm。

10、進一步的，所述球磨的時長4~6h。

11、進一步的，所述過篩的粒徑為20~50目。

12、進一步的，所述煅燒的溫度為1200~1400℃。

13、進一步的，所述煅燒的時間為4~6h。

14、進一步的，所述二甲基海因環(huán)氧樹脂丙酮混合液的濃度為20~40wt%。

15、進一步的，所述固化為70~80℃下固化1~2h。

16、優(yōu)選的，所述石油壓裂支撐劑的制備方法，包括如下步驟：

17、s1、將粉煤灰、煤矸石、鋁礬土、錳礦粉、白云石混合后破碎進行在300~400rpm下球磨4~6h制得粉料，經(jīng)噴霧造粒后制得球粒，過20~50目篩后進行經(jīng)1200~1400℃煅燒4~6h得到陶粒支撐劑；

18、s2、將二甲基海因環(huán)氧樹脂經(jīng)丙酮稀釋至20~40wt%，再與陶粒支撐劑進行混合覆膜，攪拌1~2h后過濾，支撐劑與固化劑混合后繼續(xù)攪拌，升溫至70~80℃下固化1~2h即得。

19、本發(fā)明的有益效果：

20、對比傳統(tǒng)的支撐劑，該工藝方法生產(chǎn)的陶粒支撐劑的抗破碎能力大大提高，可以適用于更深的井層壓裂。本發(fā)明中采用工業(yè)固廢作為原料相比傳統(tǒng)支撐劑的生產(chǎn)成本更低，化學(xué)惰性更好，并且其低密高強的優(yōu)勢使其適用于各種復(fù)雜地層環(huán)境條件的壓裂施工，導(dǎo)流能力更好。

技術(shù)特征：

1.一種石油壓裂支撐劑，其特征在于，包括以下重量份的原料：粉煤灰20~30份、煤矸石15~30份、鋁礬土20~30份、錳礦粉3~5份、白云石2~5份、二甲基海因環(huán)氧樹脂2~8份、固化劑1~4份。

2.如權(quán)利要求1所述的石油壓裂支撐劑，其特征在于，所述固化劑為3,3-二氨基二丙胺。

3.一種如權(quán)利要求1或2任一項所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

4.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述球磨的轉(zhuǎn)速為300~400rpm。

5.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述球磨的時長為4~6h。

6.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述過篩的粒徑為20~50目。

7.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述煅燒的溫度為1200~1400℃。

8.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述煅燒的時間為4~6h。

9.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述二甲基海因環(huán)氧樹脂丙酮混合液的濃度為20~40wt%。

10.如權(quán)利要求3所述的石油壓裂支撐劑的制備方法，其特征在于，所述固化為70~80℃下固化1~2h。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及用于加強破裂作用的組合物技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種石油壓裂支撐劑及其制備方法。該支撐劑包括以下重量份的原料：粉煤灰20~30份、煤矸石15~30份、鋁礬土20~30份、錳礦粉3~5份、白云石2~5份、二甲基海因環(huán)氧樹脂2~8份、固化劑1~4份。本發(fā)明還提供了其制備方法。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明制備的支撐劑具備密度低、強度高、導(dǎo)流能力好等優(yōu)點。

技術(shù)研發(fā)人員：謝秋波,鄭麗,吳晶晶,高運杰,張紹平,鄭鵬,陳培堯
受保護的技術(shù)使用者：銅川秦瀚陶粒有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/8/20