[发明专利]支撑剂、支撑剂制备方法以及支撑剂的用途

说明书

本发明涉及油气开采的领域(具体地，涉及其中将支撑技术用于井的增产的开采)，并且可以用于开发组合物，以及支撑剂的制备方法以及这些支撑剂的应用方法。

通过水力压裂含油或含气地层而强化采油或采气的方法自1940年起就是已知的。从那时起，许多固体填料(支撑剂)已经被提出用于固定产生的裂缝。为此，提出了使用砂、坚果壳、铝及其合金、碎木片、碎焦炭、碎煤、莫来石、玻璃球、二氧化锆、氮化硅和碳化硅。在被提出作为支撑剂的上述物质中，砂已经具有最广泛的实际用途。然而，砂是低强度材料，并且在压力超过34.5MPa的油气产地深度由于砂破裂而难以使用砂。由此，提出了在高的油气产地深度使用由烧结铝土矿制成的中强度和高强度支撑剂。

因此，已知有用于由烧结铝土矿制备支撑剂的方法，所述烧结铝土矿含有至多85-88重量％的Al₂O₃(US专利4068718，1978；EP专利0112360，1984)。由烧结铝土矿制成的支撑剂是高强度材料。然而，此支撑剂的成本比砂的成本高得多，所述砂子尽管具有缺点，但是由于其低成本仍然被广泛使用。此外，由烧结铝土矿制成的支撑剂的密度超过3g/cm³。

较廉价的粘土材料和矿物被提出作为原料使用，以在保持它们的强度性能的同时，降低支撑剂的成本和密度。

因此，有一种已知的支撑剂及其制备方法(EP专利0168479，1989)，所述制备方法包括由矿物制备颗粒和使球形表面充满Al₂O₃。由这种方法制备的支撑剂含有50至97重量％的矿物和3至50重量％的Al₂O₃。矿物选自包括霞石正长岩、玄武岩、长石、页岩、泥质岩、辉石及其它们的混合物组成的组。与由烧结铝土矿制成的支撑剂相比，提出的支撑剂具有较低的成本、较低的烧结温度和较低的重量。然而，这种支撑剂的成本仍然比由砂制成的支撑剂高得多，因为原料(即，在支撑剂制备中所使用的矿物和Al₂O₃)仍然相当昂贵。

已知有一种被提出由含有超过5重量％的三水铝矿(Eufaula，阿拉巴马州)的氧化铝矿石制备的支撑剂(US，专利4522731，1985)。根据该申请人，这种支撑剂具有比烧结铝土矿更低的密度，并具有能够承受高达70MPa以上的压力的机械强度。支撑剂颗粒可以包括选自包括霞石正长岩、熔融的铝土矿、硅灰石、滑石和萤石的组中的增强添加剂，所述增强添加剂在制备球状颗粒期间可以以至多5重量％的量被添加到氧化铝矿石中。然而，根据已知的专利，在流化床中烧结支撑剂颗粒，这并不总是经济可行的。

有一种由来自阿肯色州的廉价矾土制备的已知支撑剂(US专利4668645，1987)。已证实可以由含有16至19重量％的石英和少于0.35重量％的碱金属和碱土金属的氧化物的原料制备最终产物(支撑剂)，并且这种支撑剂满足对中强度支撑剂强加的要求。根据该专利中描述的方法，在1,000℃的温度下锻烧含有70至80重量％铝氧化物的原料，直到水已经被完全除去。然后，它减小为具有低于10微米的细度的粉末，在强力混合器内形成为球状颗粒，并在1,400至1,500℃的温度下被烧结，直到锻烧的材料已经转化为莫来石和刚玉。然而，在这种方法中使用具有低含量的碱金属和碱土金属的氧化物和相对高含量的铝氧化物的原料显著地限制了用于支撑剂制备的原材料的来源。

有一种已知的支撑剂(US专利4427068，1984)，所述支撑剂被提出在添加铝土矿、氧化铝氧化物或它们的混合物的情况下由一种或多种粘土制备。烧结的最终产物的球状颗粒具有从9∶1至1∶1变化的Al₂O₃/SiO₂比率和低于3.4g/cm³的密度。在这种方法中，使用硬水铝石、难熔材料和硬质粘土，并且它们在初级材料的最初混合物中的含量至少为40重量％。根据此专利的发明，粉末状退火的粘土和Al₂O₃(或铝土矿及它们的混合物)被混合在一起，并且以浓混合物形式被粒化，并且生成的颗粒在干燥之后于1,500℃的温度下被烧结。此支撑剂制备方法没有对原料组成强加任何严格限制。然而，但使用以上粘土时，必须将高达40重量％的昂贵的铝土矿添加到这些粘土中，这显著地增加了原料的成本，因此增加了最终产物的成本。

由所开发的技术方案解决的技术任务在于开发一种新型支撑剂。