[发明专利]一种页岩气专用的高强度压裂支撑剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及一种制备支撑剂的方法，特别涉及一种页岩气专用的高强度压裂支撑剂的制备方法，。

背景技术

压裂技术是开发低孔、低渗透气藏增产增效的有效武器。在压裂工艺中，压裂液给地层造出裂缝，为岩气的运移打开通道，为防止在地层闭合压力条件下，裂缝慢慢闭合，阻挡岩气运移，需使用压裂支撑剂，压裂支撑剂随压裂液进入地层，在压裂液造缝后停留在缝隙之中，阻挡裂缝闭合，形成一个高导流能力的支撑带，保证岩气成功运移。因此，压裂支撑剂是影响压裂工艺的至关因素。由于支撑剂需要停留在几千米的地下，且地层闭合压力大，压裂支撑剂不仅需要有良好的耐温性，也要有足够的抗压能力。目前在油气增产市场上广泛使用的支撑剂有天然石英砂、中等强度低密度的硅酸铝支撑剂、人造的中等强度高密度的氧化铝和硅酸盐支撑剂、高强度的铝矾土和高强度的硅酸锆支撑剂、以及涂敷预固化涂层和可固化涂层树脂的天然砂或人造支撑剂。对于中、深油气田，要求支撑剂似密度3.4g/cm³，103MPa压力下的破损率＜10％。国际上支撑剂中的高档产品由美国的Carbo公司生产，国内厂家主要生产中、低档产品，存在的问题是强度低、破损率高，烧结热效率低、烧成温度高，能耗高，成本大，不能满足深层压裂市场的需要。

以氧化铝微粉和铝矾土等原料制备石油压裂支撑剂的研究已有许多文献和专利报道，中国专利201010231375.0公开了一种高强度支撑剂，原料组成为：铝矾土生料80%～90%、重晶石2%～10%、明矾0.1%～0.6%、氧化铁4%～10%、锰矿石粉3%～8%；中国专利201110236850.8公开了一种高密度耐酸陶粒压裂支撑剂的制备方法，包括氧化铝95%～99％，高岭土0.4%～2％，方解石0.3%～1.5％，滑石或菱镁矿0.3%～1.7％，烧结助剂（碱金属化合物或碱土金属化合物中的一种或多种）0～5％。这两种支撑剂陶粒采用优质的铝矾土或氧化铝为主要原料，对利用资源起到了积极作用，但所述的支撑剂性能不稳定，生产成本高，能耗大，烧成温度高（1400℃～1450℃）。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩气专用的高强度压裂支撑剂的制备方法，该方法不仅开发利用了贫铝矾土和煤矸石资源，而且生产成本低、能耗小，低碳环保，有效提高了产品的综合性能。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案包括以下步骤：

1）将低品位铝矾土破碎，即得铝矾土粉料；将煤矸石放入破碎，即得煤矸石粉料；将高岭土破碎，即得高岭土粉料；

2）按质量百分比，将90%～95%的铝矾土粉料、3%～6%的高岭土粉料、2%～4%的硅微粉混合均匀，得混合料A；

3）按质量百分比，将90%～95%的煤矸石粉料、4.4%～9.2%的高岭土粉料、0.6%～0.8%的复合型烧结助剂混合均匀，得混合料B；其中，复合型烧结助剂是由氧化铈微粉和氧化镁微粉组成；

4）以电熔莫莱石砂为母粒，采用糖衣机包覆造粒，且在包覆造粒时，以混合料A和混合料B为包覆剂交替进行包覆，包覆形成的颗粒过18目～30目筛，将18目～30目筛两筛之间的筛余物颗粒收集成为待烧颗粒；

5）将待烧颗粒放入坩埚中，并置于电炉内，在1330℃～1380℃下保温1h～2h，随炉自然冷却后取出，过20目～40目筛，即得页岩气专用的高强度压裂支撑剂。

所述的步骤1）中低品位铝矾土、煤矸石和高岭土采用气旋式气流粉碎机进行破碎，气旋式气流粉碎机的入料粒度≤3mm，成品粒度＜5μm，空气压力≥0.8Mpa。

所述的步骤1）中的低品位铝矾土为Al₂O₃质量分数≤55％的生贫铝矾土或铝矾土下脚料。

所述的步骤2）中的硅微粉采用工业级的硅微粉粉体，粒度小于5μm，纯度＞95％。

所述的步骤3）中的复合型烧结助剂按质量百分比是由50％的氧化铈微粉和50％氧化镁微粉混合而成的，氧化铈微粉和氧化镁微粉的粒度均＜5μm。

所述的步骤4）中的电熔莫莱石砂为工业级球形颗粒，粒度在0.2mm～0.3mm。