[发明专利]一种耐酸的石油压裂支撑剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油压裂支撑剂及其制造方法，更具体地，涉及一种利用抛光砖废渣、铁矿渣生产的耐酸石油压裂支撑剂及其制造方法。

背景技术

石油支撑剂又叫石油压裂支撑剂。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，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。石油支撑剂的性能要求：1、支撑剂要有足够的抗压强度和抗磨损能力，能耐受注入时的强大压力和摩擦力，并有效地支撑人工裂缝。2、支撑剂颗粒相对密度要低，便于泵入井下。3、支撑剂颗粒在温度为200摄氏度的条件下，与压裂液及储层流体不发生化学作用，酸溶解度最大允许值应小于7%。支撑剂的好坏对最后的压裂效果具有重大影响。天然支撑剂主要是石英砂，而人造支撑剂主要是烧结的陶粒，它们是目前支撑剂的两大类。由于深层低渗透的油气层的埋藏较深，温度和闭合压力都很高，因此不能使用天然石英砂支撑剂，而是采用陶粒支撑剂。

荷南的普拉德研究与开发有限公司制备出了一种视密度在1.7g/cm³～2.75g/cm³之间的支撑剂。以Al₂O₃颗粒及粘土或铝矾土中的任意一种或两种为主要原料，以部分烧结助剂为辅料所制得的陶粒支撑剂是目前世界上性能最好的陶粒支撑剂，是由美国Carbo公司生产的。攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司的刘云等以工业废弃高铝质耐火砖和熟高岭土为主要原料研制出了一种高强度的陶粒支撑剂。宜兴东方石油支撑剂有限公司的研究人员以铝矾土为主要原料，锰粉和ZrO₂作为添加剂研制了一种高强度压裂支撑剂，其在86MPa下的破碎率小于5％。一种高钛型石油压裂支撑剂被高海利等研制出来，它的主要原料为高钛型高炉渣，铝矾土生料及攀枝花本地的二滩轻烧铝矾土，当然还要添加一定的辅助原料。一种高强度耐酸支撑剂被蔡宝中等研制出来，由于它在强酸性、高闭合应力及高温的恶劣条件下仍能保持较高的导流能力，因此其可满足塔河油田压裂与酸化复合改造的要求。接金利等也制备了适用于深井的陶粒支撑剂。郭强采用喷雾制粒的湿法工艺连续化生产出了能在石油和天然气的开采中所应用的支撑剂。它也是以铝矾土为主要原料，以复合烧结助剂和外加剂作为辅料所制得的。一种耐酸性能良好的陶粒支撑剂被桂林工学院的田小让等人研制成功，它是以熟铝矾土或耐火材料废料为主要原料，添加钡的化合物或毒重石为辅料经过盘式造粒成球和在1300℃～1400℃烧结l～3h，冷却后得到的。另外以赤泥为主要原料，钡盐为辅料的耐酸性能良好的支撑剂也被报道过。申请公布号为CN103194207A的国内发明专利申请文献中公开了一种以废陶瓷、钾长石、铝矾土为原料生产的石油压裂支撑剂，在1100℃～1150℃条件下烧制4～8小时制备而成。

目前，陶粒石油压裂支撑剂的烧成能耗较高，而且研究主要集中在提高陶粒支撑剂的强度方面，但却忽视了石油压裂支撑剂在应用中容易产生较短的支撑带，堆积在裂缝的端口处，对导流极其不利。因此，研制开发低密度中强度或高强度烧结陶粒将是未来重要的发展方向。

抛光砖废渣是在抛光砖生产过程中抛光机对砖坯抛磨过程产生的废料，其通常是随着污水进入污水池沉淀，然后通过压滤制成泥饼。因其中含有碳化硅等高温烧成发泡组分，很难大量回用作为陶瓷生产原料。目前虽然公开了一些利用其高温烧成会发泡的特性生产轻质保温材料的报道，但因与加气混凝土砌块比较不具备成本优势，因此应用较少。

本段说明作为背景技术，但不应被认为是现有技术。利用抛光砖废渣和铁矿渣作为原料生产石油压裂支撑剂能大量消耗抛光砖废渣和铁矿渣这两种废料，减轻环境压力，而且制造方法简单，能耗低，所生产的石油压裂支撑剂具有中低密度高强度，可以有效解决支撑剂在使用过程中容易在裂缝端口堆积问题，提高导流能力。但因为抛光砖废渣中含有的碳化硅在煅烧过程中会分解，可能形成一些气孔，这些气孔有利于降低压裂支撑剂的密度，但也使得其耐酸性能受到一定影响，酸溶解度约为3～10%，耐酸性能一般，因此不适用于复杂地形地貌区域的使用。

发明内容