[发明专利]制备压裂支撑剂用组合物和压裂支撑剂及其制备方法

说明书

本发明涉及石油压裂液支撑剂领域，公开了一种制备压裂支撑剂用组合物和压裂支撑剂及其制备方法。该组合物包含粉煤灰和煤矸石；所述粉煤灰和煤矸石各自含有35重量％以上的Al₂O₃，25重量％以上的SiO₂和8重量％以下的CaO，且所述粉煤灰的含碳量不高于10重量％，所述煤矸石的含碳量不高于20重量％；以组合物的总重量为基准，粉煤灰的含量为40‑95重量％，煤矸石的含量为5‑60重量％。本发明的压裂支撑剂用组合物配方简单，以该组合物为原料能够制得低密度压裂支撑剂，而且，组合物中的成分全部采用工业固体废弃物，降低了对不可再生资源的依赖，并且为解决固体废弃物的排放提供了高效和高价值的利用途径。

技术领域

本发明涉及石油压裂液支撑剂领域，具体涉及一种制备压裂支撑剂用组合物，采用该组合物制备压裂支撑剂的方法，以及以该方法制备得到的压裂支撑剂。

背景技术

压裂支撑剂是一种在使用水力压裂技术开采石油、天然气、页岩气或煤层气等的过程中，对压裂后的岩层裂缝起到支撑作用的固体颗粒物质。由于压裂支撑剂的作用是利用其自身堆积的孔隙使油气排出，因此，压裂支撑剂首先要具有较高的圆球度和合适的粒径分布来提供较高的堆积孔隙率，其中，压裂支撑剂的圆球度越高越好，粒径大多在0.2-2mm。同时，油气井裂缝大多处于地下几千米的深度，存在较大的闭合压力，因此，还要求压裂支撑剂具有较高的耐压强度来抵抗地壳闭合压力的破坏。再者，由于压裂支撑剂要长期处于油气侵蚀的环境中，这要求压裂支撑剂具有良好的耐酸腐蚀性能。此外，为了使压裂液具有较好的携带支撑剂能力(携砂能力)，压裂支撑剂也要具有与压裂液粘度相匹配的合适密度。

由于特殊的使用环境，压裂支撑剂的评价指标通常包括：粒径、抗破碎能力、堆积密度、视密度、圆球度、酸溶解度和浊度等。支撑剂质量的行业标准主要有美国石油协会标准(API RP60)、国际标准ISO 13503-2和中石油行业标准SY/T 5108-2014，其中，对国内油田使用的支撑剂的质量控制大多执行中石油行业标准SY/T 5108-2014。按粒径范围划分，支撑剂分为6/12目、8/16目、12/18目、12/20目、16/20目、16/30目、20/40目、30/50目、40/60目、40/70目、70/140目等11种规格。按抗破碎能力划分，支撑剂分为在52MPa、69MPa、86MPa、103MPa等压力下使用的四种规格。按堆积密度和视密度划分，支撑剂分为低密度(堆积密度<1.65，视密度<3.00)、中密度(1.65<堆积密度<1.80，3.00<视密度<3.35)和高密度(堆积密度>1.80，视密度>3.35)三种规格，而低密度支撑剂是支撑剂未来发展的方向。

CN102786921A公开了一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法，该方法是以铝矾土和粘土作为主要原料，并加入辅助添加剂(如氧化锰、氧化铁、氧化镁等)，使原料经粉碎、球磨、分级、加湿后成球制粒，然后经过烘干、筛分、烧结、筛分等步骤，得到低密度石油压裂支撑剂产品。

CN101696113A公开了一种低密度石油压裂支撑剂的制备方法，该方法以石英石为主要原料，并加入膨润土、高岭土、粘土、镁砂和硼砂中的一种或几种作为辅助原料，同时以聚乙烯醇、淀粉和糊精中的一种或几种作为粘结剂，将石英石经过破碎后，和辅助原料与粘结剂一起研磨，得到细粉，然后进行制粒、干燥、烧结，得到低密度石油压裂支撑产品。

CN102899015B公开了一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法，该支撑剂的原料组成为铝矾土60-80重量％、粉煤灰10-30重量％和锰粉5-10重量％，其制备方法包括：首先将原料进行均匀混合，然后将所得混合物料投入造粒机中制粒成球，得到陶粒坯体，再进行筛分、烘干，最后在1280-1360℃保温2-4小时进行烧结，得到低密度支撑剂。