CN102329607A - 一种低密度有机支撑剂 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种低密度有机支撑剂。目前常用的压裂支撑剂是石英砂、陶粒等无机物支撑剂，使用时需与胍尔胶等胶凝剂配合使用，伤害地层；密度高，用量大，成本高。本发明所述的低密度有机支撑剂由坚果壳粉碎加工而成，坚果壳包含夏威夷果壳、核桃壳、山核桃壳、桃核壳、枣核壳中的一种或几种，当成分不单一时，则2-98重量份的夏威夷果壳、2-98重量份的核桃壳、1-99重量份的山核桃壳、2-98重量份的桃核壳和2-98重量份的枣核壳。本发明所述的支撑剂为有机质，无添加剂，没有胍胶等粘弹性高分子化合物的参与，不会对地层造成污染；密度较小，可用水带动，在高压高速高冲击力作用下，粒径大于石英砂5-6倍，同样条件下作业，可以达到数倍于使用石英砂的效果。

Description

一种低密度有机支撑剂

技术领域

本发明涉及一种油气井压裂施工的支撑材料，具体涉及一种低密度有机支撑剂。

背景技术

压裂增产是石油、天然气低渗透油气井开采增产的重要新技术，支撑剂(proppant)则是压裂施工的关键材料。支撑剂由压裂液带入并支撑在压裂地层的裂隙中，从而有效地将油气导入油气井，大幅度提高油气产量和延长油井寿命。

目前市面上普遍使用的是石英砂、陶粒等无机物支撑剂，使用时需与胍尔胶等胶凝剂配合使用，伤害地层；密度较高，使用量大，增加了投入成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种可不用胍尔胶等胶凝剂就可直接用地层水或活性水压裂的低密度有机支撑剂，具有更大的泄油面积和更宽的泄油喉道。

本发明所采用的技术方案是：

一种低密度有机支撑剂，其特征在于：

所述的低密度有机支撑由坚果壳粉碎加工而成。

所述的坚果壳包含有夏威夷果壳、核桃壳、山核桃壳、桃核壳、枣核壳中的一种或几种。

所述的坚果壳的粒径为1-6mm。

所述的坚果壳包含有2-98重量份的夏威夷果壳、2-98重量份的核桃壳、1-99重量份的山核桃壳、2-98重量份的桃核壳和2-98重量份的枣核壳。

    本发明具有以下优点：

本发明所涉及的低密度有机支撑剂为有机质物质，没有任何添加剂；密度实际是1.05左右，体积密度0.6左右，可用水带动，在高压高速高冲击力作用下，可以实现无胍胶作业；可满足不同深度，不同压力的施工要求；自然摇晃下在水中呈漂浮状态，可以用任意砂比施工作业；磨阻很低，不到石英砂的一半；没有胍胶等粘弹性高分子化合物的参与，不会对地层造成污染和伤害；粒径大于石英砂5-6倍，同样条件下作业，可以达到数倍于使用石英砂的效果；不用担心砂堵问题，一旦停泵，再重新启动时，沉降的颗粒可以轻松冲洗。

附图说明

图1为导流能力试验中支撑剂组合实验的铺置方式。

图2为低密度有机支撑剂与核桃壳的短期导流能力试验结果。

图3为破碎率测试步骤。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。

本发明所述的一种低密度有机支撑剂，由坚果壳粉碎加工而成，坚果壳为夏威夷果壳、核桃壳、山核桃壳、桃核壳、枣核壳中的一种或几种，且不限于上述几种。坚果壳的粒径为1~6mm，原料壳壁厚大于1mm。当支撑剂中的坚果壳成分不单一时，其组分为2-98重量份的夏威夷果壳、2-98重量份的核桃壳、1-99重量份的山核桃壳、2-98重量份的桃核壳和2-98重量份的枣核壳。以下为支撑剂中坚果壳成分不单一时的组分描述：

实施例一：

夏威夷果壳           2重量份

核桃壳               2重量份

山核桃壳             1重量份

桃核壳               98重量份

枣核壳               98重量份。

实施例二：

夏威夷果壳           98重量份

核桃壳               98重量份

山核桃壳             99重量份

桃核壳               2重量份

枣核壳               2重量份。

实施例三：

夏威夷果壳           50重量份

核桃壳               50重量份

山核桃壳             50重量份

桃核壳               50重量份

枣核壳               50重量份。

实施例四：

夏威夷果壳           20重量份

核桃壳               70重量份

山核桃壳             40重量份

桃核壳               20重量份

枣核壳               70重量份。

实施例五：

夏威夷果壳           70重量份

核桃壳               60重量份

山核桃壳             20重量份

桃核壳               70重量份

枣核壳               20重量份。

低密度有机支撑剂由以上的坚果壳经粉碎、球磨、水洗、干燥、筛分、镀膜等工艺加工而成。

一般的压裂支撑剂的质量指标如下表1所示：

表1 一般压裂支撑剂的质量指标

本发明所涉及的支撑剂的指标经测试后，如下表2所示：

表2   本支撑剂的质量指标

本发明所述的支撑剂的平均粒径为3-4mm，圆球度为0.6-0.7，比现在市场上普遍使用的石英砂粒径大5-8倍；体积密度为0.7g/cm³左右，视密度为1.13g/cm³左右。其低密度特性可以不用增稠剂，而直接用活性水携带，砂比可以任意调节；自然摇晃下在水中呈漂浮状态，所以可以用任意砂比施工作业。

本支撑剂因其低密度特性和更大的抗压强度和更高的韧性，在同样的作用压力下，可以形成的裂缝更长、更宽。现有压裂下形成的裂缝长55m左右，宽3.5mm左右，本支撑剂则可形成裂缝长80m左右，宽5mm左右，更长更宽的裂缝，使油层所形成的喉道不易被地层压力突降而析出的物质堵塞，减少生产井作业次数，延长生产周期，提高单井产量和油藏的产出率。

本支撑剂的性能测试实验：

一、导流能力试验：

实验条件：温度：20℃；

实验液体：蒸馏水；

流动状态：层流；

实验压力：10Mpa-20Mpa-30Mpa-40Mpa-50Mpa-60Mpa，                   

每个测试点下恒压10min；

铺置浓度：5.0kg/m²。

样品：

1^#  —— 低密度有机支撑剂

2^#  —— 核桃壳

3^#  —— 石英砂

4^#  —— 陶粒

实验过程：选用1-3mm、3-6mm两种不同粒径的1^#和2^#样品。

实验分两组，第一组为单粒径支撑剂实验；第二组为两种支撑剂不同体积比组合实验。支撑剂组合实验按图1所示方式均匀铺置，测定不同方式下1^#和2^#样的短期导流能力及破碎率。低密度有机支撑剂与核桃壳的短期导流能力见图2和表3，表3中关于3^#和4^#样的数据参照本行业相关已知测量数据。

试验结果表明：

1、随着闭合压力的增大，两个支撑剂样品的短期导流能力均大幅降低； 

2、当闭合压力小于45Mpa时低密度有机支撑剂样品的短期导流能力优于核桃壳；当闭合压力大于45Mpa时，两个样品的短期导流能力相当；

3、当闭合压力小于30Mpa时，低密度有机支撑剂的短期导流能力优于相同条件下陶粒及石英砂的短期导流能力。

表3  短期导流能力测试结果

二、破碎能力试验：

实验步骤及使用仪器如图3所示，破碎率情况如下表4所示：

表4  短期导流能力测试后支撑剂破碎率情况

低密度有机支撑剂在压力为52Mpa和28Mpa下的破碎率均优于人造陶粒和石英砂的破碎率。

本支撑剂的实际使用：

本发明所述的支撑剂是一种适用低压、低渗、低孔隙度贫油气矿藏压裂造缝的新型支撑剂。可用于油气田压裂用石英砂、陶粒的添加剂，也可单独使用，可起到增宽裂缝、增大渗透面积，提高油气产量、延长油气井寿命的作用。作为添加剂时，在石英砂或陶粒中的添加量为3-15%，可起到明显的导流作用，增大油气涡流强度，提高油气产量。单独使用时适于气井、水井等活性水压裂，砂比为5%-30%。

混砂添加具有防砂返砂作用，使井内压裂缝中的砂粒稳定性提高，有效降低压裂事故井次。

低密度有机支撑剂进行生产井的重复压裂，具有更大的优势。重复压裂主要是指对原清水加砂压裂作业规模小，油层改造程度差的已压段，通过增大作业规模来达到增产目的的同层段压裂。

重复压裂的作用：

（1）延伸现有的裂缝系统。清水加砂压裂作业规模小，清水携砂能力低，油层改造程度差，重复压裂使用低密度有机支撑剂，通过增大作业规模增大了泄油面积，使一次作业的裂缝系统向前延伸。 

（2）重新张开过去压裂的裂缝系统。油气井在第一次压裂后，生产一段时间，由于生产过程中裂缝的吐砂，一次压裂裂缝趋于闭合，使压裂失效，通过重复压裂使原有的裂缝系统重新张开，并且具有一定的导流能力。

（3）冲洗裂缝面。通过重复压裂对原压裂裂缝壁面的冲刷，可以清除裂缝壁面的赃物，提高压裂壁面的渗透率。

3、不用增稠剂

使用地层水直接加低密度有机支撑剂压裂，有效彻底地解决了油层污水环境污染和水资源稀缺等问题，为可持续发展创造了条件，也彻底解决了长期困扰采油人的油层伤害和污染的问题。

使用地层水或活性水加低密度有机支撑剂施工排量应控制在1.0-2.4m³/min，砂比可控制在15%以上。

Claims (4)

1.一种低密度有机支撑剂，其特征在于：

所述的低密度有机支撑由坚果壳粉碎加工而成。

2.根据权利要求1所述的一种低密度有机支撑，其特征在于：

所述的坚果壳包含有夏威夷果壳、核桃壳、山核桃壳、桃核壳、枣核壳中的一种或几种。

3.根据权利要求1或2所述的一种低密度有机支撑，其特征在于：

所述的坚果壳的粒径为1-6mm。

4.根据权利要求2所述的一种低密度有机支撑，其特征在于：

所述的坚果壳包含有2-98重量份的夏威夷果壳、2-98重量份的核桃壳、1-99重量份的山核桃壳、2-98重量份的桃核壳和2-98重量份的枣核壳。

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