CN102942915B - 一种用于油气井开采中的支撑剂及其制备方法 - Google Patents

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本发明公开了一种用于油气井开采中的支撑剂及其制备方法，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土80-95，膨润土5-8，硅微粉1-5，碳酸钡0.5-5，粘结剂1-3。配制方法为：将上述配合料混合加入搅拌机内搅拌混合均匀，加入盘式造粒机的成球盘内；将粘结剂预先配成0.01-0.02wt％的水溶液，喷在盘内的混合物上，在成球盘内滚动成球，根据制备要求，选择0.106mm-3.35mm小球，筛过的小球置于窑内焙烧，温度控制1300-1500℃，焙烧1-2小时，然后在窑内冷却至600-700℃出窑，自然冷却，然后筛分，得到本发明产品。所得产品强度高、耐酸腐蚀性、抗破碎性好，产品达到应力为86MPa和102MPa的性能要求，满足了石油、天然气井压裂开采增产的目的。

Description

一种用于油气井开采中的支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及石油、天然气油井压裂开采领域的支撑剂及其制备方法。
背景技术
压裂增产是石油、天然气井开采增产的重要技术。支撑剂则是压裂施工的关键材料，是一种具有一定强度的固体颗粒。支撑剂在压裂液带入并支撑在压裂地层的裂缝中，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气井寿命。
目前，我国油、气井已进入低渗透力、高闭合压力的开采时期，水力压裂技术成为油、气井增产的主要手段，支撑剂作为水力压裂的重要部分，随着油气井深度不断加深，闭合压力不断增大，对支撑剂提出了高强度的要求。目前，陶粒主要原材料为铝矾土，所得产品强度较低，磨粉能耗大，产品密度高，耐酸腐蚀性、抗破碎性差，产品不能达到应力为86MPa和102MPa的性能要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于油气井开采中的支撑剂及其制备方法，解决了上述问题。
本发明所要解决的技术问题是通过以下技术方案来实现的：
一种用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土80-95，膨润土5-8，硅微粉1-5，碳酸钡0.5-5，粘结剂1-3。
所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土85-90，膨润土5-7，硅微粉2-4，碳酸钡2-4，粘结剂2。
所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土80-95，膨润土5-8，硅微粉1-5，粘结剂1-3。
所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于：所述粘结剂为无机粘结剂、高分子粘结剂或其组合物；组合物中高分子粘结剂的比例为10-60wt％。
所述无机粘结剂为水玻璃。
所述高分子粘结剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素或其组合物；组合物中聚乙烯醇的比例为10-50wt％。
所述的支撑剂制备成球形，球径为0.106mm-3.35mm。
所述的用于油气井开采中的支撑剂的制备方法，由以下步骤组成：
(a)按照配比称取除粘结剂以外的各种组分加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨10-15小时，倒出在100-120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将粘结剂的水
溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；所述粘结剂配成0.01-0.02wt％的水溶液；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1300-1500℃，焙烧1-2小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至600-700℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。
本发明应用了在中国是分布广、厚度大的含煤岩系中蕴藏有大量可供开采、综合利用的共伴生矿产一煤系高岭土，经煅烧后具有化学性能稳定、电绝缘性好、热稳定性好和白度高等特点，煤系高岭土结合膨润土、硅微粉、碳酸钡和粘结剂制备出高强度的支撑剂，所得产品强度高、耐酸腐蚀性、抗破碎性好，产品达到应力为86MPa和102MPa的性能要求，满足了石油、天然气井压裂开采增产的目的。
具体实施方式
实施例1
准确称量原料(Kg)：煤系高岭土80，膨润土5，硅微粉1，碳酸钡0.5，水玻璃1。
制备方法由以下步骤组成：
(a)称取煤系高岭土、粘土、硅微粉和碳酸钡加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨10小时，倒出在100℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将0.02wt％粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球，置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1300℃，焙烧1小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至600℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。
实施例2
准确称量原料(Kg)：煤系高岭土95，膨润土8，硅微粉5，碳酸钡5，聚乙烯醇0.75、羟乙基纤维素2.25。
制备方法由以下步骤组成：
(a)称取煤系高岭土、粘土、硅微粉和碳酸钡加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨12小时，倒出在120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将0.01wt％粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球，置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1500℃，焙烧2小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至700℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。
实施例3
准确称量原料(Kg)：煤系高岭土85，膨润土5，硅微粉2，碳酸钡2，水玻璃0.8、聚乙烯醇0.12、羟乙基纤维素1.08。
制备方法由以下步骤组成：
(a)称取煤系高岭土、粘土、硅微粉和碳酸钡加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨15小时，倒出在120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将0.01wt％粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球，置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1300℃，焙烧2小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至600-700℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。
实施例4
准确称量原料(Kg)：煤系高岭土90，膨润土7，硅微粉4，碳酸钡4，羟乙基纤维素2。
制备方法由以下步骤组成：
(a)称取煤系高岭土、粘土、硅微粉和碳酸钡加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨10小时，倒出在120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将0.02wt％粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球，置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1300℃，焙烧1小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至600℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。
实施例5
准确称量原料(Kg)：煤系高岭土80，膨润土5，硅微粉1，水玻璃0.9、聚乙烯醇0.05、羟乙基纤维素0.05。
制备方法由以下步骤组成：
(a)称取煤系高岭土、粘土、硅微粉和碳酸钡加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨13小时，倒出在120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将0.02wt％粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球，置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1500℃，焙烧2小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至700℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。
实施例6
准确称量原料(Kg)：煤系高岭土95，膨润土8，硅微粉5，聚乙烯醇3。
制备方法由以下步骤组成：
(a)称取煤系高岭土、粘土、硅微粉和碳酸钡加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨15小时，倒出在120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将0.02wt％粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球，置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1400℃，焙烧2小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至700℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品。

Claims (7)

1.一种用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土80-95，膨润土5-8，硅微粉1-5，碳酸钡0.5-5，粘结剂1-3；
所述的用于油气井开采中的支撑剂，由以下步骤制备而成：
(a)按照配比称取除粘结剂以外的各种组分加入搅拌机内混合均匀；
(b)取上述混合料球磨10-15小时，倒出在100-120℃下烘干；
(c)将烘干的混合料加入盘式造粒机的成盘球内，用喷雾器械将粘结剂的水溶液喷在盘内的混合物上，使混合物在成球盘内滚动成球；
(d)将成球的混合物，选择筛孔为0.106mm-3.35mm的筛网，进行筛分；
(e)将筛出来的球置于烧结窑内焙烧，焙烧温度1300-1500℃，焙烧1-2小时；
(f)焙烧结束后，在窑内冷却至600-700℃，出窑，自然冷却，筛分，得到产品；
所述粘结剂配成0.01-0.02wt％的水溶液。
2.如权利要求1所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土85-90，膨润土5-7，硅微粉2-4，碳酸钡2-4，粘结剂2。
3.如权利要求1所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于按重量份所述支撑剂由以下组分组成：煤系高岭土80-95，膨润土5-8，硅微粉1-5，粘结剂1-3。
4.如权利要求1至3之一所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于：所述粘结剂为无机粘结剂、高分子粘结剂或其组合物；组合物中高分子粘结剂的比例为10-60wt％。
5.如权利要求4所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于：所述无机粘结剂为水玻璃。
6.如权利要求4所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于：所述高分子粘结剂为聚乙烯醇、羟乙基纤维素或其组合物；组合物中聚乙烯醇的比例为10-50wt％。
7.如权利要求1至3之一所述的用于油气井开采中的支撑剂，其特征在于：所述的支撑剂制备成球形，球径为0.106mm-3.35mm。
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