CN105086991A - 低密度石油压裂支撑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了低密度石油压裂支撑剂及其制备方法，按质量比例计算，包括铝矾土生料30-60份，熟料10-20份，粘土5-20份，辅助添加剂1-20份，矾土中的Al₂O₃为35-65%。采用以上原料按照特定的比例进行三段混合后，通过挤压工艺，成球工艺及回转窑多管燃烧器烧成石油压裂支撑剂。本发明具有生产成本低廉，产品的质量能满足页岩油气井开采的需要，生产效率高的优点。

Description

低密度石油压裂支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及材料科学领域，用于石油和天然气井浅井压裂，页岩油和页岩气开采的新型水力压裂工艺用的石油压裂支撑剂，特别涉及一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术

石油压裂支撑剂是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物，其作用在于支持裂缝的两壁，以使停止泵注后在井底压力下降到小于闭合压力时通向油气井眼的裂缝依然保持张开。油气井中注入压裂支撑剂不仅能提高油气层的渗透能力，增加油气产量而且能延长油气井使用年限。

我国石油压裂支撑剂分为低密度中密度高密度三种。

生产企业依据中国石油天然气行业标准SY/T5108-2006生产,其中低密度石油支撑剂的体积密度1.6-1.65g/cm3，视密度2.9-3.0g/cm3。

页岩油和页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中的吸附或游离状态为主要存在方式的天然气或油的聚集.页岩油气的开采技术主要有水平井多段压裂技术，清水压裂技术，重复压裂技术和同步压裂技术这些新的压裂技术对石油支撑剂提出了新的要求。中石油行业标准中规定的低密产品已经难以满足页岩油气的开采。在页岩油气井的压裂作业中，需要的理想支撑剂为：1.圆球度高，能大大提高导流能力，增加油气产量。2.抗压强度高，能保证支撑相应的地层，保持压裂通道的畅通。3.视密度小压裂液的携带能力好，便于水平压裂，同时大大降低设备能耗和损耗4.酸溶度低，化学稳定性好，能抵抗地层下油，酸,盐水的腐蚀。

发明内容

本发明的目的在于针对上述问题不足之处，提供一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法，具有生产成本低廉,产品的质量能满足页岩油气井开采的需要,生产效率高的优点。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

低密度石油压裂支撑剂，其包括以下质量份数的原料组成：铝矾土30—60份，熟料10—20份,粘土5—20份，辅助添加剂1—20份,矾土中的AL2O3百分比为35--65﹪。

所用铝矾土为未经煅烧的生铝矾土、轻烧的生铝矾土、重烧的生铝矾土三者中的一种或几种混合料。

所述铺助添加剂为氧化锰、氧化镁、长石、滑石、铅锌矿中的一种或几种的混合料。

所述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，其包括以下步骤：

A、使用球磨机粉分别将所述铝矾土、所述熟料、所述粘土、所述辅助添加剂粉碎至325目以上作为物料备用；

B、通过微机精准按比例控制依次将所述铝矾土、所述熟料、所述粘土、所述辅助添加剂放入锥形预混机内进行定时预混；

C、将定时预混好的物料放入强制混合机内进行强制混合工作；

D、将强制混合后的物料放入犁刀混料机内进行湿法混料工作，使物料有个困料、陈腐的过程；

E、利用对辊机将物料进行挤压，排尽物料内气泡；

F、将挤压后的物料放入解聚机内进行高速粉碎，将物料制作成引子；

G、将引子放入成球就内，通过喷洒雾化水并交替加入干燥物料而使物料滚动成球，得到坯球；

H、将坯球放在滚筒筛中进行筛分，得到半成品坯球；

I、将半成品坯球经过烘干后进入回转窑使用多管燃烧器烧成，烧成温度1230--1280℃，烧成时间1—3小时，然后经过冷却和筛分后得到成品。

本发明采用上述结构，具有生产成本低廉,产品的质量能满足页岩油气井开采的需要,生产效率高的优点。

具体实施方式

本发明低密度石油压裂支撑剂，其包括以下质量份数的原料组成：铝矾土30—60份，熟料10—20份,粘土5—20份，辅助添加剂1—20份,矾土中的AL2O3百分比为35--65﹪。

所用铝矾土为未经煅烧的生铝矾土、轻烧的生铝矾土、重烧的生铝矾土三者中的一种或几种混合料。

所述铺助添加剂为氧化锰、氧化镁、长石、滑石、铅锌矿中的一种或几种的混合料。

所述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，其包括以下步骤：

A、使用球磨机粉分别将所述铝矾土、所述熟料、所述粘土、所述辅助添加剂粉碎至325目以上作为物料备用；

B、通过微机精准按比例控制依次将所述铝矾土、所述熟料、所述粘土、所述辅助添加剂放入锥形预混机内进行定时预混；

C、将定时预混好的物料放入强制混合机内进行强制混合工作；

D、将强制混合后的物料放入犁刀混料机内进行湿法混料工作，使物料有个困料、陈腐的过程；

E、利用对辊机将物料进行挤压，排尽物料内气泡；

F、将挤压后的物料放入解聚机内进行高速粉碎，将物料制作成引子；

G、将引子放入成球就内，通过喷洒雾化水并交替加入干燥物料而使物料滚动成球，得到坯球；

H、将坯球放在滚筒筛中进行筛分，得到半成品坯球；

I、将半成品坯球经过烘干后进入回转窑使用多管燃烧器烧成，烧成温度1230--1280℃，烧成时间1—3小时，然后经过冷却和筛分后得到成品。

实施例1

低密度石油压裂支撑剂，按质量比例计算，铝矾土60份；熟料5份；粘土15份，辅助添加剂20份。

低密度石油压裂支撑剂的制备方法为：

将铝矾土，粘土及辅助添加剂分别进行球磨粉碎至325目以上，将各种物料用微机控制按比例进行锥形混料机预混，然后再经强制混合机混合后料粉细度为400目以上，然后经过犁刀混合即湿混处理后经过挤压--对辊—解聚成引子颗粒送入成球机中，通过喷洒雾化水并交替加入干粉，使物料滚动成为圆球度大于0.85以上的半成品坯球，再经滚筒筛筛分，而得到入窑前的半成品坯球最后将半成品颗粒送入回转窑进行烧成，烧成温度为1300-1320度，时间1-3小时，经过冷却和筛分得到成品。依据SY/T5108-2007中石油压裂支撑剂检测标准检测成品为体积密度1.55g/cm3、视密度2.75g/cm3、闭合压力52MPa时破碎率4.1％。称取一定量的本发明产品，通过X射线衍射仪分析，本实施例的低密度石油压裂支撑剂物相组成如下：莫来石相78％、非晶质玻璃相21％方石英1％。

实施例2

低密度石油压裂支撑剂按质量比例计算，铝矾土50份，熟料10份，粘土30份，辅助添加剂10份。

低密度石油压裂支撑剂的制备方法为：

将铝矾土，粘土及辅助添加剂分别进行球磨粉碎至325目以上，将各种物料用微机控制按比例进行锥形混料机预混，然后再经强制混合机混合后料粉细度为400目以上，然后经过犁刀混合即湿混处理后经过挤压--对辊—解聚成引子颗粒送入成球机中，通过喷洒雾化水并交替加入干粉，使物料滚动成为圆球度大于0.85以上的半成品坯球，再经滚筒筛筛分，而得到入窑前的半成品坯球最后将半成品颗粒送入回转窑进行烧成，烧成温度为1300-1320度，时间1-3小时，经过冷却和筛分得到成品。检测成品体积密度1.5g/cm3、视密度2.7g/cm、闭合压力52MPa、破碎率5％。称取一定量本产品，通过X射线衍射仪分析，本实施例的低密度石油压裂支撑剂物相组成：莫来石相75％、非晶质玻璃相21％、方石英4％。

实施例3:

低密度石油压裂支撑剂，按质量比例计算：铝矾土40份、孰料20份、粘土25份、辅助添加剂15份。

低密度石油压裂支撑剂的制备方法为：

将铝矾土，粘土及辅助添加剂分别进行球磨粉碎至325目以上，将各种物料用微机控制按比例进行锥形混料机预混，然后再经强制混合机混合后料粉细度为400目以上，然后经过犁刀混合即湿混处理后经过挤压--对辊—解聚成引子颗粒送入成球机中，通过喷洒雾化水并交替加入干粉，使物料滚动成为圆球度大于0.85以上的半成品坯球，再经滚筒筛筛分，而得到入窑前的半成品坯球最后将半成品颗粒送入回转窑进行烧成，烧成温度为1300-1320度，时间1-3小时，经过冷却和筛分得到成品，检测成品体积密度为1.45g/cm3、视密度2.65g/cm3、闭合压力52MPa、破碎率6.2％。称取一定量本产品,通过X射线衍射仪分析,本实施例的低密度石油压裂支撑剂的物相组成如下:莫来石相64％非晶质玻璃相23％方石英13％。

本发明采用上述方案，具有生产成本低廉,产品的质量能满足页岩油气井开采的需要,生产效率高的优点。

以上说明并非限制本发明的技术方案，凡是不脱离本发明精神的技术，均属于本发明的权利要求范围内。

Claims (4)

1.低密度石油压裂支撑剂，其特征在于包括以下质量份数的原料组成：铝矾土30—60份，熟料10—20份,粘土5—20份，辅助添加剂1—20份,矾土中的AL2O3百分比为35--65﹪。

2.根据权利要求1所述低密度石油压裂支撑剂，其特征在于：所用铝矾土为未经煅烧的生铝矾土、轻烧的生铝矾土、重烧的生铝矾土三者中的一种或几种混合料。

3.根据权利要求1所述低密度石油压裂支撑剂，其特征在于：所述铺助添加剂为氧化锰、氧化镁、长石、滑石、铅锌矿中的一种或几种的混合料。

4.根据权利要求1所述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

A、使用球磨机粉分别将所述铝矾土、所述熟料、所述粘土、所述辅助添加剂粉碎至325目以上作为物料备用；

B、通过微机精准按比例控制依次将所述铝矾土、所述熟料、所述粘土、所述辅助添加剂放入锥形预混机内进行定时预混；

C、将定时预混好的物料放入强制混合机内进行强制混合工作；

D、将强制混合后的物料放入犁刀混料机内进行湿法混料工作，使物料有个困料、陈腐的过程；

E、利用对辊机将物料进行挤压，排尽物料内气泡；

F、将挤压后的物料放入解聚机内进行高速粉碎，将物料制作成引子；

G、将引子放入成球就内，通过喷洒雾化水并交替加入干燥物料而使物料滚动成球，得到坯球；

H、将坯球放在滚筒筛中进行筛分，得到半成品坯球；

I、将半成品坯球经过烘干后进入回转窑使用多管燃烧器烧成，烧成温度1230--1280℃，烧成时间1—3小时，然后经过冷却和筛分后得到成品。