[發明專利]一種核殼型放射性標記碳化硅壓裂支撐劑制備方法

有效

• 申請號: 201410594045.6
• 申請日: 2014-10-29
• 公開（公告）號: CN104446485A
• 公開（公告）日: 2015-03-25
• 發明（設計）人: 遆永周;張鋒;李向輝;閆永杰;呂曉華;李燦然;鄧剛;華成武;王曉慧;孟闖
• 申請（專利權）人: 河南省科學院同位素研究所有限責任公司;中國石油大學（華東）
• 主分類號: C04B35/565
• 分類號: C04B35/565;C04B35/622;C09K8/80
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技術領域

本發明涉及石油、天然氣井壓裂工藝使用的放射性標記支撐劑制備方法，特別是一種核殼型、以放射性同位素鋇-131為標記同位素的碳化硅支撐劑，用于測定地層裂縫形態、檢查油氣井支中撐劑的分布狀態，屬于采油(氣)助劑領域。

背景技術

水力壓裂施工技術在石油、天然氣開發過程中被廣泛使用，即經油氣井向地層中注入高壓液體，在儲層中制造人工裂縫，以提高其滲透性，進而提高油氣產量。單井產量一般可提高2-3倍，甚至更多，是低滲透油氣藏、煤層氣和頁巖氣開采廣泛采用的增產手段。其中，支撐劑起著支撐裂縫，阻止其閉合的作用。放射性標記支撐劑，在通常使用的壓裂支撐劑中添加含伽瑪放射性物質，水力壓裂開采時，向井內注入被放射性同位素活化的物質，被壓開的裂縫段就會吸附大量的放射性同位素物質，從而造成自然伽瑪值升高，而未被壓裂的井段由于基本沒有吸附放射性同位素物質，其測量的自然伽瑪值基本不變。注入活化物質前、后分別進行伽瑪測井，對比兩次測量結果，可以獲取壓裂裂縫形態、井下支撐劑分布等眾多信息，如：(1)壓裂施工期間壓裂液和支撐劑所到達的位置及分布狀態；(2)壓裂裂縫的最小縫高、定性的裂縫寬度等裂縫形態信息；(3)使用不同的同位素示蹤劑可以確定不同的施工階段；(4)監控支撐劑的返排；(5)辨別一定數量的層或井。這些油氣井下水力壓裂施工信息的獲取，對于水力壓裂施工井網布置、加砂濃度和程序的選擇、用砂量、壓裂液和壓裂工藝選擇、一次施工井段數量、最佳射孔方式，以及現場施工質量的評估、水力壓裂模型的驗證或修正、壓裂規模的優化、壓后產量的預測及其它壓裂工藝參數的優化，都具有十分重要的指導意義。已有大量的報道顯示，放射性同位素標記支撐劑法是解決油氣井近井地帶監測技術難題的有效方法。

當前，世界各國對放射性同位素的生產、使用和管理都有著苛刻的限定，中國環保部2008年出臺的“關于修改《放射性同位素與射線裝置安全許可管理辦法》的決定”，更是加大了對放射性同位素的管理力度，也正因為如此，如何降低放射性標記支撐劑中放射性物質的溶失一直是該類產品研發中的一個重要方向。但是，時至今日該問題依然沒有得到很好的解決?，F有技術的用于壓裂示蹤分析的放射性標記陶粒支撐劑，在注入地層過程當中，大多存在陶粒內部放射性物質溶出、損失的風險?，F有技術的放射性標記的樹脂示蹤劑顆粒，樹脂的強度較低，難以抵抗壓裂過程中的高壓和高溫?，F有技術的放射性標記覆膜陶粒支撐劑，盡管一定程度上降低了放射性物質溶出的風險，但是，支撐劑中放射性物質溶出污染環境的風險并沒有得到根本性的解決，因為陶粒支撐劑的抗壓強度盡管相對于天然石英砂和酚醛樹脂包層砂有所提高，但當閉合壓力升高時，其破碎率依然可以達到10～30％，同樣存在放射性物質溶出的風險。當前，世界各國，尤其是中國，油氣資源日漸枯竭，油氣井鉆探的深度愈來愈深，開采環境愈來愈復雜，那么現有放射性標記支撐劑產品破裂，放射性物質被溶失，污染環境的幾率也在日漸增大。

有鑒于此，目前正在持續尋找一種耐壓耐溫耐酸，具有低放射性物質溶失率的放射性標記支撐劑。

發明內容

針對以上問題和不足，本發明的目的在于提供一種核殼型放射性標記碳化硅壓裂支撐劑制備方法，通過該方法制備的放射性標記壓裂支撐劑，由碳化硅陶瓷外殼和包埋有放射性物質碳化硅陶瓷的芯料組成，具有耐壓、耐溫、耐酸性能好和放射性標記同位素溶失率低的特點，102MPa壓力下，破碎率小于5％，酸溶解度小于1％；產品放射比活度為0.001～0.1mCi/g。

本發明為解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種核殼型放射性標記碳化硅壓裂支撐劑制備方法，其特征在于，所述放射性標記壓裂支撐劑包括碳化硅陶瓷外殼和包埋有放射性物質碳化硅陶瓷的芯料組成，其制備包括如下步驟：

SS1：將50～90重量份碳化硅、0～20重量份氧化鋁、0～20重量份高嶺土、0～5重量份膨潤土、0～10重量份滑石粉、0～5重量份白云石高速混合均勻，制得粉體；

SS2：取步驟1制備的90～99重量份粉體與具有放射性活度的1～10重量份含鋇-131的鋇鹽，高速混合均勻，噴灑粘結劑溶液，造粒，制得芯料；

SS3：以步驟2制備的芯料為引子，噴灑同樣的粘結劑溶液，添加步驟1制備的粉體，二次造粒，在芯料外圍包覆，形成碳化硅陶瓷外殼，核殼厚度比在10：1～5：1，制得素坯顆粒；

SS4：篩分步驟3制得的素坯顆粒，在100～120℃下干燥1～2小時，使素坯顆粒中水分的含量小于5％，然后在1300～1500℃下燒結1～3小時，制得鋇-131標記的碳化硅壓裂支撐劑。