[發明專利]一種油氣田環保壓裂支撐劑及制備方法

有效

• 申請號: 201610045715.8
• 申請日: 2016-01-22
• 公開（公告）號: CN105777024B
• 公開（公告）日: 2018-01-09
• 發明（設計）人: 宮武倫;嚴慧清;路光
• 申請（專利權）人: 北京融達建業建筑工程技術有限公司
• 主分類號: C04B28/06
• 分類號: C04B28/06;C09K8/80;C04B7/02;C04B14/06;C04B14/10;C04B18/08;C04B18/12;C04B18/14;C04B18/22;C04B22/06;C04B22/08;C04B22/10;C04B22/12
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技術領域

本發明屬于材料領域，特別涉及一種石油壓裂支撐劑及其制備方法。

背景技術

在石油天然氣的開采過程中，石油壓裂支撐劑是使地層深處的巖層裂縫保持開裂狀態的高強度顆粒支撐物，其作用在于支撐已開裂的裂縫兩壁，即使停止高壓泵注，井底壓力下降到小于巖層閉合壓力時，通向地層中各個油氣眼的裂縫仍保持張開狀態，可以大大提高油氣層的滲透性，增加油氣田產量。

目前支撐劑主要有三類:石英砂、樹脂包砂和燒制陶粒，然而石英砂因為強度低，并且破裂后的碎屑會堵塞裂縫，降低導流率，不能滿足深井開采的要求；各種樹脂包裹腹膜砂解決了石英砂強度低的難題，但生產成本高，工藝復雜；陶粒壓裂支撐劑一般是以鋁礬土為原料，加以各種輔料，造粒后由回轉窯燒結而成，燒結鋁礬土和熔煉氧化鋯陶粒支撐劑強度高，化學穩定性好，已被越來越多的油田廣泛采用，但其密度偏高，容易對壓裂設備造成損害，而且鋁礬土是國家比較珍貴的礦物資源，高品位鋁礬土礦的開采量被限制。

國內油、氣田在鉆井過程中，會利用鉆井泥漿將鉆屑等固體顆粒和粉末攜帶到地面，通過固控設備(振動篩、除砂器、除泥器、離心機等設備)將泥漿中攜帶出來的鉆屑等地層物質從泥漿中分離出來，這些被分離出來的鉆井巖屑以及夾雜在一起的廢棄泥漿、鉆井添加劑、石油類、高分子有機物、水分和鹽分等混合物，稱之為鉆井固體廢棄物。石油天然氣體開采過程中產生的大量鉆井固體廢棄物簡單露天堆放，不但占用土地，而且固體廢物中的有毒、有害成分還會破壞環境，目前我國共計固體廢棄泥漿和巖屑總量達到幾億立方米，急需要進行環保無害化處理，并進行資源化綜合利用。

發明內容

本發明的目的在于提供一種利用鉆井固體廢棄物制備的油氣田環保壓裂支撐劑，其耐壓強度好，抗破碎能力強，密度低，生產成本低，而且可以充分利用鉆井固體廢棄物，變廢為寶，保護了環境，節省了資源。

本發明的另一目的還在于提供一種油氣田環保壓裂支撐劑的制備方法。

本發明的技術方案如下：

一種油氣田環保壓裂支撐劑，其特征在于采用了鉆井固體廢棄物為原料，所述油氣田環保壓裂支撐劑按重量百分比包括：20％-60％鉆井固體廢棄物、3％-7％沙子、1％-5％煉鐵廢渣、5％-8％硅酸鹽水泥、6％-10％硫鋁酸鹽水泥、5％-10％固化劑、二氧化錳2％-3％、4％-6％硫酸鈉、2％-5％碳酸鋇、5％-8％吸水膨脹橡膠顆粒、0.5％-1％激發劑、0.4％-0.8％增強劑、0.2％-0.5％消泡劑、0.1％-0.5％減水劑、0.3％-0.6％浸潤劑、1.2％-1.5％羥甲基纖維素鈉。

其中，所述的固化劑按重量百分比包括：2％-7％粉煤灰、3％-8％高嶺土、聚二甲基二烯丙基氯化銨5％-10％、6wt％濃度的聚合氯化鋁水溶液3％-5％、聚氧乙烯月桂基醚0.1％-0.2％、雙氧水2％-5％、鋁酸鈉4％-8％、氧化鈣18％-23％、羥甲基纖維素鈉5％-10％、偏硅酸鈉2％-10％、環氧乙烷10％-12％、二氧六環1％-3％、8-羥基喹啉0.5％-1.0％、乙二胺四乙酸10％-15％、纖維素醚5％-15％。

所述的減水劑為聚酰胺、聚羧酸、三聚氰胺中的至少一種。

所述的聚二甲基二烯丙基氯化銨優選為8％-10％，聚二甲基二烯丙基氯化銨的正電荷密度高，水溶性好，相對分子質量易于控制，高效無毒，受環境條件影響小，其對鉆井固體廢棄物中的膠體物質的吸附架橋能力強，絮凝效果好，而且有助于顆粒間的緊密連接。

所述的二氧化錳添加量優選為2.5％-3％，更進一步的優選為3％，二氧化錳有利于促進晶相生成，從而抗壓強度得到提高，二氧化錳優選采用含錳量大于60％原礦物加入。

所述的激發劑為生石灰，所述的浸潤劑為石蠟。

所述的增強劑為鋁溶膠、硅溶膠、磷酸鋁凝膠或其組合，所述的增強劑能覆蓋在顆粒表面上，能使支撐劑內部形成細小的網狀骨架體，減少了支撐劑內部顆粒之間的空隙，使顆粒之間連接更緊密和牢固，降低支撐劑的視密度和降低了支撐劑的破碎率。

其中，所述的硫鋁酸鹽水泥的標號為42.5MPa、52.5MPa、62.5MPa、72.5MPa等。

更進一步的，所述的減水劑優選為聚酰胺，所述的增強劑優選為硅溶膠。

本發明采用的固化劑能夠提高骨料顆粒間的附著力，固化速率可以合理控制，有助于得到性能更為穩定的壓裂支撐劑，能夠使得到的壓裂支撐劑的破碎率較低、導流能力較高，而且在一定程度上提高石油和天然氣的采收率。