[發明專利]一種超輕質覆膜支撐劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201711208971.5
• 申請日: 2017-11-27
• 公開（公告）號: CN108033710A
• 公開（公告）日: 2018-05-15
• 發明（設計）人: 熊鷹;姚云;王正力;蒙傳幼;沈雅婷
• 申請（專利權）人: 重慶長江造型材料（集團）股份有限公司
• 主分類號: C04B26/12
• 分類號: C04B26/12;C04B26/14;C04B26/32;C09K8/80;C04B111/40
• 代理公司: 重慶強大凱創專利代理事務所(普通合伙) 50217
• 代理人: 王典彪

本發明涉及石油、天然氣和頁巖氣壓裂開采技術領域，具體涉及一種超輕質覆膜支撐劑，包括骨料、特種樹脂、固化劑、促進劑和分散劑，特種樹脂包括樹脂和亞納米無機材料，還公開了超輕質覆膜支撐劑的制備方法，包括：1)將骨料加熱到130～350℃；2)加入特種樹脂，使其與骨料攪拌裹覆混勻后，再加入固化劑和促進劑，攪拌混勻，進行固化；3)加入分散劑，攪拌混勻至物料分散成單顆粒狀；4)冷卻、破碎、篩分，制得覆膜支撐劑。采用本技術方案制得的覆膜支撐劑體積密度和視密度較小，能被遠距離輸送，且鋪置過程均勻，有助于提高油氣開采量。

技術領域

本發明涉及石油、天然氣和頁巖氣壓裂開采技術領域，具體涉及一種超輕質覆膜支撐劑及其制備方法。

背景技術

水力壓裂就是利用地面高壓泵，通過井筒向油層擠注具有較高粘度的壓裂液。當注入壓裂液的速度超過油層的吸收能力時，則在井底油層上形成很高的壓力，當這種壓力超過井底附近油層巖石的破裂壓力時，油層將被壓開并產生裂縫。這時，繼續不停地向油層擠注壓裂液，裂縫就會繼續向油層內部擴張。為了保持壓開的裂縫處于張開狀態，接著向油層擠入帶有支撐劑顆粒的攜砂液，攜砂液進入裂縫之后，一方面可以使裂縫繼續向前延伸，另一方面可以支撐已經壓開的裂縫，使其不致于閉合。支撐劑顆粒產生可滲透的通道，擁有較高的導流能力，通過該通道，油、氣可以流入到井眼中，從而提高油氣井的產量。

常見的普通支撐劑有石英砂、人造陶粒、金屬顆粒、合成有機顆粒、核桃殼等。而目前國內壓裂工藝仍以石英砂和陶粒為主。石英砂主要應用于淺層低閉合壓力井的壓裂作業；陶粒主要應用于中深井壓裂工藝，陶粒雖然解決了石英砂強度低的問題，但由于其密度大，成本高，施工風險高等因素，難以滿足日益增長的壓裂工藝技術的要求。而且這類支撐劑在應用到更深油層的時候，會因為受到較大的沖擊力和閉合應力，而產生大量碎片和細粉這些碎片和細粉會堵塞裂縫從而降低裂縫的導流能力，研究數據表明，普通的超低密度陶粒在閉合壓力為69MPa時的破碎率15％～21％，閉合壓力為86MPa時的破碎率為23％～28％，不能滿足壓裂施工要求。為此，目前國內外出現了一些在石英砂、人造陶粒、金屬顆粒、合成有機顆粒、核桃殼等支撐劑的表面涂覆一層或多層樹脂膜的技術創新，以提高支撐劑的抗破碎能力。

美國專利US5837656公開了一種在支撐劑顆粒上使用多層樹脂覆膜的應用，美國專利US3854533、US367986公開了一種在支撐劑顆粒上使用環氧樹脂覆膜的應用；公開號為CN102899019A的中國專利公開了一種采用酚醛樹脂或環氧樹脂覆膜的支撐劑，公開號為CN101942296A的中國專利公開了一種采用酚醛樹脂、環氧樹脂和有機硅樹脂等作為涂層的纖維復合防砂材料。這些方法、方法中使用到的原材料和一些操作步驟都在一定程度上降低了支撐劑顆粒在壓力下的破碎率。

然而現有的樹脂覆膜支撐劑還存在以下缺陷：1、酚醛樹脂覆膜脆性較大，相較環氧樹脂和有機硅樹脂，酚醛樹脂覆膜在同等閉合壓力下破碎率較高，若采用多層樹脂覆膜或者增大樹脂量來改善抗壓強度，則相應增加了樹脂模的厚度，從而影響導流能力；2、由于井下環境非常復雜，普通酚醛樹脂涂覆的支撐劑表面會受到巖層中油、氣、水、鹽水、蒸汽、酸堿腐蝕液、微生物等的侵蝕，造成包覆層的腐蝕、降解、脫落等，從而造成巖層裂縫導流能力的大大降低；3、采用環氧樹脂、有機硅樹脂等樹脂覆膜的支撐劑，原料、工藝成本相對較高；4、現有的樹脂覆膜支撐劑體積密度(單位堆積體積的支撐劑質量)和視密度(單位顆粒體積的支撐劑質量)較高，導致樹脂覆膜支撐劑在裂縫中只能進行短距離輸送，且鋪置過程不夠均勻，沉降快，降低了油氣開采量，尤其應用于頁巖氣的壓裂開發時，油氣開采量的降低現象最為明顯。

發明內容

本發明的目的在于提供一種超輕質覆膜支撐劑及其制備方法，制得的覆膜支撐劑體積密度和視密度較小，能遠距離輸送，且鋪置過程均勻，有助于提高油氣開采量。