[發明專利]一種壓裂支撐劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201810365987.5
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108641704A
• 公開（公告）日: 2018-10-12
• 發明（設計）人: 謝水祥;張明棟;仝坤;李興春;任雯;許毓;孫靜文;劉曉輝
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油集團安全環保技術研究院有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C08F20/34;C08F220/54
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 黨曉林;劉鑫

本發明提供了一種壓裂支撐劑及其制備方法和應用。該壓裂支撐劑制備方法為：將鉆屑烘干粉碎后與無害化處理劑、輔助原料混合攪拌反應得到反應產物；向反應產物中加入水進行造粒，造粒制備的顆粒干燥過篩后恒溫恒濕養護得到壓裂支撐劑。該壓裂支撐劑解決了固化填埋處理方式的土地占用和二次環境污染、鉆屑資源化單一和鉆屑資源化產品附件值等問題，進一步拓展了鉆屑資源化途徑，并可帶來良好的經濟效益；能夠較好的在常規油氣和/或非常規油氣增產作業中應用。

技術領域

本發明屬于油田環境保護領域，涉及一種壓裂支撐劑及其制備方法和應用。

背景技術

鉆屑是指油氣開采鉆井過程中被鉆頭破壞，經泥漿循環系統攜帶到地面的地層巖屑，是鉆井過程中主要的廢棄物之一。隨著鉆井過程中使用鉆井液添加劑種類和數量的增加，其對環境影響程度也隨之增加，鉆屑中含有有機物、石油類等污染物。傳統的處理主要采用固化填埋的方式，但是隨著2015年“新環保法”的實施，國家對環境保護的要求更加嚴格，固化填埋存在潛在的環境風險，部分地區已被地方政府部門開始逐漸禁止，迫切需要鉆屑廢棄物處理技術升級，實現鉆屑廢棄物的無害化和資源化。

目前，針對鉆屑，油田鉆井現場主要采用固化處理方式，部分油田應用鉆井廢棄物不落地隨鉆處理技術，鉆屑無害化處理后制備成免燒磚和免燒砌塊等資源化產品，并在新井場的鋪設通井路、護坡修建等鉆前工程中使用，實現了鉆屑資源化。但目前鉆屑處理及資源化利用也存在以下問題：(1)固化填埋需要開挖填埋池，占地面積大，易造成土地資源浪費，同時也存在潛在的二次環境污染風險。(2)現有的鉆屑資源化方式單一，制備免燒砌塊是一種合理的解決辦法，但是油氣田勘探過程中每年會產生的鉆井廢棄物總量將約700萬噸，而免燒砌塊的應用區塊有限，鉆屑消耗量少，遠遠不能解決鉆屑處理和資源化產品出路問題。(3)鉆屑制備的免燒磚和免燒砌塊附加值低。免燒磚和免燒砌塊主要用于替代鉆前工程中燒結磚和條石的使用，節約了鉆前工程成本，但鉆屑制備的免燒磚和免燒砌塊附加值低，如運輸費用高，則會增加鉆前工程費用。

壓裂支撐劑在常規油氣和非常規油氣增產作業中均會大量使用，如國內某油田在氣田水平分段壓裂技術中，單井會進行10段壓裂，每段使用壓裂支撐劑約100噸，一口井使用的壓裂支撐劑近1000噸，某油田一年的壓裂支撐劑使用量達到50萬噸左右，因此，鉆屑制備壓裂支撐劑具有廣闊的市場前景。

發明內容

針對鉆屑處理及資源化利用存在的問題，本發明的目的在于發明一種壓裂支撐劑及其制備方法，該壓裂支撐劑解決了固化填埋處理方式的土地占用和二次環境污染、鉆屑資源化單一和鉆屑資源化產品附件值等問題，進一步拓展了鉆屑資源化途徑，并可帶來良好的經濟效益。本發明的目的還在于提供該壓裂支撐劑在常規油氣和/或非常規油氣增產作業中的應用。

本發明的目的通過以下技術方案得以實現：

一方面，本發明提供一種壓裂支撐劑的制備方法，包括以下步驟：

將鉆屑烘干粉碎后與無害化處理劑、輔助原料混合攪拌反應得到反應產物；

向反應產物中加入水進行造粒，造粒制備的顆粒干燥過篩后恒溫恒濕養護得到壓裂支撐劑；

所述無害化處理劑是按照如下方法制備得到：采用水溶液聚合法，向含第一非離子單體、陰離子單體、鉆井廢液脫色劑的水溶液中加入第一氧化劑和第一還原劑，反應后得到所述無害化處理劑；

所述第一非離子單體為醇胺類物質，所述陰離子單體為羧酸類物質；

所述鉆井廢液脫色劑是按如下方法制備得到：采用溶液聚合的方法，向含有絡合劑的水溶液中，加入第二非離子單體和陽離子單體，然后加入第二氧化劑和第二還原劑，反應后經提純和干燥，得到所述鉆井廢液脫色劑。