[發(fā)明專利]一種堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑及制備方法在審
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110429378.3 | 申請日： | 2021-04-21 |
| 公開（公告）號： | CN113087489A | 公開（公告）日： | 2021-07-09 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 趙華星 | 申請（專利權(quán)）人： | 山東誼星新材料有限公司 |
| 主分類號： | C04B33/04 | 分類號： | C04B33/04;C04B33/24;C04B33/13;C04B35/195;C09K8/80 |
| 代理公司： | 濟南誠智商標專利事務(wù)所有限公司 37105 | 代理人： | 房一粟 |
| 地址： | 256216 山東*** | 國省代碼： | 山東;37 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 青石 基超低 密度 強度 石油 支撐 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑及制備方法，該方法以滑石、高嶺土、高塑性粘土為主要原料，經(jīng)濕法球磨、噴霧造粒、滾球制粒、坯體篩分、高溫?zé)伞善泛Y分系列工藝過程可制備出圓球度良好(球度大于0.9)，視密度在2.35?2.65g/cm3區(qū)間，體密度在1.15?1.45g/cm3區(qū)間，支撐劑69MPa壓力下破碎率小于9％的堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑及制備方法，屬于石油壓裂支撐劑技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)
壓裂技術(shù)在目前的石油和天然氣開采領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。在壓裂過程中攜帶石油壓裂支撐劑的壓裂液被導(dǎo)入高壓作業(yè)下形成的巖石裂縫中，壓裂支撐劑支撐裂縫不在巖層閉合壓力的作用下閉合，從而形成高導(dǎo)流能力的石油或天然氣通道，達到油氣田開采增產(chǎn)，油井服務(wù)年限延長的有益效果。石油壓裂支撐劑在壓裂作業(yè)中具有舉足輕重的作用，是關(guān)系壓裂作業(yè)成功與成本的關(guān)鍵因素。
目前國內(nèi)石油壓裂支撐劑主流產(chǎn)品是以硅鋁酸鹽固廢或礦物為主要原料合成的氧化鋁(或莫來石)為主相的復(fù)合材料，例如：中國授權(quán)發(fā)明專利CN 104371703 B公布了一種以高鋁粉煤灰和粘土為原料，錳礦粉為燒結(jié)助劑制備的莫來石為主相的石油壓裂支撐劑；中國授權(quán)發(fā)明專利CN 103525395 B以固體廢棄陶粒砂和鋁礬土為原料，白云石和二氧化錳為燒結(jié)助劑制備石油壓裂支撐劑，其主相為剛玉，次晶相為莫來石。剛玉密度為～3.9g/cm3，莫來石密度在3.0-3.1g/cm3區(qū)間，以剛玉或莫來石為主相的致密結(jié)構(gòu)石油壓裂支撐劑視密度和體密度通常分別在2.7-3.5g/cm3和1.45-1.9g/cm3區(qū)間。在剛玉和莫來石材料體系下，進一步降低支撐劑密度的策略是進行結(jié)構(gòu)調(diào)整，比如改變支撐劑外部形貌或引入閉孔結(jié)構(gòu)。中國授權(quán)發(fā)明專利CN 105295889 B通過二次制粒工藝制備了表面凹凸的球形石油壓裂支撐劑，降低支撐劑體密度到～1.35g/cm3；中國發(fā)明專利CN 110093149 A通過在陶粒中引入一定比例的孔隙結(jié)構(gòu)制備了低密度的石油壓裂支撐劑，體密度1.19g/cm3，視密度2.42g/cm3。顯然，二次制粒工藝增加了產(chǎn)品制備工藝的復(fù)雜性。孔隙率(P)和斷裂強度(σ)關(guān)系如下：σ＝σ0exp(-nP)，σ0,n,P分別為致密樣品斷裂強度、常數(shù)和孔隙率，可以看出，斷裂強度隨孔隙率增加呈現(xiàn)指數(shù)下降，增加孔隙結(jié)構(gòu)明顯快速削弱支撐劑的機械強度，影響支撐劑使用性能。中國授權(quán)發(fā)明專利CN 102060562 B制備了一種多孔結(jié)構(gòu)的陶粒，因陶粒強度低難用于石油壓裂支撐劑，僅用作建筑陶粒使用。中國授權(quán)專利CN 106431349 B采用菱鎂礦、粉煤灰、粘土和復(fù)合礦化劑制備了一種超低密的堇青石質(zhì)石油壓裂支撐劑，體密度1.48g/cm3，視密度2.58g/cm3。菱鎂礦燒失大，成本高，來源相對少，輕燒菱鎂礦主成分氧化鎂與水會發(fā)生水合作用給球磨和漿料制備帶來困難，不適宜濕法工藝制備石油壓裂支撐劑，因此考慮以滑石替代菱鎂礦提供鎂源制備堇青石基石油壓裂支撐劑。滑石的滑膩特性會給滾制成球工藝增加困難，因此通過選用高塑性粘土、調(diào)節(jié)粘土用量以及優(yōu)化制備工藝參數(shù)是解決成型難題關(guān)鍵所在。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有產(chǎn)品和技術(shù)的不足，提供一種堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑及制備方法，該方法以滑石、高嶺土、高塑性粘土為主要原料，經(jīng)濕法球磨、噴霧造粒、滾球制粒、坯體篩分、高溫?zé)伞善泛Y分系列工藝過程可制備出圓球度良好(球度大于0.9)，視密度在2.35-2.65g/cm3區(qū)間，體密度在1.15-1.45g/cm3區(qū)間，支撐劑69MPa壓力下破碎率小于9％的堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑。
一種堇青石基超低密度高強度石油壓裂支撐劑，包括如下原料，按重量份計：
滑石25-35份、高嶺土45-75份、高塑性粘土5-30份。
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