一种超细高强度压裂支撑剂及其制备方法与流程

本发明涉及油气开采领域，具体涉及一种超细高强度支撑剂及其制备方法。

背景技术：

1、石油是重要的战略资源，我国石油的探明可采储量、资源量、产量值都明显远低于世界平均水平，油田的有效开采和增产变得越来越重要，水力压裂技术是使用最多的油井增产措施，其中支撑剂是水力压裂一个重要组成部分，支撑剂性能的好坏直接影响油井增产能力的高低。随着深井致密油层的不断开发，油井底部闭合压力随之增大，对支撑剂的强度要求也不断提高。

2、目前，随着钻井的深度不断增加，为了进一步提高页岩气产量，支撑剂有强度更低、密度更低、粒度更低的发展趋势，目前按照标准，70-140目是最小粒度，103mpa是最高强度，但实际上部分钻井已经在尝试更细、强度更高的支撑剂，因此开发新产品迫在眉睫。目前，支撑剂可大致分为三类：石英砂支撑剂、人造陶粒支撑剂及覆膜支撑剂。石英砂支撑剂分布广、价格低但是强度低，容易压碎形成裂缝的闭合，不能在中、高闭合压裂层中使用；人造陶粒支撑剂常以铝矾土为原料，具有强度高、导流能力高等优点，但是铝矾土陶粒支撑剂因密度较大，会增加作业成本(如压裂液的性能及泵送条件等会要求更高)，而且铝矾土资源供需严重失衡，降低铝矾土的使用量显得尤为重要；覆膜支撑剂能更好的适应油层底部复杂的环境，有更好的耐酸性、强度及导流能力，但是覆膜增加了工艺成本及难度页岩气在开采过程中会产生危险废物油基岩屑，油基岩屑通过无害化处置后，其剩余干渣仍然是一般废弃物，目前主要利用方式为井场铺路、作为水泥或制砖的辅料等，利用场景受限，利用价值低。另一方面目前油气井所用陶粒压裂支撑剂采用铝矾土烧结，需要开采高岭土、铝矾土矿等，极大消耗矿产资源。

3、现有技术中，中国专利cn115232613a公开了一种压裂支撑剂及利用油气田开采产生的油泥制备压裂支撑剂的方法，并具体公开了压裂支撑剂，包括如下重量百分比的原料：干基污泥50～60％、石英砂10～40％、粉煤灰2～10％、铝矾土2～8％和粘土1～5％；压裂支撑剂不仅能够代替天然矿床开采的石英砂的功能，且能够大幅度提高改造油层的导流性能和最终采收率，为采油企业创造更高的经济效益；本发明使得来自地下深部的物质以功能材料的形式重新返回到其被采出的部位，实现真正意义上的环保闭环和原油绿色开采。但该压裂支撑剂的成分复杂，工业生产的控制难度较大。

4、综上所述，传统的陶粒支撑剂采用铝矾土、高岭土等富含三氧化二铝的主要原材料烧制陶瓷，其强度产生的理论基础为三氧化二铝烧结为刚玉相、莫来石相等强度较高的矿相，因此烧结温度要求较高，达到1300～1600℃；但现有技术生产陶粒支撑剂存在以下问题：(1)体积密度、视密度高，体积密度普遍在1.5g/cm3以上；(2)抗破碎率强度低，国内部分实验室能将体密控制在1.35～1.45g/cm3之间，但破碎率高，无法满足耐压强度要求；(3)目前陶粒生产原料主要为铝矾土，价格昂贵，且资源量不断减少。

5、鉴于此，提供一种新的超细且破碎率低的超细高强度压裂支撑剂，具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种超细高强度压裂支撑剂及其制备方法。

2、本发明的第一个目的是提供一种超细高强度压裂支撑剂的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

3、1)煅烧：将含油岩屑干渣在900～950℃进行煅烧预处理40～60min，得到煅烧干渣；其中，所述含油岩屑干渣的化学成分及质量百分含量为：sio250～70％；a?l2o3?5～15％；cao＜15％；mgo＜5％；fe2o3＜5％；baso4＜15％；

4、2)粉碎：将所述煅烧干渣粉碎，得到粉末渣；

5、3)制湿粉：向所述粉末渣中加水混合，得到湿粉；

6、4)造粒：将所述湿粉进行造粒成球，得到生球；其中，所述造粒成球的时间为15～25min，所述生球的粒径为140～280目，圆球度＞0.8；

7、5)烧结：将所述生球进行烧结，得到烧结熟球；其中，所述烧结的温度为1020～1060℃，烧结时间1～1.5h；

8、6)冷却：将所述烧结熟球进行冷却筛分，即得到超细高强度压裂支撑剂。

9、在本发明的一种具体实施方式中，步骤1)煅烧，所述含油岩屑干渣的含油率＜3‰，所述含油岩屑干渣的含水率＜3‰。

10、在本发明的一种具体实施方式中，步骤2)粉碎，所述粉碎为粉碎至800目筛余＜5％。

11、在本发明的一种具体实施方式中，步骤3)制湿粉，所述湿粉的含水率为15～19％。

12、在本发明的一种具体实施方式中，步骤3)制湿粉，向所述粉末渣中加水混合后制成球体，将所述球体破碎，得到湿粉。

13、在本发明的一种具体实施方式中，所述破碎采用锤式破碎机。

14、在本发明的一种具体实施方式中，所述湿粉的粒径＜300目。

15、在本发明的一种具体实施方式中，步骤4)造粒，所述造粒成球的时间为20min。

16、本发明的第二个目的是根据上述的制备方法制备得到超细高强度压裂支撑剂。

17、在本发明的一种具体实施方式中，所述超细高强度压裂支撑剂的粒径为140～280目；所述超细高强度压裂支撑剂在闭合压力为120mp下的破碎率＜9％；所述超细高强度压裂支撑剂的酸溶解度＜7％，圆球度＞0.9。

18、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1、本发明采用硫酸钡含量＜15％的油基岩屑干渣为原料，不掺杂其他物料，不仅可替代铝矾土支撑剂，降低对铝土资源的开采，节约资源，实现固废资源的综合利用，还实现了在降低压裂支撑剂粒径的同时，保障了其高强度，破碎率低；2、本发明克服了传统成球机无法直接得到140～280目生球的技术问题，将煅烧后的干渣粉碎至800目以下，而后通过湿法处理，得到了140～280目生球，为获得超细压裂支撑剂提供了基础。

技术特征：

1.一种超细高强度压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤1)煅烧，所述含油岩屑干渣的含油率＜3‰，所述含油岩屑干渣的含水率＜3‰。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤2)粉碎，所述粉碎为粉碎至800目筛余＜5％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤3)制湿粉，所述湿粉的含水率为15～19％。

5.根据权利要求1或4所述的制备方法，其特征在于：步骤3)制湿粉，向所述粉末渣中加水混合后制成球体，将所述球体破碎，得到湿粉。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述破碎采用锤式破碎机。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述湿粉的粒径＜300目。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤4)造粒，所述造粒成球的时间为20min。

9.如权利要求1-8任一项所述的制备方法制备的超细高强度压裂支撑剂。

10.根据权利要求9所述的超细高强度压裂支撑剂，其特征在于，所述超细高强度压裂支撑剂的粒径为140～280目；所述超细高强度压裂支撑剂在闭合压力为120mp下的破碎率＜9％；所述超细高强度压裂支撑剂的酸溶解度＜7％，圆球度＞0.9。

技术总结
本发明涉及油气开采领域，具体涉及一种超细高强度支撑剂及其制备方法。该超细高强度压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：将含油岩屑干渣在900～950℃进行煅烧预处理40～60mi?n；将煅烧干渣粉碎，得到粉末渣；向粉末渣中加水混合；将湿粉进行造粒成球；其中，造粒成球的时间为15～25mi?n，生球的粒径为140～280目，圆球度＞0.8；将生球进行烧结，得到烧结熟球；将烧结熟球进行冷却筛分，即得到超细高强度压裂支撑剂。本发明采用硫酸钡含量＜15％的油基岩屑干渣为原料，不掺杂其他物料，不仅节约资源的同时，实现固废资源的综合利用，还实现了在降低压裂支撑剂粒径的同时，保障了其高强度，破碎率低。

技术研发人员：彭青松,袁莹,赵括
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技术研发日：
技术公布日：2024/4/24