一种高耐热耐压支撑剂制造技术

本发明专利技术公开了一种高耐热耐压支撑剂，属于陶瓷材料和油气田压裂施工开采用支撑剂领域。本发明专利技术将青苔、糯米等混合匀浆，位改性剂对石料进行处理，提高其表面的孔隙率和粗糙度，不仅可提高粘结成分在石料表面的润湿性能，还可以使粘性成分进一步渗透进入硬质成分内部孔隙中，而埃洛石成分受高温作用失水后可更为密实得进行填充，协同提高耐压性能；引入的铁离子可在制备过程中，产生氢氧化铁晶体，增强了其耐热性，采用酚醛树脂、丁腈橡胶为复合涂覆料主要成分，并且进行低温等离子处理，提高本支撑剂的内部力学性能。本发明专利技术解决了目前常用支撑剂耐热性、耐压性、力学强度不佳的问题。

A Supporting Agent with High Heat Resistance and Pressure Resistance

The invention discloses a high heat-resistant and pressure-resistant proppant, which belongs to the field of ceramic materials and proppants for fracturing construction and exploitation of oil and gas fields. The present invention not only improves the wettability of the bonding component on the surface of stone, but also makes the viscous component penetrate into the inner pore of the hard component. The halloysite component can be filled more compactly after losing water due to high temperature, so as to improve the resistance synergistically. Compressive properties; the introduction of iron ions in the preparation process can produce iron hydroxide crystals, enhance its heat resistance, using phenolic resin, nitrile rubber as the main component of the composite coating, and low temperature plasma treatment, improve the internal mechanical properties of the support. The invention solves the problems of poor heat resistance, pressure resistance and mechanical strength of commonly used proppants at present.

【技术实现步骤摘要】
一种高耐热耐压支撑剂
本专利技术涉及一种高耐热耐压支撑剂，属于陶瓷材料和油气田压裂施工开采用支撑剂

技术介绍
陶粒支撑剂是石油、天然气工业水力压裂过程中，随压裂液一起泵入到地层裂缝中起支撑裂缝、增大油气导流率的专用材料。在水力压裂总成本中，压裂支撑剂费用占整个作业费用的比例较大，不仅代表着油气井初期耗资的一大部分，而且决定着油气井或油田的经济寿命；水力压裂效果的成败，有效期的长短主要取决于支撑剂的质量。目前支撑剂主要有三类：陶粒、石英砂和树脂包砂。石英砂强度低并且破裂后的碎屑会堵塞裂缝，降低导流率，不能满足深井开采的要求，主要用于浅层油气井；各种树脂包砂解决了石英砂强度低的难题，但生产成本高，工艺复杂，所以很少使用；烧结陶粒因强度高、化学稳定性好、优越的性价比已被越来越多的油田广泛采用，主要用于深层油气井，但密度偏高，容易对压裂设备造成损害。80年代早期出现了莫来石与刚玉质中密度陶粒，内部晶须状的莫来石晶粒能起到补强增韧的效果，其具有相对密度较低和输送性能好的优点，填补了低强度石英砂和高强度烧结陶粒之间的空白。低密度陶粒由于密度适中，不易沉淀，便于泵送，降低了对压裂液粘度的要求，减少了对泵的伤害，有效地降低了施工难度和成本，所以研制低密陶粒支撑剂是十分必要的。随着油气井压裂作业的不断发展，对油气压裂支撑剂的需求也在不断地发生变化。目前能用作压裂支撑剂的天然石英砂性能要求基本满足14MPa和28MPa，但对于35MPa闭合压力下，其性能指标较差，尤其是破碎率不达标。使用高强度陶粒砂代替天然石英砂用于35MPa闭合压力下作业会造成材料浪费而增加成本，而且高强度陶粒砂密度较高需要使用偏贵的压裂携带液进行作业，从而又增加了施工成本。油气压裂支撑剂是石油、天然气低渗透油气井及页岩气藏开采压裂施工的关键材料，是一种具有高附加值特征的产品。油气压裂支撑剂的功能在于停止泵注后，支撑裂缝的两壁抵御油气井因岩石挫动而弥合输油管道，提高油层的渗透能力，增加产油量和延长油气井服务年限。用于压裂工艺的支撑剂主要分为天然支撑剂和人造支撑剂两大类型，天然支撑剂主要以石英砂为代表，人造支撑剂以陶粒和树脂包层砂为代表。由于作为天然支撑剂的石英砂杂质含量较高且抗压强度低，难以满足高闭合压力下的油井开采的要求。而作为人造支撑剂的陶粒支撑剂产品大都采用经过600-1000℃焙烧后的铝矾土作基料，其制作成本高、能源的消耗高、资源的利用率低，并且耐热性、耐压性、力学强度难以达到要求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前常用支撑剂耐热性、耐压性、力学强度不佳的问题，提供一种高耐热耐压支撑剂。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下所述的技术方案是：一种高耐热耐压支撑剂，按质量份数计，包括如下组分：1~4份硼砂、4~8份偏铝酸钠、7~15份粉煤灰，还包括：30~50份复合支撑基料、12~25份复合涂覆料。所述复合支撑基料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量份数计，取15~30份滑石粉、10~20份铝矾土、20~30份埃洛石、30~50份预处理青苔料混合，球磨，得球磨料，取球磨料于光照强度390~425Lx、温度15~25℃、湿度60~70%的条件下，恒温恒湿光照处理12~16天，得培养料，取培养料按质量比1：4~8加入试剂A，搅拌，过滤，取滤饼干燥，得干燥物，取干燥物按质量比12~18：5：1加入改性蛭石、十二烷基苯磺酸钠混合搅拌，得混合基体；（2）按质量份数计，取30~55份混合料、20~35份碳化硅、2~5份助剂、7~12份煤矸石、8~15份高炉矿渣混合搅拌，煅烧，冷却，出料，即得复合支撑基料。所述步骤（1）中的预处理青苔料：按质量比8~15：1：3：35取青苔、酪素、糯米、水捣碎均浆，抽真空浓缩，即得预处理青苔料。所述步骤（1）中的试剂A：按质量比1：7~12：0.1取高锰酸钾溶液、HCl溶液、氯化钠混合，即得试剂A。所述步骤（1）中的改性蛭石：按重量份数计，取15~30份氯化铁、6~10份柠檬酸钠、25~40份乙二醇、3~7份碳酸氢钙、20~30份蛭石混合，于40~55℃，恒温搅拌，加入碳酸氢钙混合，密封，于温度200~220℃、压力2.2~3.8MPa条件下，恒温恒压处理，过滤，取滤饼用无水乙醇洗涤，干燥，即得改性蛭石。所述步骤（2）中的助剂：按质量比1：4~8：1~3取九水偏硅酸钠、氧化锰、二氧化硅混合，即得助剂。所述复合涂覆料的制备：按质量份数计，取20~35份酚醛树脂、3~7份添加剂、12~18份丁腈橡胶、3~7份聚丙烯酰胺、3~7份硝酸镁混合搅拌，得混料，取混料于氩气气氛下，进行低温等离子处理，出料，得处理料，取处理料按质量比5：1：12~20加入成膜剂、试剂B混合搅拌，即得复合涂覆料。所述添加剂：按质量比2~5：1取羟甲基纤维素、聚乙烯醇混合，即得添加剂。所述成膜剂：按质量比4~8：0.1~0.3：1~3：25~35取硝酸纤维、OP-10、柠檬酸三乙酯、水混合搅拌，即得成膜剂。所述试剂B：按质量比1：6~12取三聚磷酸钠、PBS缓冲液混合，即得试剂B。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术将青苔、糯米等混合匀浆，对青苔进行培养的处理，提供初步的营养，提高其内部活性，采用滑石粉、铝矾土、埃洛石与预处理青苔料混合，在恒温恒湿光照处理过程中，青苔的代谢产物可对混料表面造成腐蚀，提高其表面的孔隙率和粗糙度，不仅可提高粘结成分在石料表面的润湿性能，还可以使粘性成分进一步渗透进入硬质成分内部孔隙中，使两者牢固粘结在一起，进一步提高本支撑剂体系的耐压性及力学性能，粘性树脂成分的涂覆，也可够进一步提高本支撑剂的强度和导流性能，在对蛭石的改性过程中，添加金属盐，并在受热过程中，温度的升高可使蛭石体积膨胀，膨胀后的蛭石内部孔隙得到扩充，并且，加入的碳酸氢钙可受热分解为碳酸钙进行填充，而埃洛石成分受高温作用失水后可进行更为密实的填充，协同提高耐压性能，提高内部组分间的力学性能；（2）本专利技术引入的铁离子可在制备过程中，产生氢氧化铁晶体，使其尺寸较小，在共混过程中，可发生进一步细化，阻止其团聚，在隔热过程中，并且加入的粉煤灰中具有SiO2及TiO2可在热扩散过程中发挥量子尺寸效应，使热阻增加，同时，晶界密度得到了提高，增强了其耐热性，可对热波产生较大的散射效应，能够使得热阻进一步增加，从而起到良好的耐热效果；（3）本专利技术采用酚醛树脂、丁腈橡胶为复合涂覆料的主要成分，并且进行低温等离子处理，将其表面结合的极性基团增多，可提高与无机颗粒表面间的相互润湿性能，同时，在对蛭石的改性过程中，添加金属盐，并在受热过程中，温度的升高可使蛭石体积膨胀，膨胀后的蛭石内部孔隙得到扩充，便于其它组分的渗透及相互作用，也便于进行后续的涂覆固化，并且，加入的碳酸氢钙可受热分解为碳酸钙填充，埃洛石受高温作用失水后更为密实，可使得传热阻力得以提高，并且可共同提高耐压性能，粉煤灰中具有SiO2及TiO2可在热扩散过程中发挥量子尺寸效应，使热阻增加，同时，晶界密度得到了提高，在增强其耐热性的同时，提高内部组织效果，共同提高本支撑剂的内部力学性能。具体实施方式助剂：按质量比1：4~8：1~3取九水偏硅酸钠、氧化锰、二氧化硅混合，即得助剂。添加剂：按质量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高耐热耐压支撑剂，按质量份数计，包括如下组分：1~4份硼砂、4~8份偏铝酸钠、7~15份粉煤灰，其特征在于，还包括：30~50份复合支撑基料、12~25份复合涂覆料。

【技术特征摘要】
1.一种高耐热耐压支撑剂，按质量份数计，包括如下组分：1~4份硼砂、4~8份偏铝酸钠、7~15份粉煤灰，其特征在于，还包括：30~50份复合支撑基料、12~25份复合涂覆料。2.根据权利要求1所述一种高耐热耐压支撑剂，其特征在于，所述复合支撑基料的制备方法，包括如下步骤：（1）按质量份数计，取15~30份滑石粉、10~20份铝矾土、20~30份埃洛石、30~50份预处理青苔料混合，球磨，得球磨料，取球磨料于光照强度390~425Lx、温度15~25℃、湿度60~70%的条件下，恒温恒湿光照处理12~16天，得培养料，取培养料按质量比1：4~8加入试剂A，搅拌，过滤，取滤饼干燥，得干燥物，取干燥物按质量比12~18：5：1加入改性蛭石、十二烷基苯磺酸钠混合搅拌，得混合基体；（2）按质量份数计，取30~55份混合料、20~35份碳化硅、2~5份助剂、7~12份煤矸石、8~15份高炉矿渣混合搅拌，煅烧，冷却，出料，即得复合支撑基料。3.根据权利要求2所述一种高耐热耐压支撑剂，其特征在于，所述步骤（1）中的预处理青苔料：按质量比8~15：1：3：35取青苔、酪素、糯米、水捣碎均浆，抽真空浓缩，即得预处理青苔料。4.根据权利要求2所述一种高耐热耐压支撑剂，其特征在于，所述步骤（1）中的试剂A：按质量比1：7~12：0.1取高锰酸钾溶液、HCl溶液、氯化钠混合，即得试剂A。5.根据权利要求2所述一种高耐热耐压支撑剂，其特征在于，所述步...

【专利技术属性】
技术研发人员：于鑫娅，
申请(专利权)人：于鑫娅，
类型：发明
国别省市：江苏,32