一种低密度高强度陶粒支撑剂制造技术

本发明专利技术公开了一种低密度高强度陶粒支撑剂，属于油气田压裂施工开采用支撑剂技术领域。本发明专利技术以酵母菌糠、煤矸石等为原料，制复合支撑基料，采用煤矸石、硬脂酸酰胺、金属料等混合球磨，高压压制，可提高内部具有贯通气孔的多孔结构，有良好的分散外力的作用，能够很好的提高支撑作用，降低支撑剂的密度，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，保持油气的高导流能力。结合添加剂、β‑环糊精等充分构成高粘吸附成分，吸附负载于本支撑剂中，在该表面形成吸附层，遇水可发生溶胀，溶胀层的产生可进一步降本支撑剂的密度，增加陶粒之间的润滑性，分散外部应力。本发明专利技术解决了目前常用陶粒支撑剂的密度大、强度低、破碎率高的问题。

A low density and high strength ceramsite proppant

【技术实现步骤摘要】
一种低密度高强度陶粒支撑剂
本专利技术属于油气田压裂施工开采用支撑剂
，具体涉及一种低密度高强度陶粒支撑剂。
技术介绍
近年来，随着世界经济的迅猛发展以及科学技术的突飞猛进，石油、天然气的需求量仍居高不下。水力压裂技术是使油气井增产的重要手段，已广泛应用于各种油气井开发，在水力压裂作业过程中，支撑剂的作用至关重要。支撑剂是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，其性能优劣决定着水力压裂技术的成败与否，也影响着油气井的服务年限。水力压裂技术在美国试验成功至今，将近70年的发展过程中，作为压裂用的支撑剂材料也发生了较大的变化，从开始的石英砂到现在被广泛使用的烧结陶粒。随着低渗透油气藏的不断开采，对陶粒支撑剂的性能也提出了很大的要求，不仅需要较高的强度，对其密度也有一定的限制。陶粒支撑剂是石油、天然气低渗透油气井开采压裂施工的关键材料。产品应用于油气井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且能延长油气井服务年限。开发深层油、气井，提高产量，压裂工艺被广泛采用。为确保地下深层压裂缝的有效撑开，合适的支撑剂是必须的，它可增加地层的导流能力，提高油或气的产量，是压裂工艺应用好坏的一个重要因素。目前常用的支撑剂主要有石英砂、铝钒土陶粒砂及树脂包覆的复合颗粒等。由于石英砂成本低，同时密度较低易于泵送，被大量使用，但石英砂强底低、球度差，降低裂缝导流能力，不适用于闭合压力高的深井。树脂包覆石英砂的复合颗粒，球度有改善，耐腐蚀性比较强，导流能力也较好，但产品保持期短，造价过高，在成本至上的今天推广不易，而采用铝钒土陶粒工艺的陶粒支撑剂，密度高，球度好，耐腐蚀，耐高温，耐高压，同时成本可以得到较好的控制，因此越来越广泛的被油气田所采用。实践证明，使用陶粒石油支撑剂压裂的油井可提高产量30~50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。陶粒支撑剂的优点：1）化学稳定性好，抗盐耐腐蚀性能高；2）强度高；3）在相同闭合压力下，陶粒支撑剂的破碎率比石英砂更低一些，导流能力则比石英砂更高；4）随着闭合压力的增大或承压时间的延长，其破碎率同样要比石英砂的低，且其导流能力的递减速率也比石英砂支撑剂要慢得多。树脂覆膜不但可以提高强度，而且覆膜后支撑剂导流能力强，可以减少支撑剂嵌入地层的现象。然而目前有关覆膜陶粒支撑剂的研究报道还较少，主要以铝矾土等为主要原料，采用酚醛环氧树脂包覆后，显著提高了陶粒的破碎强度，或者以油页岩渣、铝矶土为为原料，利用酚醛树脂和环氧树脂混合覆膜。而现有的陶粒支撑剂密度大、强度低，耐酸腐蚀性和抗破碎性差，难以满足超高压油田压裂与酸化改造工艺。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题：针对目前常用陶粒支撑剂的密度大、强度低、破碎率高的问题，提供一种低密度高强度陶粒支撑剂。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：一种低密度高强度陶粒支撑剂，包括如下组分：7~14份铝矾土、3~6份粘土、1~4份四氧化三锰、2~5份偏铝酸钠、20~45份水、30~50份复合支撑基料、12~25份复合补强料。所述复合支撑基料的制备方法，包括如下步骤：（1）取酵母菌糠粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：25~40加入NaOH溶液混合，过滤，取滤饼水洗，超声糊化，得糊化料，于35~55℃，取糊化料按质量比7：3~5：20~35加入预处理虾壳、乙酸溶液混合搅拌，加入糊化料质量40~55%的埃洛石纳米管混合，调节pH，搅拌混合，得混合料，取混合料按质量比5：2~4：0.01加入试剂A、钠基膨润土混合搅拌，室温静置陈化，冷藏，得冷冻料，取冷冻料干燥，得复合凝胶；（2）按质量比12~20：5：1~4取煤矸石、硬脂酸酰胺、金属料混合球磨，得球磨料，取球磨料按质量比20~30：1：16~25加入造孔剂、试剂B混合，高压压制，得压制料，取压制料按质量比12~20：5：0.3加入复合凝胶、辅料混合，剪切分散，即得复合支撑基料。所述步骤（1）中的预处理虾壳：取虾壳粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比5：1：16~25加入双氧水、HCl溶液混合搅拌，过滤，收集滤渣，按质量份数计，取35~50份滤渣、3~6份琼脂、12~20份马铃薯、6~10份葡萄糖、0.1~0.3份NaH2PO4、2~5份酒石酸液、0.1~0.4份酵母菌粉、400~600份水混合，于28~32℃保温发酵，出料，灭菌，过滤，收集滤渣洗涤，干燥，即得预处理虾壳。所述步骤（1）中的试剂A：按质量比15~25：1取海藻酸钠溶液、戊二醛混合，即得试剂A。所述步骤（2）中的金属料：按质量比3~7：2：1取氧化镁、氧化锌、氧化锰混合，即得金属料。所述步骤（2）中的造孔剂：按质量比3~7：1取活性炭、NaCl混合，即得造孔剂。所述步骤（2）中的试剂B：按质量比12~20：1取聚乙烯醇磷酸酯溶液、氯化铵混合，即得试剂B。所述步骤（2）中的辅料：按质量比3~7：2取聚乙烯吡咯烷酮、羟基磷灰石混合，即得辅料。所述复合补强料的制备：于40~55℃，按质量比1：3~5：0.1取环氧大豆油、粉煤灰、十六烷基三甲基溴化铵混合，升温至145~155℃，搅拌，得匀料，取匀料按质量比15~25：2~5：1加入蛭石、添加剂混合研磨，得研磨料，取研磨料微波处理，得微波处理料，按重量份数计，取30~50份微波处理料、5~8份钾长石、2~5份β-环糊精、2~5份硅酸钾、50~70份高锰酸钾溶液混合搅拌，于45~60℃减压蒸发，即得复合补强料。所述添加剂：按质量比1：2~5取亚麻油、微晶石蜡混合，即得添加剂。本专利技术与其他方法相比，有益技术效果是：（1）本专利技术以酵母菌糠、煤矸石等为原料，制复合支撑基料，在此过程中，对酵母菌糠进行粉碎、碱浸、超声糊化等处理，细化纤维素，破坏粗蛋白、粗脂肪等成分，提供有机小分子补强作用，并可和添加的试剂A发生交联，并且中的海藻酸钠可和菌糠中的少量钙离子交联构成特殊的蛋壳结构，在内部提供填充作用，加入的钠基膨润土可发生吸水膨胀，促进具有高胶质价、良好触变性的混合胶体的产生，并且含有的离子交换作用可和菌糠中含有的金属离子作用，稳定提高可塑性、粘结性，便于组分间的相互作用，采用煤矸石、硬脂酸酰胺、金属料等混合球磨，高压压制，制仿堇青石成分，可提高内部具有贯通气孔的多孔结构，具有良好的分散外力的作用，能够很好的提高支撑作用，化解外部应力，也可通过对孔隙的维持，降低支撑剂的密度，应用于油气井压裂施工时，可充分填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，保持油气的高导流能力，本专利技术所制陶粒支撑剂的密度较小、强度高、并可很好的化解外部应力，具有不易破碎的性能；（2）本专利技术以环氧大豆油、粉煤灰等在较高温度下混合，粉煤灰中含有的大量二氧化硅，其二氧化硅表面含有的硅氧基、硅醇基可与环氧大豆油中含有的环氧基团，在热混作用下发生接枝，可结合添加剂、β-环糊精等充分构成高粘吸附成分，吸附负载于本支撑剂中，在该表面形成吸附层，能够在使用过程中，遇水可发生溶胀，在陶粒周围形成稳定的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度高强度陶粒支撑剂，按重量份数计，包括如下组分：7~14份铝矾土、3~6份粘土、1~4份四氧化三锰、2~5份偏铝酸钠、20~45份水，其特征在于，还包括：30~50份复合支撑基料、12~25份复合补强料。

【技术特征摘要】
1.一种低密度高强度陶粒支撑剂，按重量份数计，包括如下组分：7~14份铝矾土、3~6份粘土、1~4份四氧化三锰、2~5份偏铝酸钠、20~45份水，其特征在于，还包括：30~50份复合支撑基料、12~25份复合补强料。2.根据权利要求1所述一种低密度高强度陶粒支撑剂，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）取酵母菌糠粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比1：25~40加入NaOH溶液混合，过滤，取滤饼水洗，超声糊化，得糊化料，于35~55℃，取糊化料按质量比7：3~5：20~35加入预处理虾壳、乙酸溶液混合搅拌，加入糊化料质量40~55%的埃洛石纳米管混合，调节pH，搅拌混合，得混合料，取混合料按质量比5：2~4：0.01加入试剂A、钠基膨润土混合搅拌，室温静置陈化，冷藏，得冷冻料，取冷冻料干燥，得复合凝胶；（2）按质量比12~20：5：1~4取煤矸石、硬脂酸酰胺、金属料混合球磨，得球磨料，取球磨料按质量比20~30：1：16~25加入造孔剂、试剂B混合，高压压制，得压制料，取压制料按质量比12~20：5：0.3加入复合凝胶、辅料混合，剪切分散，即得复合支撑基料。3.根据权利要求2所述一种低密度高强度陶粒支撑剂，其特征在于，所述步骤（1）中的预处理虾壳：取虾壳粉碎过筛，收集过筛颗粒按质量比5：1：16~25加入双氧水、HCl溶液混合搅拌，过滤，收集滤渣，按质量份数计，取35~50份滤渣、3~6份琼脂、12~20份马铃薯、6~10份葡萄糖、0.1~0.3份NaH2PO4、2~5份酒石酸液、0.1~0.4份酵母菌粉、400~600份水混合，于28~32℃保温发酵，出料，灭菌...

【专利技术属性】
技术研发人员：付平，
申请(专利权)人：宁波市海曙高基万生工贸商行，
类型：发明
国别省市：浙江,33