一种自悬浮支撑剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自悬浮支撑剂及制备方法，所述自悬浮支撑剂包括坯球层（1）、中间包层（2）和硅溶胶膜层（3），其中坯球层（1）外部包覆有中间包层（2），中间包层（2）外部包覆有硅溶胶膜层（3）；所述坯球层（1）包括如下重量份数的原料组分：陶粒35~45份、石英砂35~45份、铝粘土10~30份；所述中间包层（2）包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~30份、黏土20~30份、氧化镁粉0.5~4份、二氧化锰粉2~6份；所述硅溶胶膜层（3）由硅溶胶制成。

【技术实现步骤摘要】
一种自悬浮支撑剂及制备方法
本专利技术属于油田压裂的支撑剂
，具体涉及一种自悬浮支撑剂及制备方法。
技术介绍
现有常规支撑剂没有覆膜层，并且密度较高，在传统压裂工艺中使用较多。传统压裂工艺，是采用交联液携带常规支撑剂低排量压裂，传统压裂工艺使用高粘度交联液，压裂后产生了液相残胶和固相残渣，部分残胶和残渣不能随返排液一起返排至地面，附着在支撑剂表层或滞留在支撑剂空隙之间，大大伤害了裂缝中支撑剂的导流能力；常规支撑剂密度在交联液中的悬浮能力差，不能被压裂液携带至裂缝远端，一般在近井筒附近裂缝端部便开始自行下沉，导致支撑剂在裂缝中铺置距离不理想；另外高粘度交联液价格昂贵，可见，传统压裂工艺不但成本高，而且储层改造效果不理想。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的不足，提供了一种自悬浮支撑剂及制备方法，克服了现有技术中常规支撑剂在低粘度压裂液中悬浮能力差、低粘度压裂液携砂能力差、在裂缝中运移支撑剂能力差、支撑剂在裂缝中铺置距离不理想等问题。为了解决技术问题，本专利技术的技术方案是：一种自悬浮支撑剂，所述自悬浮支撑剂包括坯球层、中间包层和硅溶胶膜层，其中坯球层外部包覆有中间包层，中间包层外部包覆有硅溶胶膜层；所述坯球层包括如下重量份数的原料组分：陶粒35~45份、石英砂35~45份、铝粘土10~30份；所述中间包层2包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~30份、黏土20~30份、氧化镁粉0.5~4份、二氧化锰粉2~6份；所述硅溶胶膜层由硅溶胶制成。优选的，所述坯球层包括如下重量份数的原料组分：陶粒38~42份、石英砂37~43份、铝粘土15~25份。优选的，所述中间包层包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~25份、黏土20~25份、氧化镁粉0.5~2份、二氧化锰粉2~5份。优选的，所述硅溶胶的重量为坯球层和中间包层重量之和的3~6%，所述硅溶胶为固相含量为25%、密度1.2g/cm3、所含SiO2胶粒尺寸为10~20μm的溶液。优选的，所述自悬浮支撑剂的粒径规格为16~30目、20~40目或40~70目。优选的，一种如上任一项所述的自悬浮支撑剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：分别制备坯球层粉料和中间包层粉料；步骤2：将坯球层粉料进行一次造粒处理，形成初级坯球，初级坯球的粒径规格为50~80目；步骤3：将初级坯球与中间包层粉料进行二次造粒处理，得到中级坯球，中级坯球的粒径规格为16~70目；步骤4：中级坯球形成后喷洒硅溶胶形成支撑剂颗粒；步骤5：将制得的球状支撑剂颗粒烘干，然后在1090℃~1110℃的温度下烧结60min，经强制风冷后即制得自悬浮支撑剂。优选的，所述步骤1坯球层粉料制备过程为：将35~45份陶粒、35~45份石英砂和10~30份铝粘土混合并进行轻烧处理，接着将其研磨成坯球层粉料，坯球层粉料的粒径规格为380~500目。优选的，所述步骤1中间包层粉料制备过程为：将20~30份煤矸石、20~30份黏土、0.5~4份氧化镁粉和2~6份二氧化锰粉混合并进行轻烧处理，接着将其研磨成中间包层粉料，中间包层粉料的粒径规格为325~350目。优选的，所述步骤2中一次造粒是将坯球层粉料导入成球机中，同时喷入雾化的水汽进行制粒，得到初级坯球；所述步骤3中二次造粒是将初级坯球和中间包层粉料导入成球机中，同时喷入雾化的水汽进行制粒，得到中级坯球。优选的，所述步骤4中是在中级坯球形成后喷洒雾化的硅溶胶形成自悬浮支撑剂的硅溶胶膜层，喷洒前将硅溶胶与水混合，其中硅溶胶与水的重量比为1:1~1:3。相对于现有技术，本专利技术的优点在于：（1）本专利技术自悬浮支撑剂包括三层，具体为坯球层、中间包层和硅溶胶膜层，中间包层粉料的粒径与坯球层粉料粒径不同，降低密度的同时使强度大幅度提高，硅溶胶膜层可进一步提高强度和表面硬度，继而防止了支撑剂在输送和干燥过程中产生脱粉，导致表面粗糙、圆球度降低等弊病；（2）本专利技术中间包层选用煤矸石、黏土、氧化镁粉、二氧化锰粉为基础原料剂，既确保了支撑剂具有可观的强度，又降低了支撑剂的烧成温度，达到了节能降耗的目的；（3）本专利技术体积密度小于等于1.20g/cm3，视密度小于等于2.60g/cm3，粒径规格为16～70目，130MPa压力下碎率小于3.0％，圆度大于等于0.9，球度大于等于0.9，该支撑剂具有低密度、高强度、高圆度，减少了水力压裂过程中对泵送设备和管线的磨损，并提高了导流能力，能广泛运用于各种深度的石油压裂；（4）本专利技术选用陶粒、石英砂、铝粘土、煤矸石、黏土、氧化镁粉二氧化锰粉和硅溶胶作为基础原料，降低了成本，绿色环保，以上基础原料在地层条件下能够实现自行降解，并随压裂液一起返排至地面。附图说明图1、本专利技术一种自悬浮支撑剂的结构示意图。附图标记说明：1、坯球层，2、中间包层，3、硅溶胶膜层。具体实施方式下面结合实施例描述本专利技术具体实施方式：需要说明的是，本说明书所示意的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本专利技术可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更
技术实现思路
下，当亦视为本专利技术可实施的范畴。实施例1如图1所示，本专利技术公开了一种自悬浮支撑剂，所述自悬浮支撑剂包括坯球层1、中间包层2和硅溶胶膜层3，其中坯球层1外部包覆有中间包层2，中间包层2外部包覆有硅溶胶膜层3；所述坯球层1包括如下重量份数的原料组分：陶粒35~45份、石英砂35~45份、铝粘土10~30份；所述中间包层2包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~30份、黏土20~30份、氧化镁粉0.5~4份、二氧化锰粉2~6份；所述硅溶胶膜层3由硅溶胶制成。优选的，所述坯球层1包括如下重量份数的原料组分：陶粒38~42份、石英砂37~43份、铝粘土15~25份。优选的，所述中间包层2包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~25份、黏土20~25份、氧化镁粉0.5~2份、二氧化锰粉2~5份。优选的，所述硅溶胶的重量为坯球层1和中间包层2重量之和的3~6%，所述硅溶胶为固相含量为25%、密度1.2g/cm3、所含SiO2胶粒尺寸为10~20μm的溶液。优选的，所述自悬浮支撑剂的粒径规格为16~30目、20~40目或40~70目。优选的，一种如上任一项所述的自悬浮支撑剂的制备方法，包括以下步骤：步骤1：分别制备坯球层1粉料和中间包层2粉料；步骤2：将坯球层1粉料进行一次造粒处理，形成初级坯球，初级坯球的粒径规格为50~本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自悬浮支撑剂，其特征在于：所述自悬浮支撑剂包括坯球层（1）、中间包层（2）和硅溶胶膜层（3），其中坯球层（1）外部包覆有中间包层（2），中间包层（2）外部包覆有硅溶胶膜层（3）；所述坯球层（1）包括如下重量份数的原料组分：陶粒35~45份、石英砂35~45份、铝粘土10~30份；所述中间包层（2）包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~30份、黏土20~30份、氧化镁粉0.5~4份、二氧化锰粉2~6份；所述硅溶胶膜层（3）由硅溶胶制成。/n

【技术特征摘要】
1.一种自悬浮支撑剂，其特征在于：所述自悬浮支撑剂包括坯球层（1）、中间包层（2）和硅溶胶膜层（3），其中坯球层（1）外部包覆有中间包层（2），中间包层（2）外部包覆有硅溶胶膜层（3）；所述坯球层（1）包括如下重量份数的原料组分：陶粒35~45份、石英砂35~45份、铝粘土10~30份；所述中间包层（2）包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~30份、黏土20~30份、氧化镁粉0.5~4份、二氧化锰粉2~6份；所述硅溶胶膜层（3）由硅溶胶制成。


2.根据权利要求1所述的一种自悬浮支撑剂，其特征在于：所述坯球层（1）包括如下重量份数的原料组分：陶粒38~42份、石英砂37~43份、铝粘土15~25份。


3.根据权利要求1所述的一种自悬浮支撑剂，其特征在于：所述中间包层（2）包括如下重量份数的原料组分：煤矸石20~25份、黏土20~25份、氧化镁粉0.5~2份、二氧化锰粉2~5份。


4.根据权利要求1所述的一种自悬浮支撑剂，其特征在于：所述硅溶胶的重量为坯球层（1）和中间包层（2）重量之和的3~6%，所述硅溶胶为固相含量为25%、密度1.2g/cm3、所含SiO2胶粒尺寸为10~20μm的溶液。


5.根据权利要求1所述的一种自悬浮支撑剂，其特征在于：所述自悬浮支撑剂的粒径规格为16~30目、20~40目或40~70目。


6.一种如权利要求1~5任一项所述的自悬浮支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：分别制备坯球层（1）粉料和中间包层（2）粉料；
步骤2：将坯球层（1）粉料进行一次造粒处理，形成初级坯...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩巧荣，付金华，赵振峰，李宪文，马旭，张燕明，来轩昂，古永红，胡喜峰，代东每，丁勇，周长静，叶亮，高伟，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11