一种导电地层支撑剂颗粒及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种导电地层支撑剂颗粒及其制备方法和应用，所述导电地层支撑剂颗粒包括固体颗粒以及包裹在所述固体颗粒表面的导电涂层，其中，所述固体颗粒通过包括铝土矿粉、粘土矿粉和成球助剂的第一原料体系制得，所述导电涂层通过包括导电材料的第二原料体系制得。本发明专利技术所提供的支撑剂颗粒能够满足电磁条件下的探测需求，完全取代了常规支撑剂颗粒的填料和制作方法，相比常规的陶粒、石英砂、覆膜砂等产品，大幅度提高支撑剂的导电性能，能满足不同探测目的的需要。不同探测目的的需要。不同探测目的的需要。

【技术实现步骤摘要】
一种导电地层支撑剂颗粒及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及石油勘探开发
，具体涉及一种导电地层支撑剂颗粒及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]CN201680060281.7公开了一种导电支撑剂及其制造和使用方法。利用含有水、粘合剂、和含氧化铝原料的浆料雾化成液滴，并且用液滴涂覆含氧化铝的种子以形成多个生球团，生球团与包含至少一种催化活性材料的接触活化、烧结经活化的生球团以获取多个支撑剂颗粒,使多个支撑剂颗粒与含有一种或多种导电材料的镀液接触，以提供导电支撑剂颗粒。
[0003]CN201910217438.8公开了一种导电支撑剂及其制备方法。该方法为向经化学改性的混合粉体材料中加入热固性树脂粘合剂和有机溶剂，进行粘合造粒，在粘合造粒后期加入导电粉体材料，得到颗粒；将所述颗粒进行干燥、固化、冷却、过筛，得到支撑剂。
[0004]刘恩洋在《漂珠/镁合金复合材料可溶压裂球的制备及组织性能研究》中公开了采用搅拌铸造法制备了漂珠/镁合金复合材料可溶压裂球。影响漂珠/镁合金复合材料溶解速率的合金元素的主次顺序为:Al＞Zn＞Ni＞Cu，最优合金成分为:Al15％，Zn 6％，Cu 1.5％，Ni 1％(质量分数)。
[0005]宁天明在《炭黑/聚苯烯复合微球的制备与性能研究》中公开了以苯乙烯为单体，炭黑为填料，二乙烯基苯为交联剂，通过原位悬浮聚合法制备了CB/PS复合微球。同时使用可发性聚苯乙烯(EPS)与苯乙烯混合悬浮聚合法制备了PS微球。
[0006]石油压裂支撑剂是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。石油压裂支撑剂主要成为偏铝硅酸盐，为粒径为5～25mm的圆形或椭圆形球体，表面深褐色、粗糙多微孔，颗粒粒径可根据不同要求生产。传统制备过程对于高岭土、铝矾土资源需求较大，焙烧温度高，需要在1300℃下焙烧，生产成本较高，且制备的支撑剂破损率较高。

技术实现思路

[0007]支撑剂目前包含陶粒、石英砂、覆膜砂等产品，具有很高的抗压强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量。石油压裂支撑剂通常以黏土、石英石为主要生产原料，经破碎、配料、成球、高温烧制、筛分等一系列工艺加工而成的粒状材料。传统制备过程利用高岭土、铝矾土、石英石等资源，不仅生产成本较高、制备的支撑剂破损率较高，而且不满足特殊生产性能的支撑需求，导电性能差。为了满足电磁条件下的探测需求，本专利技术的目的之一在于提供一种导电地层支撑剂颗粒，有利于快速确定地下支撑剂的分布空间和分布位置。
[0008]本专利技术的目的之二在于提供一种与目的之一相对应的支撑剂颗粒的制备方法。
[0009]本专利技术的目的之三在于提供一种与上述目的相对应的支撑剂颗粒的应用。
[0010]为实现上述目的之一，本专利技术采取的技术方案如下：
[0011]一种导电地层支撑剂颗粒，包括固体颗粒以及包裹在所述固体颗粒表面的导电涂层，其中，所述固体颗粒通过包括铝土矿粉、粘土矿粉和成球助剂的第一原料体系制得，所述导电涂层通过包括导电材料的第二原料体系制得。
[0012]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述导电材料选自黄铁矿、氧化锰、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化铜、氧化铁和氧化铝中的至少一种。
[0013]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述固体颗粒具有球体或类球体结构；和/或所述导电涂层的厚度为5～200nm；和/或所述支撑剂颗粒的粒径为20～240μm。
[0014]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述支撑剂颗粒的比重为1.5～2.8g/cm3；和/或所述支撑剂颗粒的电导率为10～100S/m。
[0015]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述铝土矿粉的平均粒径为10～240μm；和/或比重为2.3～2.5g/cm3。
[0016]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述粘土矿粉的平均粒径为20～200μm；和/或比重为1.5～1.9g/cm3；和/或所述粘土矿粉选自高岭石、伊利石、绿泥石和蒙脱石中的一种或多种。
[0017]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述成球助剂选自石灰、聚酰胺和x乙烯y胺中的一种或多种，其中，所述x乙烯y胺中x为1、2或3，y为1、2、3或4。
[0018]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述导电材料的平均粒径为20～240μm；和/或比重为2.5～2.8g/cm3。
[0019]在本专利技术的一些优选的实施方式中，以所述第一原料体系和所述第二原料体系的总重量为100重量份计，所述铝土矿粉的用量为60～90重量份；所述粘土矿粉的用量为1～2重量份；所述成球助剂的用量为2～3重量份；所述导电材料的用量为5～30重量份。
[0020]为实现上述目的之二，本专利技术采取的技术方案如下：
[0021]一种上述实施方式中任一项所述的支撑剂颗粒的制备方法，包括：
[0022]S1.将包含所述铝土矿粉和所述粘土矿粉的物料进行成球处理，制得第一固体颗粒；
[0023]S2.将所述第一固体颗粒与所述成球助剂混合，并对混合后的物料进行第一焙烧处理，制得第二固体颗粒；
[0024]S3.使所述导电材料形成在所述第二固体颗粒的表面，制得第三固体颗粒；
[0025]S4.对所述第三固体颗粒进行第二焙烧处理，制得所述支撑剂颗粒。
[0026]根据本专利技术，所述制备方法中，在涉及到物料的混合操作时，可以采用搅拌的方式以使物料的混合更加均匀。搅拌为本领域的常规操作方式，本专利技术并无特殊要求。在一些具体的实施方式中，搅拌的时间可以是30～80min。
[0027]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S2中，所述第一焙烧处理的条件包括：温度为1200℃～1800℃，时间为0.5～1h。
[0028]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S4中，所述第二焙烧处理的条件包括：温度为1000℃～1300℃，时间为1～3h。
[0029]根据本专利技术，步骤S4中，所述第二焙烧处理的条件在上述范围内有利于使得固体颗粒保持良好的颗粒完整性。
[0030]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S3中，对所述第三固体颗粒进行筛分，使满足粒径要求的颗粒进行步骤S4，且将不满足粒径要求的颗粒返回至步骤S1，优选地，所述粒径要求为：粒径范围在20～240μm。
[0031]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S1中，所述成球处理在制粒机中进行，优选在球型颗粒制粒机或类球型颗粒制粒机中进行。
[0032]在本专利技术的一些优选的实施方式中，步骤S3中，所述使熔融态的所述导电材料形成在所述第二固体颗粒的表面。
[0033]根据本专利技术，熔融态导电材料的温度范围根据导电材料种类的不同而变化，本专利技术并不意欲对此进行过多限制。示例性地，当导电材料为黄铁矿时，熔融态的黄铁矿的温度为1350℃～1450℃，当导电材料为氧化锰时，熔融态的氧化锰的温度为1250℃～1350℃。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种导电地层支撑剂颗粒，包括固体颗粒以及包裹在所述固体颗粒表面的导电涂层，其中，所述固体颗粒通过包括铝土矿粉、粘土矿粉和成球助剂的第一原料体系制得，所述导电涂层通过包括导电材料的第二原料体系制得，优选地，所述导电材料选自黄铁矿、氧化锰、氧化镁、氧化钙、氧化钾、氧化铜、氧化铁和氧化铝中的至少一种。2.根据权利要求1所述的支撑剂颗粒，其特征在于，所述固体颗粒具有球体或类球体结构；和/或所述导电涂层的厚度为5～200nm；和/或所述支撑剂颗粒的粒径为20～240μm。3.根据权利要求1或2所述的支撑剂颗粒，其特征在于，所述支撑剂颗粒的比重为1.5～2.8g/cm3；和/或所述支撑剂颗粒的电导率为10～100S/m。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的支撑剂颗粒，其特征在于，所述铝土矿粉的平均粒径为10～240μm；和/或比重为2.3～2.5g/cm3；和/或所述粘土矿粉的平均粒径为20～200μm；和/或比重为1.5～1.9g/cm3；和/或所述粘土矿粉选自高岭石、伊利石、绿泥石和蒙脱石中的一种或多种；和/或所述成球助剂选自石灰、聚酰胺和x乙烯y胺中的一种或多种，其中，所述x乙烯y胺中x为1、2或3，y为1、2、3或4；和/或所述导电材料的平均粒径为20～240μm；和/或比重为2.5～2.8g/cm3。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的支撑剂颗粒，其特征在于，以所述第一原料体系和所述第二原料体系的总重量为100重量份计，所述铝土矿粉的用量为60～90重量份；所述粘土矿粉的用量为1～2重量份；所述成球助剂的用量为2～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖东良，赵文杰，张元春，刘江涛，李永杰，李三国，朱祖扬，韩玉娇，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司石油工程技术研究院，
类型：发明
国别省市：