專利名稱：油氣井壓裂用固體支撐劑的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種深層油、氣井壓裂工藝用固體支撐劑，尤其是用于較高深度油氣井用固體陶粒支撐劑。
背景技術(shù)：
開發(fā)深層油、氣井，提高產(chǎn)量，壓裂工藝被廣泛采用。為確保地下深層壓裂縫的敞開，合適的支撐劑是必須的，它可增強(qiáng)地層導(dǎo)流能力，提高油或氣的產(chǎn)量，是壓裂工藝應(yīng)用好壞的一個(gè)重要關(guān)鍵。燒結(jié)陶粒由于強(qiáng)度高，密度適中，為人們優(yōu)選的壓裂縫支撐劑，一直受到高度重視。其中以鋁礬土為主要原料，配合其他無機(jī)物料，制造固體支撐劑，為一些廠家所應(yīng)用。
中國專利02112746公開了一種適用于中深油氣井(例如4000米以下)用陶粒固體支撐劑，其主要由熟鋁礬及高嶺土、紅泥粘土組成，從而獲得具有較低的密度(體積密度1.5-1.65克/cm3，視密度2.65-2.85克/cm3)，抗壓強(qiáng)度52Mpa≤7％，導(dǎo)流能力60Mpa≥35μm2-cm。隨著油氣井開采深度加深，油氣井地層裂縫閉合壓力隨之增大，滲透性能降低，壓裂工藝要求有強(qiáng)度更高(例如抗壓強(qiáng)度69Mpa≤10％)的固體支撐劑，使之適應(yīng)高深油氣井的使用要求，提高支撐劑滲透性。
中國專利89102544公開了一種視密度為2.8-3.0g/cm3的中密度支撐劑，它是以含氧化鋁65-75％的貧鋁礬土或鋁礦下腳料為主要原料，輔以部分軟質(zhì)粘土和石英為輔料，按100∶15∶10混合，采用電熔噴吹法制備，得到主要呈莫來石相為主，氧化鋁含量為60-70％，二氧化硅含量為23-28％的固體支撐劑。該固體支撐劑的主要不足是配料中的軟質(zhì)粘土和石英，與鋁礬主料高溫反應(yīng)結(jié)合性不夠好，易造成產(chǎn)品質(zhì)量的不穩(wěn)定，質(zhì)量波動(dòng)大；其次，產(chǎn)品雖然主晶相呈莫來石相，但因原料中含有一定量的軟質(zhì)粘土和石英，因而產(chǎn)品中存在較高的玻璃相，不適應(yīng)目前壓裂工藝技術(shù)的要求，其產(chǎn)品實(shí)際已基本上不為油氣井所采用。
中國專利93111983公開的一種鋁礬土高強(qiáng)度支撐劑，它是以70-95％的含氧化鋁65-95％的焙燒鋁礬土，搭配5-30％由鐵、鎂、錳多種氧化物和軟質(zhì)粘土，或鋯英石、軟質(zhì)粘土輔料，得到以α-Al2O3鋼玉微晶結(jié)構(gòu)為主晶相，多組份氧化物及軟質(zhì)粘土共熔后與α-Al2O3形成固熔體和玻璃相而形成的結(jié)合體，視密度≤3.4g/cm3，體積密度≤2.1g/cm3。然而該支撐劑，不僅需要熟鋁礬土作原料，增加了制造成本，而且造成產(chǎn)品密度的提高，提高了使用成本，增加了壓裂難度。
理想的油氣井壓裂用固體支撐劑，要求具有高的攜帶能力和高砂比，因此需要盡可能低的密度和盡可能高的強(qiáng)度，然而陶粒支撐劑強(qiáng)度與密度通常呈正比關(guān)系，為此人們通過各種努力調(diào)整配方，以盡可能滿足上述要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述已有技術(shù)的不足，提供一種配方簡單，質(zhì)量穩(wěn)定，具有較高強(qiáng)度，和相對(duì)較低密度，適應(yīng)閉合壓力高，滲透能力低的深層油氣井壓裂用固體支撐劑。
本發(fā)明目的實(shí)現(xiàn)，主要改進(jìn)是固體支撐劑采用生鋁礬土作主料，外加6-10％的二氧化錳礦。具體說，本發(fā)明油氣井壓裂用固體支撐劑，其特征是由鋁含量65-75％的生鋁礬土細(xì)粉，外加6-10％(重量)的二氧化錳礦物細(xì)粉組成。
為協(xié)調(diào)支撐劑強(qiáng)度(抗破碎能力)與密度的矛盾，在保證使用強(qiáng)度前題下，盡可能降低其密度，本發(fā)明生鋁礬土主料，尤其采用含二氧化鈦較高(例如≥3％)的鋁礬土礦。高含量二氧化鈦可以提高燒成支撐劑的強(qiáng)度及穩(wěn)定性，而又能控制密度增加。
本發(fā)明支撐劑由于采用在生鋁礬土物料中外加較高含量的二氧化錳礦物，不僅原料種類少，配料簡單，生產(chǎn)易控制，并可控制密度的提高；而且二氧化錳與主料生鋁礬土在高溫中反應(yīng)更加完全，使玻璃相大大降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)有利于生成物致密度提高，可較大幅度提高導(dǎo)流能力。生鋁礬土礦物中較高二氧化鈦，進(jìn)一步控制了密度的增加。另外，高的二氧化錳礦物料使用及增加還可降低支撐劑燒成溫度，不僅節(jié)約能源，而且還可以控制密度的增高。本發(fā)明僅在較小提高密度基礎(chǔ)上，使之強(qiáng)度大大提高。本發(fā)明支撐劑經(jīng)煅燒形成以莫來石、剛玉相為主晶相，生成物Al2O365-80%，F(xiàn)e2O31.5-6%，SiO210-15％，全錳2-5％，體積密度1.65-1.8克/cm3，視密度3.0-3.15克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-1997)86 Mpa≤10％，最高可達(dá)100 Mpa≤10％，導(dǎo)流能力60Mpa≥70μm2-cm，濁度＜20度。
以下結(jié)合二個(gè)具體實(shí)施方式
，進(jìn)一步說明本發(fā)明。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1取二氧化鈦含量4.5％、Al2O370％的生鋁礬土100％，外加二氧化錳礦物6.5％，分別將兩種原料粉碎成300目細(xì)粉，混料拌和均勻，加足成粒所需水份拌成濕潤土，經(jīng)造粒后放入荸薺形成球機(jī)中旋轉(zhuǎn)成球，篩分選得粒徑0.5-1mm的顆粒，送入回轉(zhuǎn)窯經(jīng)1350℃1.5小時(shí)燒結(jié)，出窯冷卻分選除塵包裝。
實(shí)施例2如實(shí)施例1，其中二氧化錳外加10％，1320℃1.5小時(shí)燒結(jié)。
上述實(shí)施例燒成后產(chǎn)品含Al2O368％，F(xiàn)e2O32.5％，SiO212％，全錳3.5％，體積密度1.75克/cm3，視密度3.10克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-1997)69 Mpa≤5.2％，導(dǎo)流能力60Mpa≥75μm2-cm，濁度＜20度。
權(quán)利要求
1.一種油氣井壓裂用固體支撐劑，其特征是由鋁含量65-75％的生鋁礬土細(xì)粉，外加6-10％(重量)的二氧化錳礦物細(xì)粉組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述油氣井壓裂用固體支撐劑，其特征在于所說生鋁礬土中二氧化鈦含量≥3％。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于對(duì)深層油、氣井壓裂工藝用固體陶粒支撐劑的改進(jìn)，其特征是由生鋁礬土細(xì)粉，外加6－10％(重量)的二氧化錳礦物細(xì)粉組成。本發(fā)明較已有技術(shù)具有原料種類少，配料簡單，二氧化錳與主料生鋁礬土在高溫中反應(yīng)更加完全，使玻璃相大大降低，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，同時(shí)有利于生成物致密度提高，可較大幅度提高導(dǎo)流能力。本發(fā)明固體支撐劑，體積密度1.65－1.8克/cm
文檔編號(hào)E21B43/267GK1508390SQ0215720
公開日2004年6月30日 申請(qǐng)日期2002年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年12月18日
發(fā)明者許宏初, 包小林, 范龍俊 申請(qǐng)人:宜興東方石油支撐劑有限公司