專利名稱：：高密度高強度壓裂支撐劑的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及一種高閉合壓力超深油井、超深氣井，壓裂驅采用高密度高強度壓裂支撐劑。
背景技術：
：隨著油氣井開采深度的不斷加深，地層壓力越來越大，滲透性能降低，地層閉合壓力高達86Mpa以上，壓裂驅釆工藝用的低密度、中密度支撐劑，已經不能適應如此高地層壓力。對于地層閉合壓力^86Mpa超深油井、超深氣井，為確保在如此高閉合壓力的高導流能力，要求壓裂支撐劑必須能承受^86Mpa抗壓強度，以及視密度》3.40kg/cm3。用于壓裂工藝支撐劑，抗壓強度與視密度匹配是必須的，如果視密度達不到要求，則難以滿足抗壓強度要求，而視密度過高又會造成支撐劑密度過大而被嵌入地層，不能獲得理想的導流能力。在壓裂支撐劑中，人造燒結陶粒由于可以獲得高強度，及可控密度，為人們所優(yōu)選，燒結陶粒中又以鋁礬土為主要原料，配合其他無機物料，制造壓裂支撐劑最為廣泛?，F有技術以鋁礬土為主要原料制備的固體陶粒支撐劑，均難以實際達到抗壓強度^86Mpa，視密度^3.40kg/cm3，因而不能滿足地層閉合壓力》86Mpa高壓力油氣層水力壓裂工藝開采要求。中國專利CN1046776公開的油、氣井壓裂固體支撐劑，由含Al20365—75%的貧鋁磯土或鋁礦下腳料為主要原料，輔以軟質粘土和石英為輔助原料，按100:15:IO混合制備壓力支撐劑。所得支撐劑，含^20360—70%，Si0223—28%，視密度只有2.8—3.0g/cm3，2040目單顆?？箟簭姸取?90Mpa，在60Mpa壓力下，破碎率為0.81.6%。中國專利CN1686924公開的高強度支撐劑，組成為含八"03》73%的鋁釩土100份；稀土精礦0.55份，可燃物510份，粘結劑0.020.05份。體積密度〗.6-1.75克/cm3，視密度2.8-3.1克/cm3，導流能力60Mpa》75%，2040目100Mpa破碎率《10X。中國專利CN1085288公開的鋁礬土高強度支撐劑，A1203含量65—95%煅燒鋁礬土70—95%，搭配5—30%由鐵、鎂、錳多種氧化物和軟質粘土，或鋯英石、軟質粘土輔料。所得支撐劑密度《3.4g/cm3，視密度《2.1g/cm3。中國專利CN1393424公開的高強度陶粒支撐劑，八1203》75%煅燒鋁礬土100份，膨潤土215份，鑭系金屬氧化物110份，二氧化錳0.33份，氧化鎂0.13份。所得支撐劑抗壓強度69MPa以上，成品破碎率^10%，但未報導視密度。中國專利CN1699265公開的高強度陶粒支撐劑，A120374-80%，Si025.5-]0.5%，Ti022.5-3.5%，Fe2034-9%，其它輔料0-3%。體積密度1.74克/cm3，視密度3.38克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-1997)69Mpa《7.69X。中國專利CN1532165公開的微細陶粒，入1203含量不小于70%鋁磯土100份，粘土220份、鑭系金屬氧化物110份、二氧化錳0.33份、氧化鎂0.13份。抗壓強度86MPa以上，成品破碎率不超過5^。但并未公開支撐劑的視密度，并且所用原料較多，采用價格較高的稀土元素，造成成本增高。中國專利CN1844298公開的超強度陶粒支撐劑，鋁釩土10-30%，鋁土礦50-70%，高鐵鋁土礦8-15%，粘土7-20%,錳礦2-5%，鉀長石0.5-2.5%，湖精0.1-1.2%。支撐劑體積密度1.8克/cm3，視密度3.29克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-1997)86Mpa《4.17X，69Mpa《2.07%，100Mpa7.48%。上述固體陶粒支撐劑，均不能同時滿足抗壓強度》86Mpa，視密度》3.40kg/cmM吏用要求，因此均不能用于地層閉合壓力^86Mpa的高壓力超深油井、超深氣井壓裂驅采工藝。申請人申請的中國專利CN1367306，組成45—55wt%熟鋁礬土，IO—30wt。/。高嶺土，20—35wt。/。宜興產紅泥。所得陶粒支撐劑為一種低密度支撐劑，體積密度1.5—1.65克/cm3，視密度2.65—2.85克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-2007)52Mpa《7%，只能用于壓力《52Mpa油井。中國專利CN1508390油氣井壓裂用固體支撐劑，由^203含量65—75°/。的生鋁礬土細粉100wt。/。，外加6—10wt。/。的MnO2礦物細粉燒結而成。所得支撐劑為中密度支撐劑，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/T5108-2007)86Mpa《10%，只能用于地層閉合壓力不大于69Mpa中深井。因此，現有技術沒有能夠滿足地層閉合壓力^86Mpa超深油氣井壓裂驅采工藝固體陶粒支撐劑。
發(fā)明內容本發(fā)明目的在于克服上述己有技術不足，提供一種以視密度和抗破碎能力更高，鋁礬土為主要原料的人造燒結陶粒，能夠適用于^86Mpa高閉合壓力油氣井的高密度高強度壓裂支撐劑。本發(fā)明目的實現，主要改進一是采用Al203含量更高的砜土中，以及通過加入Zr02、Mn02添加物，達到同時提高視密度和抗破碎能力，滿足86Mpa及以上高閉合壓力油氣井，壓裂驅采要求，實現本發(fā)明目的。具體說，本發(fā)明高密度高強度壓裂支撐劑，特征是組成為Al20^75。/。未鍛燒鋁礬土100份，Mn023-8份，Zr02l-5份，成球燒成后視密度3.40-3.55kg/cm3，86Mpa壓力下抗破碎能力《5%(20/40目粒徑)，主要化學組成Al20378-85wt%，Mn022-5wt0/0，Zr022-4wt%。本發(fā)明中A1203》75%未煅燒鋁礬土，作為支撐基本組成物料。Zr02、Mn02，既作為反應物料，同時還具有降低燒成溫度作用。加入Zr02主要作用是促進視密度的提高，可以使視密度達到3.40-3.55kg/cm3高極限；Mn02有利于在高溫燒結中促進晶相生成，從而抗壓強度得到提高(抗破碎能力提高)，20/40目粒徑86Mpa壓力下抗破碎能力《5X。試驗表明本發(fā)明中，如果Zr02加入量過低，則難以達到視密度》3.40kg/cm3要求，加入量過高，又會造成難以燒結，形成不了晶相；如果Mn02加入量過低，則難以形成高密度晶相，但加入量過高又會造成對晶相的破壞，反而會造成密度降低；Zr02采用通?；瘜W試劑加入，脇02采用含錳量大于60%原礦物加入。本發(fā)明份數，僅是一種試驗恰當值，并非極值，適當偏離，對性能影響影響并不十分顯著，因此少量偏離，同樣應屬于本發(fā)明范圍。支撐劑主要化學成份，是指影響支撐劑主要性能成份，并非所有組成成份。本發(fā)明高密度高強度壓裂支撐劑，由于采用上述特定配方，所得支撐劑，較已有以鋁釩土為主要原料的燒結陶粒支撐劑具有所用組成物料少，配料簡單，低成本、經濟性好，視密度達到3.40-3.55g/cm3密度極限，抗壓強度高，20/40目粒徑，抗破碎能力(SY/T5108-2007)86Mpa《5X、最高可達100Mpa《8%，能夠滿足地層閉合壓力》86Mpa的高壓力超深油井、超深氣井壓裂驅采，在高壓下支撐地層裂縫，可較大幅度提高導流能力。申請人三種支撐劑主要性能指標及化學組成對比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注表中抗破碎率以20/40目粒徑測定。以下結合幾個具體實施方式，進一步說明本發(fā)明。具體實施例方式實施例按現有制備支撐劑方法，分別選料、粉碎、按配比混合，在成球機中分次加水和分次加料造球，達到所需要粒度范圍標準，進入轉窯高溫燒成，分粒，得到圓度0.9;球度0.9，20/40目陶粒支撐劑。實施例配比表(重量份)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、高密度高強度壓裂支撐劑，特征是組成為Al2O3≥75％未鍛燒鋁礬土100份，MnO23-8份，ZrO21-5份，成球燒成后視密度3.40-3.55kg/cm3，86Mpa壓力下抗破碎能力≤5％，主要化學組成Al2O378-85wt％，MnO22-5wt％，ZrO22-4wt％。全文摘要本發(fā)明涉及一種高閉合壓力超深油井、超深氣井，壓裂驅采用高密度高強度壓裂支撐劑，特征是組成為Al₂O₃≥75％未鍛燒鋁礬土100份，MnO₂3-8份，ZrO₂1-5份，成球燒成后視密度3.40-3.55kg/cm³，86MPa壓力下抗破碎能力≤5％(20/40目)，主要化學組成Al₂O₃78-85wt％，MnO₂2-5wt％，ZrO₂2-4wt％。本發(fā)明支撐劑，組成物料少，配料簡單，低成本、經濟性好，視密度達到3.40-3.55g/cm³密度極限，抗壓強度高，20/40目粒徑，抗破碎能力(SY/T5108-2007)86MPa≤5％、最高可達100MPa≤8％，能夠滿足地層閉合壓力≥86MPa的高壓力超深油井、超深氣井壓裂驅采，在高壓下支撐地層裂縫，可較大幅度提高導流能力。文檔編號C09K8/80GK101168660SQ200710191558公開日2008年4月30日申請日期2007年12月9日優(yōu)先權日2007年12月9日發(fā)明者包小林,范龍俊,許宏初申請人:宜興東方石油支撐劑有限公司