[发明专利]一种油气田环保压裂支撑剂及制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料领域，特别涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术

在石油天然气的开采过程中，石油压裂支撑剂是使地层深处的岩层裂缝保持开裂状态的高强度颗粒支撑物，其作用在于支撑已开裂的裂缝两壁，即使停止高压泵注，井底压力下降到小于岩层闭合压力时，通向地层中各个油气眼的裂缝仍保持张开状态，可以大大提高油气层的渗透性，增加油气田产量。

目前支撑剂主要有三类:石英砂、树脂包砂和烧制陶粒，然而石英砂因为强度低，并且破裂后的碎屑会堵塞裂缝，降低导流率，不能满足深井开采的要求；各种树脂包裹腹膜砂解决了石英砂强度低的难题，但生产成本高，工艺复杂；陶粒压裂支撑剂一般是以铝矾土为原料，加以各种辅料，造粒后由回转窑烧结而成，烧结铝矾土和熔炼氧化锆陶粒支撑剂强度高，化学稳定性好，已被越来越多的油田广泛采用，但其密度偏高，容易对压裂设备造成损害，而且铝矾土是国家比较珍贵的矿物资源，高品位铝矾土矿的开采量被限制。

国内油、气田在钻井过程中，会利用钻井泥浆将钻屑等固体颗粒和粉末携带到地面，通过固控设备(振动筛、除砂器、除泥器、离心机等设备)将泥浆中携带出来的钻屑等地层物质从泥浆中分离出来，这些被分离出来的钻井岩屑以及夹杂在一起的废弃泥浆、钻井添加剂、石油类、高分子有机物、水分和盐分等混合物，称之为钻井固体废弃物。石油天然气体开采过程中产生的大量钻井固体废弃物简单露天堆放，不但占用土地，而且固体废物中的有毒、有害成分还会破坏环境，目前我国共计固体废弃泥浆和岩屑总量达到几亿立方米，急需要进行环保无害化处理，并进行资源化综合利用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用钻井固体废弃物制备的油气田环保压裂支撑剂，其耐压强度好，抗破碎能力强，密度低，生产成本低，而且可以充分利用钻井固体废弃物，变废为宝，保护了环境，节省了资源。

本发明的另一目的还在于提供一种油气田环保压裂支撑剂的制备方法。

本发明的技术方案如下：

一种油气田环保压裂支撑剂，其特征在于采用了钻井固体废弃物为原料，所述油气田环保压裂支撑剂按重量百分比包括：20％-60％钻井固体废弃物、3％-7％沙子、1％-5％炼铁废渣、5％-8％硅酸盐水泥、6％-10％硫铝酸盐水泥、5％-10％固化剂、二氧化锰2％-3％、4％-6％硫酸钠、2％-5％碳酸钡、5％-8％吸水膨胀橡胶颗粒、0.5％-1％激发剂、0.4％-0.8％增强剂、0.2％-0.5％消泡剂、0.1％-0.5％减水剂、0.3％-0.6％浸润剂、1.2％-1.5％羟甲基纤维素钠。

其中，所述的固化剂按重量百分比包括：2％-7％粉煤灰、3％-8％高岭土、聚二甲基二烯丙基氯化铵5％-10％、6wt％浓度的聚合氯化铝水溶液3％-5％、聚氧乙烯月桂基醚0.1％-0.2％、双氧水2％-5％、铝酸钠4％-8％、氧化钙18％-23％、羟甲基纤维素钠5％-10％、偏硅酸钠2％-10％、环氧乙烷10％-12％、二氧六环1％-3％、8-羟基喹啉0.5％-1.0％、乙二胺四乙酸10％-15％、纤维素醚5％-15％。

所述的减水剂为聚酰胺、聚羧酸、三聚氰胺中的至少一种。

所述的聚二甲基二烯丙基氯化铵优选为8％-10％，聚二甲基二烯丙基氯化铵的正电荷密度高，水溶性好，相对分子质量易于控制，高效无毒，受环境条件影响小，其对钻井固体废弃物中的胶体物质的吸附架桥能力强，絮凝效果好，而且有助于颗粒间的紧密连接。

所述的二氧化锰添加量优选为2.5％-3％，更进一步的优选为3％，二氧化锰有利于促进晶相生成，从而抗压强度得到提高，二氧化锰优选采用含锰量大于60％原矿物加入。

所述的激发剂为生石灰，所述的浸润剂为石蜡。

所述的增强剂为铝溶胶、硅溶胶、磷酸铝凝胶或其组合，所述的增强剂能覆盖在颗粒表面上，能使支撑剂内部形成细小的网状骨架体，减少了支撑剂内部颗粒之间的空隙，使颗粒之间连接更紧密和牢固，降低支撑剂的视密度和降低了支撑剂的破碎率。

其中，所述的硫铝酸盐水泥的标号为42.5MPa、52.5MPa、62.5MPa、72.5MPa等。

更进一步的，所述的减水剂优选为聚酰胺，所述的增强剂优选为硅溶胶。

本发明采用的固化剂能够提高骨料颗粒间的附着力，固化速率可以合理控制，有助于得到性能更为稳定的压裂支撑剂，能够使得到的压裂支撑剂的破碎率较低、导流能力较高，而且在一定程度上提高石油和天然气的采收率。