[发明专利]一种低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种低密度覆膜陶粒支撑剂，属于水力压裂支撑剂技术领域。该低密度覆膜陶粒支撑剂由包括以下重量份的原料制备得到：陶粒60～100份；树脂0.2～10份；活性炭2～20份；偶联剂0.1～1份；固化剂0.2～0.6份；润滑剂0.5～1份。本发明以活性炭和树脂为膜材料，在偶联剂的作用下包覆于陶粒表面，配合固化剂和润滑剂，实现膜材料的均匀包覆和固化，活性炭具有丰富的微孔，通过其与树脂的混合固化，活性炭的孔口被树脂材料封闭，既能保证所制备的覆膜陶粒支撑剂的强度，又能使得膜材料内部含有一定的空隙，达到降低密度的效果；同时活性炭还具有疏水的特点，其疏水表面能够降低其在压裂液中的沉降速度。

技术领域

本发明涉及水力压裂支撑剂技术领域，尤其涉及一种低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

水力压裂是油气井增产、水井增注的有效措施，在施工过程中需要大量的支撑剂来填充地层裂缝。高闭合压力的油气井储层,支撑剂以陶粒为主，陶粒的相对密度较大，对压裂液性能和泵送条件要求很高。

目前，随着页岩气的开发和水平井压裂技术的成熟，对支撑剂提出了更高的要求，低密度支撑剂具有大幅度降低支撑剂在压裂液传输过程中的沉降、增加有效支撑裂缝长度的潜在价值。同时，低密度支撑剂在传输过程中，对压裂液的粘度要求不高，可降低泵送功率。

采用覆膜工艺，可以有效的降低陶粒支撑剂的密度，覆膜陶粒支撑剂是在陶粒表面包覆一层树脂，通过树脂的包覆，陶粒的强度大大提高，破碎率显著降低，密度也有一定程度的降低。

例如，专利CN101906297 A公开了一种利用油页岩渣制备覆膜陶粒支撑剂的方法，该支撑剂以油页岩渣和铝矾土为骨架，制得陶粒支撑剂后，在表面覆上一层环氧树脂、酚醛树脂或有机硅树脂材料，所得支撑剂的体积密度为1.37g/cm³，视密度为2.47g/cm³。张伟民(高强度低密度树脂覆膜陶粒研究，油田化学，2013，30(2)：189-192，220)等以商用陶粒支撑剂为骨架，在表面涂覆一层酚醛树脂，所得的覆膜支撑剂的视密度和体积密度分别降低了8.1％和11.2％。但是采用树脂为膜材料，该类膜材料本身密度较大，添加量又有限，因此得到的支撑剂密度降低程度有限；同时以上工艺均在高温下进行，增加了能耗和生产成本。

发明内容

本发明的目的在于提供一种低密度覆膜陶粒支撑剂及其制备方法，本发明提供的陶粒支撑剂密度低、强度高，且制备方法简单、能耗低。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种低密度覆膜陶粒支撑剂，由包括以下重量份的原料制备得到：

优选的，所述活性炭为椰壳活性炭、煤基活性炭和石油基活性炭中的一种或多种。

优选的，所述活性炭的粒径为200～400目，比表面积为400～1400m²/g，密度为0.4～0.45g/cm³。

优选的，所述陶粒的粒径为20～40目。

优选的，所述树脂为脲醛树脂、酚醛树脂和环氧树脂中的一种或多种。

优选的，所述偶联剂为γ-氨丙基三乙氧基硅烷或3-(2，3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷。

优选的，所述固化剂为六次甲基四胺或氯化铵。

优选的，所述润滑剂为硬脂酸钙、硬脂酸铝和滑石粉中的一种或多种。

本发明还提供了上述技术方案所述的低密度覆膜陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：

(1)将活性炭与树脂混合，得到膜材料；

(2)在偶联剂的作用下，采用所述膜材料对陶粒进行包覆，得到包覆混合料；