[发明专利]一种轻质多孔支撑剂、制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种轻质多孔支撑剂、制备方法及其应用。轻质多孔支撑剂的制备包括以下步骤：将铝矾土微粒、无机成孔剂、二氧化锰颗粒与有机溶剂的均匀混合物，依次进行造粒、煅烧和浸泡。制备得到的支撑剂是一种轻质多孔支撑剂，其低密度有利于压裂液携带输送，可提高支撑剂在裂缝远端、垂直缝上部、分支缝中的铺置效果，支撑剂内部的孔道结构，增加了油气流动的通道，提高了填砂裂缝的导流能力，提高了油气井的产量。

技术领域

本发明涉及油气勘探开发技术领域，具体而言，涉及一种轻质多孔支撑剂、制备方法及其应用。

背景技术

在石油天然气开采的过程中，常利用地面高压泵组以超过地层吸液能力的排量将高粘液体注入地层，从而在油气井周围的岩层中产生裂缝，以降低油气入井的阻力，从而提高采收率。为使人工裂缝在闭合压力的作用下仍然具有较高的导流能力，一般采取在人工裂缝中充填支撑剂。

密度和抗压强度是评价支撑剂性能的两项重要指标。支撑剂密度太高不利于压裂液携带，支撑剂易沉降，远端裂缝、分支缝及垂直裂缝上半部分不能得到有效充填，在现场常采用提高施工排量或压裂液粘度的方式提高支撑剂的充填效果，但容易产生安全风险并对储层造成伤害。抗压强度太低，支撑剂易破碎，同样会导致裂缝导流能力不高，水力压裂效果不好。故支撑剂在满足低密度的同时，其抗压强度也不能太差。

目前的支撑剂类型主要有石英砂、陶粒、覆膜支撑剂、相变支撑剂、多孔/空心支撑剂等。石英砂、陶粒成本较低，但密度太大，不利于压裂液携带，支撑剂铺置效果不好；覆膜支撑剂、相变支撑剂密度较低，且兼具防砂控水等系列功能，但成本相对较高；现有多孔/空心支撑剂制作工艺过于复杂，费用大，因此也未能在现场压裂施工过程中大规模使用。

因此研发一种低成本轻质的多孔支撑剂对于提高我国油气资源的采收程度、保障我国的能源安全具有重大意义。

鉴于此，特提出本发明。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种轻质多孔支撑剂、制备方法及其应用。

本发明是这样实现的：

第一方面，本发明实施例提供一种轻质多孔支撑剂的制备方法，包括以下步骤：将铝矾土微粒、无机成孔剂、二氧化锰颗粒与有机溶剂的均匀混合物，依次进行造粒、煅烧和浸泡，其中，铝矾土微粒、无机成孔剂、二氧化锰颗粒的质量比为40－50：5－10：0.25－0.75。

本发明实施例提供一种低成本的轻质多孔支撑剂的制备方法，首先，在制备过程中，选择铝矾土微粒和二氧化锰颗粒的低密度材料作为原料，其中，以铝矾土为主要原料的支撑剂，其具有的较好的烧结性能是提高支撑剂耐压强度的有效途径；二氧化锰还可以降低支撑剂的烧结温度，因此不仅降低了能耗，而且产品在烧结过程中质量也易于控制。由此，选择上述原料在制备过程中可以降低支撑剂的密度，较低的密度也有利于压裂液携带输送支撑剂，可提高支撑剂在裂缝远端、垂直缝上部、分支缝中的铺置效果。

其次，将上述的低密度材料与无机成孔剂和有机溶剂混合，然后进行造粒、煅烧制备出紧密、固结的支撑剂颗粒，然后将上述的支撑剂颗粒在温水中浸泡，分布于支撑剂颗粒中的无机成孔剂在溶解过程中，可在支撑剂内部形成相互连接的孔道结构，上述的孔道结构增加了油气流动的通道，提高了支撑剂在填砂裂缝中的导流能力。以上制备得到的多孔支撑剂也克服了传统的支撑剂的缺陷，即传统支撑剂大部分是球形颗粒状，颗粒之间的孔隙就是油气水的流通通道，在地层高闭合压力的作用下，孔隙度大幅度缩小，导致裂缝导流能力低，油气难于流入井筒，压裂增产效果不理想，同时地层中的固相杂质，容易造成支撑剂颗粒之间的孔隙堵塞，使得裂缝容易失效，增产有效期短。

由此，本发明实施例提供的方案降低了支撑剂的密度，提高了支撑剂的铺置效果；支撑剂内部可提供油气流动的通道，可提高支撑剂在填砂裂缝中的导流能力；部分原材料可回收利用，降低了生产成本。