专利名称：：高密度高强度压裂支撑剂的制作方法
技术领域：
：本发明涉及一种高闭合压力超深油井、超深气井，压裂驱采用高密度高强度压裂支撑剂。
背景技术：
：随着油气井开采深度的不断加深，地层压力越来越大，渗透性能降低，地层闭合压力高达86Mpa以上，压裂驱釆工艺用的低密度、中密度支撑剂，已经不能适应如此高地层压力。对于地层闭合压力^86Mpa超深油井、超深气井，为确保在如此高闭合压力的高导流能力，要求压裂支撑剂必须能承受^86Mpa抗压强度，以及视密度》3.40kg/cm3。用于压裂工艺支撑剂，抗压强度与视密度匹配是必须的，如果视密度达不到要求，则难以满足抗压强度要求，而视密度过高又会造成支撑剂密度过大而被嵌入地层，不能获得理想的导流能力。在压裂支撑剂中，人造烧结陶粒由于可以获得高强度，及可控密度，为人们所优选，烧结陶粒中又以铝矾土为主要原料，配合其他无机物料，制造压裂支撑剂最为广泛。现有技术以铝矾土为主要原料制备的固体陶粒支撑剂，均难以实际达到抗压强度^86Mpa，视密度^3.40kg/cm3，因而不能满足地层闭合压力》86Mpa高压力油气层水力压裂工艺开采要求。中国专利CN1046776公开的油、气井压裂固体支撑剂，由含Al20365—75%的贫铝矶土或铝矿下脚料为主要原料，辅以软质粘土和石英为辅助原料，按100:15:IO混合制备压力支撑剂。所得支撑剂，含^20360—70%，Si0223—28%，视密度只有2.8—3.0g/cm3，2040目单颗粒抗压强度》390Mpa，在60Mpa压力下，破碎率为0.81.6%。中国专利CN1686924公开的高强度支撑剂，组成为含八"03》73%的铝钒土100份；稀土精矿0.55份，可燃物510份，粘结剂0.020.05份。体积密度〗.6-1.75克/cm3，视密度2.8-3.1克/cm3，导流能力60Mpa》75%，2040目100Mpa破碎率《10X。中国专利CN1085288公开的铝矾土高强度支撑剂，A1203含量65—95%煅烧铝矾土70—95%，搭配5—30%由铁、镁、锰多种氧化物和软质粘土，或锆英石、软质粘土辅料。所得支撑剂密度《3.4g/cm3，视密度《2.1g/cm3。中国专利CN1393424公开的高强度陶粒支撑剂，八1203》75%煅烧铝矾土100份，膨润土215份，镧系金属氧化物110份，二氧化锰0.33份，氧化镁0.13份。所得支撑剂抗压强度69MPa以上，成品破碎率^10%，但未报导视密度。中国专利CN1699265公开的高强度陶粒支撑剂，A120374-80%，Si025.5-]0.5%，Ti022.5-3.5%，Fe2034-9%，其它辅料0-3%。体积密度1.74克/cm3，视密度3.38克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-1997)69Mpa《7.69X。中国专利CN1532165公开的微细陶粒，入1203含量不小于70%铝矶土100份，粘土220份、镧系金属氧化物110份、二氧化锰0.33份、氧化镁0.13份。抗压强度86MPa以上，成品破碎率不超过5^。但并未公开支撑剂的视密度，并且所用原料较多，采用价格较高的稀土元素，造成成本增高。中国专利CN1844298公开的超强度陶粒支撑剂，铝钒土10-30%，铝土矿50-70%，高铁铝土矿8-15%，粘土7-20%,锰矿2-5%，钾长石0.5-2.5%，湖精0.1-1.2%。支撑剂体积密度1.8克/cm3，视密度3.29克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-1997)86Mpa《4.17X，69Mpa《2.07%，100Mpa7.48%。上述固体陶粒支撑剂，均不能同时满足抗压强度》86Mpa，视密度》3.40kg/cmM吏用要求，因此均不能用于地层闭合压力^86Mpa的高压力超深油井、超深气井压裂驱采工艺。申请人申请的中国专利CN1367306，组成45—55wt%熟铝矾土，IO—30wt。/。高岭土，20—35wt。/。宜兴产红泥。所得陶粒支撑剂为一种低密度支撑剂，体积密度1.5—1.65克/cm3，视密度2.65—2.85克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-2007)52Mpa《7%，只能用于压力《52Mpa油井。中国专利CN1508390油气井压裂用固体支撑剂，由^203含量65—75°/。的生铝矾土细粉100wt。/。，外加6—10wt。/。的MnO2矿物细粉烧结而成。所得支撑剂为中密度支撑剂，体积密度1.65—1.8克/cm3，视密度3.0—3.15克/cm3，抗破碎能力(SY/T5108-2007)86Mpa《10%，只能用于地层闭合压力不大于69Mpa中深井。因此，现有技术没有能够满足地层闭合压力^86Mpa超深油气井压裂驱采工艺固体陶粒支撑剂。
发明内容本发明目的在于克服上述己有技术不足，提供一种以视密度和抗破碎能力更高，铝矾土为主要原料的人造烧结陶粒，能够适用于^86Mpa高闭合压力油气井的高密度高强度压裂支撑剂。本发明目的实现，主要改进一是采用Al203含量更高的砜土中，以及通过加入Zr02、Mn02添加物，达到同时提高视密度和抗破碎能力，满足86Mpa及以上高闭合压力油气井，压裂驱采要求，实现本发明目的。具体说，本发明高密度高强度压裂支撑剂，特征是组成为Al20^75。/。未锻烧铝矾土100份，Mn023-8份，Zr02l-5份，成球烧成后视密度3.40-3.55kg/cm3，86Mpa压力下抗破碎能力《5%(20/40目粒径)，主要化学组成Al20378-85wt%，Mn022-5wt0/0，Zr022-4wt%。本发明中A1203》75%未煅烧铝矾土，作为支撑基本组成物料。Zr02、Mn02，既作为反应物料，同时还具有降低烧成温度作用。加入Zr02主要作用是促进视密度的提高，可以使视密度达到3.40-3.55kg/cm3高极限；Mn02有利于在高温烧结中促进晶相生成，从而抗压强度得到提高(抗破碎能力提高)，20/40目粒径86Mpa压力下抗破碎能力《5X。试验表明本发明中，如果Zr02加入量过低，则难以达到视密度》3.40kg/cm3要求，加入量过高，又会造成难以烧结，形成不了晶相；如果Mn02加入量过低，则难以形成高密度晶相，但加入量过高又会造成对晶相的破坏，反而会造成密度降低；Zr02采用通常化学试剂加入，脇02采用含锰量大于60%原矿物加入。本发明份数，仅是一种试验恰当值，并非极值，适当偏离，对性能影响影响并不十分显著，因此少量偏离，同样应属于本发明范围。支撑剂主要化学成份，是指影响支撑剂主要性能成份，并非所有组成成份。本发明高密度高强度压裂支撑剂，由于采用上述特定配方，所得支撑剂，较已有以铝钒土为主要原料的烧结陶粒支撑剂具有所用组成物料少，配料简单，低成本、经济性好，视密度达到3.40-3.55g/cm3密度极限，抗压强度高，20/40目粒径，抗破碎能力(SY/T5108-2007)86Mpa《5X、最高可达100Mpa《8%，能够满足地层闭合压力》86Mpa的高压力超深油井、超深气井压裂驱采，在高压下支撑地层裂缝，可较大幅度提高导流能力。申请人三种支撑剂主要性能指标及化学组成对比<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>注表中抗破碎率以20/40目粒径测定。以下结合几个具体实施方式，进一步说明本发明。具体实施例方式实施例按现有制备支撑剂方法，分别选料、粉碎、按配比混合，在成球机中分次加水和分次加料造球，达到所需要粒度范围标准，进入转窑高温烧成，分粒，得到圆度0.9;球度0.9，20/40目陶粒支撑剂。实施例配比表(重量份)<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>权利要求1、高密度高强度压裂支撑剂，特征是组成为Al2O3≥75％未锻烧铝矾土100份，MnO23-8份，ZrO21-5份，成球烧成后视密度3.40-3.55kg/cm3，86Mpa压力下抗破碎能力≤5％，主要化学组成Al2O378-85wt％，MnO22-5wt％，ZrO22-4wt％。全文摘要本发明涉及一种高闭合压力超深油井、超深气井，压裂驱采用高密度高强度压裂支撑剂，特征是组成为Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>≥75％未锻烧铝矾土100份，MnO<sub>2</sub>3-8份，ZrO<sub>2</sub>1-5份，成球烧成后视密度3.40-3.55kg/cm<sup>3</sup>，86MPa压力下抗破碎能力≤5％(20/40目)，主要化学组成Al<sub>2</sub>O<sub>3</sub>78-85wt％，MnO<sub>2</sub>2-5wt％，ZrO<sub>2</sub>2-4wt％。本发明支撑剂，组成物料少，配料简单，低成本、经济性好，视密度达到3.40-3.55g/cm<sup>3</sup>密度极限，抗压强度高，20/40目粒径，抗破碎能力(SY/T5108-2007)86MPa≤5％、最高可达100MPa≤8％，能够满足地层闭合压力≥86MPa的高压力超深油井、超深气井压裂驱采，在高压下支撑地层裂缝，可较大幅度提高导流能力。文档编号C09K8/80GK101168660SQ200710191558公开日2008年4月30日申请日期2007年12月9日优先权日2007年12月9日发明者包小林,范龙俊,许宏初申请人:宜兴东方石油支撑剂有限公司