專利名稱：一種超低密度陶粒支撐劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于無機(jī)非金屬陶瓷材料領(lǐng)域，具體涉及一種超低密度陶粒支撐劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
石油壓裂支撐劑(陶粒砂)是一種陶瓷顆粒產(chǎn)品，具有很高的壓裂強(qiáng)度，主要用于油田井下支撐，以增加石油天然氣的產(chǎn)量，屬環(huán)保產(chǎn)品。此產(chǎn)品是天然石英砂、玻璃球、金屬球等中低強(qiáng)度支撐劑的替代品，對(duì)增產(chǎn)石油天然氣有良好效果。石油天然氣深井開采時(shí)，高閉合壓力低滲透性礦床經(jīng)壓裂處理后，使含油氣巖層裂開，油氣從裂縫形成的通道中匯集而出。用石油壓裂支撐劑隨同高壓溶液進(jìn)入地層充填 在巖層裂隙中，起到支撐裂隙不因應(yīng)力釋放而閉合的作用，從而保持高導(dǎo)流能力，使油氣暢通，增加產(chǎn)量。實(shí)踐證明，使用石油壓裂支撐劑壓裂的油井可提高產(chǎn)量30-50%，還能延長(zhǎng)油氣井服務(wù)年限，是石油、天然氣低滲透油氣井開采、施工的關(guān)鍵材料。產(chǎn)品應(yīng)用于深井壓裂施工時(shí)，將其填充到低滲透礦床的巖層裂隙中，進(jìn)行高閉合壓裂處理，使含油氣巖層裂開，起到支撐裂隙不因應(yīng)力釋放而閉合，從而保持油氣的高導(dǎo)流能力，不但能增加油氣產(chǎn)量，而且更能延長(zhǎng)油氣井服務(wù)年限。在石油天然氣深井開采的壓裂工藝中，都會(huì)用到支撐劑，為油氣流的流通提供了滲透性的通道，保持高導(dǎo)流能力，提高油、氣的產(chǎn)量。通常人們習(xí)慣將支撐劑密度劃分為三種類別低密度、中密度和高密度，我國(guó)石油行業(yè)一般把體積密度不大于1.65g/cm3，視密度不大于2. 90g/cm3,閉合壓力為52Mpa，破碎率不大于8%的陶粒支撐劑稱為低密度支撐劑。其特點(diǎn)為用量少，施工方便，成本低，對(duì)今后頁(yè)巖氣層的開采有較大的推廣功能?，F(xiàn)有的超低密度低鋁陶粒支撐劑的原料一般采用石英砂，該支撐劑破碎率高，產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，強(qiáng)度低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種超低密度陶粒支撐劑。本發(fā)明的另一目的在于提供一種超低密度陶粒支撐劑的制備方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)一種超低密度陶粒支撐劑，按重量百分含量計(jì)，該支撐劑包括以下原料生礬土73%-85%、硅藻土 5%-10%、輕質(zhì) MgO I. 0%-5% 和粘土 3%_15%。配方中的硅藻土起輕質(zhì)作用；輕質(zhì)MgO (輕質(zhì)氧化鎂)起輕質(zhì)作用和助熔劑作用，且在高溫時(shí)形成鎂鋁尖晶石起到保障強(qiáng)度作用；粘土起粘結(jié)劑作用。各組分重量百分含量之和為100%。所述生礬土的粒度優(yōu)選為300-600目；所述硅藻土的粒度優(yōu)選為300-600目；所述粘土的粒度優(yōu)選為300-600目。
所述生帆土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為A1203含量45%-65%, SiO2含量7%-14% ;所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%。所述粘土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2O3含量32%_38%，SiO2含量40%-46%。上述的超低密度陶粒支撐劑，其在于采用以下步驟制備( I)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水,加水量為混合物料重量的10% 20% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(T135(TC下煅燒保溫O. 5^4小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。 上述的超低密度陶粒支撐劑的制備方法，其在于包括以下步驟( I)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水,加水量為混合物料重量的10% 20% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(T135(TC下煅燒保溫O. 5^4小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明采取的技術(shù)方案與現(xiàn)代技術(shù)相比具有原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，其產(chǎn)品體積密度〈I. 60g/cm3，適用于新、老油氣井水力中淺井壓裂施工，能有效降低水力壓裂施工過程中陶粒支撐劑對(duì)動(dòng)力泵和管線磨損，減少支撐劑用量并降低成本等。且所制備的陶粒支撐劑的破碎率顯著降低。且產(chǎn)品的其他指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I按重量百分含量計(jì)支撐劑的原料為生礬土 80%、硅藻土 6%、輕質(zhì)MgO 3%和粘土11%。所述生礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為A1203含量45%_65%，SiO2含量7%-14%，所述生礬土的粒度為400目；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度為400目；所述粘土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2O3含量32%_38%，SiO2含量40%-46%，粒度為400目；輕質(zhì)MgO為市售產(chǎn)品。制備過程為( I)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1340°C下煅燒保溫2小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。實(shí)施例2
按重量百分含量計(jì)支撐劑的原料為生礬土 74%、硅藻土 10%、輕質(zhì)MgO 4%和粘土12%。所述生帆土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為A1203含量45%-65%, SiO2含量7%-14%，所述生礬土的粒度為400目；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度為400目；所述粘土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2O3含量32%_38%，SiO2含量40%-46%，粒度為400目；輕質(zhì)MgO為市售產(chǎn)品。
制備過程為( I)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1320°C下煅燒保溫2小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。實(shí)施例3按重量百分含量計(jì)支撐劑的原料為生礬土 85%、硅藻土 6%、輕質(zhì)MgO 5%和粘土
4% ο所述生帆土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為A1203含量45%-65%, SiO2含量7%-14%，所述生礬土的粒度為400目；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度為400目；所述粘土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2O3含量32%-38%，SiO2含量40%-46%，粒度為400目；輕質(zhì)MgO為市售產(chǎn)品。制備過程為( I)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1320°C下煅燒保溫2小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。比較例I按重量百分含量計(jì)支撐劑的原料為熟鋁礬土 92%和錳粉8%。所述熟鋁礬土的粒度為400目；所述的錳粉為錳礦石粉，所述錳粉中主要化學(xué)成分的重量百分含量為錳含量55% 65%、Si含量10% 20% ;所述錳粉的粒度為400目。制備過程為 ( I)按比例熟鋁礬土和錳粉混合均勻得到混合物料；(2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體(成型粒徑為O. 5-1. Omm);使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的15% ；(3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在1320°C下煅燒保溫2小時(shí)，得到陶粒支撐劑。
表I實(shí)施例1-3和比較例I的超低密度陶粒支撐劑產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果
權(quán)利要求
1.一種超低密度陶粒支撐劑，其特征在于按重量百分含量計(jì)，該支撐劑包括以下原料生礬土 73%-85%、硅藻土 5%-10%、輕質(zhì) MgO I. 0%-5% 和粘土 3%_15%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超低密度陶粒支撐劑，其特征在于所述生礬土的粒度為300-600目；所述硅藻土的粒度為300-600目；所述粘土的粒度為300-600目。
3.根據(jù)權(quán)利要求1-2中的任意一種所述的超低密度陶粒支撐劑，其特征在于所述生礬土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為=Al2O3含量45%-65%，SiO2含量7%_14% ;所述粘土中主要化學(xué)成分的重量百分含量為Al2O3含量32%-38%，SiO2含量40%_46% ;所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的超低密度陶粒支撐劑，其特征在于采用以下步驟制備 Cl)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料； (2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的10% 20% ； (3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(T135(TC下煅燒保溫O.5^4小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。
5.權(quán)利要求I所述的超低密度陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于包括以下步驟 Cl)按比例將生礬土、硅藻土、輕質(zhì)MgO和粘土混合均勻得到混合物料； (2)將混合物料投入到造粒機(jī)中制粒，得到陶粒坯體；使用噴霧法加水，加水量為混合物料重量的10% 20% ； (3)將陶粒坯體篩分后烘干，然后在128(T135(TC下煅燒保溫O.5^4小時(shí)，得到超低密度陶粒支撐劑。
全文摘要
本發(fā)明公開一種超低密度陶粒支撐劑及其制備方法，按重量百分含量計(jì)，該支撐劑包括以下原料生礬土73%-85%、硅藻土5%-10%、輕質(zhì)MgO 1.0%-5%和粘土3%-15%。本發(fā)明采取的技術(shù)方案與現(xiàn)代技術(shù)相比具有原料來源廣泛，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本低等特點(diǎn)，其產(chǎn)品體積密度<1.60g/cm3，適用于新、老油氣井水力中淺井壓裂施工，能有效降低水力壓裂施工過程中陶粒支撐劑對(duì)動(dòng)力泵和管線磨損，減少支撐劑用量并降低成本等。且所制備的陶粒支撐劑的破碎率顯著降低。且產(chǎn)品的其他指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102899017SQ20121039601
公開日2013年1月30日 申請(qǐng)日期2012年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月17日
發(fā)明者黃錫明 申請(qǐng)人:宜興市騰飛陶粒制造有限公司