本發(fā)明屬于油氣壓裂支撐劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
支撐劑是一類(lèi)應(yīng)用于石油、天然氣開(kāi)采的重要關(guān)鍵材料。目前，支撐劑主要分為三類(lèi)：石英砂、樹(shù)脂包覆陶粒和陶粒支撐劑。由于石英砂強(qiáng)度低，圓球度差，因此只能應(yīng)用于淺井中；而樹(shù)脂包覆陶粒在強(qiáng)度和圓球度方面雖然有了極大地提高，但在制造過(guò)程中成本較高，不適合大規(guī)模生產(chǎn)。相比之下，陶粒支撐劑具有明顯的優(yōu)勢(shì)，陶粒支撐劑不但強(qiáng)度高，圓球度好，而且在制造過(guò)程中成本較低，所以被廣泛應(yīng)用于油氣開(kāi)采施工作業(yè)中。
目前，陶粒支撐劑以鋁礬土為主要原料，添加一些堿金屬氧化物燒結(jié)而成。但是，陶粒支撐劑在制備過(guò)程中存在兩方面問(wèn)題：一是原料成本高，不利于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)。如：（1）如中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?2157202.x公開(kāi)了一種陶粒支撐劑的制備方法，以高品位鋁礬土（al2o3含量65~75wt%）為主要原料，添加6~10wt%的二氧化錳細(xì)礦粉在1320~1350℃溫度區(qū)間燒結(jié)1.5小時(shí)制備而成；（2）中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?01210352728.1公開(kāi)了一種中密度陶粒支撐劑，以87~95wt%的鋁礬土（al2o3含量65~78wt%）為主要原料，通過(guò)添加4~10wt%的mno2及0.5~3wt%粘結(jié)劑在1280~1340℃燒結(jié)2~4h制備。二是在燒結(jié)過(guò)程中溫度高，耗能大。如：（1）王晉槐等利用煤矸石和焦寶石為主要原料，在1410℃恒溫?zé)Y(jié)2h制備得到69mpa閉合壓力下破碎率為7.9%的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑；（2）李福洲等利用al2o3含量79.1wt%的輕燒鋁礬土為主要原料，經(jīng)1510℃燒結(jié)制備了69mpa閉合壓力下破碎率為4.0%的高強(qiáng)度陶粒支撐劑。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑及其制備方法，可有效地克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)。
本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，其特征在于所述剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑中的鋁礬土的化學(xué)組成按照重量比為：al2o3含量為60~63%，sio2含量為10~13%，fe2o3含量為4~6%，tio2含量為2~3%，燒失量為16~18%；鈣長(zhǎng)石的化學(xué)組成按照重量比為：al2o3含量為17~19%，sio2含量為62~65%，cao含量為15~17%。剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑的制備方法是按如下步驟實(shí)施：
（1）將鋁礬土和鈣長(zhǎng)石進(jìn)行破碎和球磨處理制成粉狀，再通過(guò)325目標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，在100~110℃條件下恒溫干燥5~6h；
（2）按質(zhì)量比92~99：1~8稱(chēng)取鋁礬土和鈣長(zhǎng)石進(jìn)行均勻混料，二者重量之和為100%，然后將鋁礬土與鈣長(zhǎng)石混合粉料置于愛(ài)力許強(qiáng)力混合機(jī)內(nèi)造粒制成生料球，造粒過(guò)程中添加14~19wt%的水；
（3）將上述生料球放入烘干箱中在30~50℃條件下干燥，并篩選出所需規(guī)格的半成品生料球；
（4）將半成品生料球放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1300~1450℃，燒結(jié)時(shí)間為3~5h，之后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)20/40目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，即得到各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)sy/t5108–2014要求的剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑。
本發(fā)明的有益效果在于：
1.利用al2o3含量為60~63wt%的低品位鋁礬土為主要原料制備陶粒支撐劑，從而降低生產(chǎn)成本；
2.添加鈣長(zhǎng)石作為燒結(jié)助劑，燒結(jié)過(guò)程中有利于形成玻璃相，可有效降低燒結(jié)溫度；
3.制備得到的剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑的破碎率、圓球度、酸溶度、濁度等指標(biāo)均滿足中華人民共和國(guó)石油天然氣行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)sy/t5108–2014要求。
具體實(shí)施方式：
實(shí)施例1：
1.將鋁礬土（al2o3含量為63wt%，sio2含量為13wt%，fe2o3含量為5wt%，tio2含量為3wt%，燒失量為16wt%）和鈣長(zhǎng)石（al2o3含量為18wt%，sio2含量為65wt%，cao含量為17wt%）進(jìn)行破碎和球磨處理制成粉狀，再通過(guò)325目標(biāo)準(zhǔn)篩進(jìn)行篩分，在100℃條件下恒溫干燥6h；
2.按質(zhì)量比98：2稱(chēng)取鋁礬土和鈣長(zhǎng)石進(jìn)行均勻混料，然后將鋁礬土與鈣長(zhǎng)石混合粉料置于愛(ài)力許強(qiáng)力混合機(jī)內(nèi)造粒制成生料球，造粒過(guò)程中添加18wt%的水；
3.將上述生料球放入烘干箱中在40℃條件下干燥，并篩選出所需規(guī)格的半成品生料球；
4.將半成品生料球放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度為1300℃，燒結(jié)時(shí)間為4.5h，之后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)20/40目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，即得到圓球度≥0.9，濁度為50ftu，酸溶解度<5%，體積密度為1.64g/cm3，視密度為3.10g/cm3，52mpa閉合壓力下破碎率為4.2%，69mpa閉合壓力下破碎率為6.4%的剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑。
實(shí)施例2：
1.將鋁礬土（al2o3含量為63wt%，sio2含量為12wt%，fe2o3含量為4wt%，tio2含量為3wt%，燒失量為18wt%）和鈣長(zhǎng)石（al2o3含量為19wt%，sio2含量為65wt%，cao含量為16wt%）進(jìn)行破碎和球磨處理制成粉狀，在110℃條件下恒溫干燥5h；
2.按質(zhì)量比96：6稱(chēng)取鋁礬土和鈣長(zhǎng)石進(jìn)行均勻混料，然后將鋁礬土與鈣長(zhǎng)石混合粉料置于愛(ài)力許強(qiáng)力混合機(jī)內(nèi)造粒制成生料球，造粒過(guò)程中添加17wt%的水；
3.將上述生料球放入烘干箱中在50℃條件下干燥，并篩選出所需規(guī)格的半成品生料球；
4.將半成品生料球放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度為1350℃，燒結(jié)時(shí)間為4h，之后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)20/40目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，即得到圓球度≥0.9，濁度為53ftu，酸溶解度<5%，體積密度為1.64g/cm3，視密度為3.20g/cm3，52mpa閉合壓力下破碎率為3.5%，69mpa閉合壓力下破碎率為5.1%的剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑。
實(shí)施例3：
1.將鋁礬土（al2o3含量為62wt%，sio2含量為12wt%，fe2o3含量為6wt%，tio2含量為3wt%，燒失量為17wt%）和鈣長(zhǎng)石（al2o3含量為18wt%，sio2含量為65wt%，cao含量為17wt%）進(jìn)行破碎和球磨處理制成粉狀，在110℃條件下恒溫干燥5h；
2.按質(zhì)量比96：4稱(chēng)取鋁礬土和鈣長(zhǎng)石進(jìn)行均勻混料，然后將鋁礬土與鈣長(zhǎng)石混合粉料置于愛(ài)力許強(qiáng)力混合機(jī)內(nèi)造粒制成生料球，造粒過(guò)程中添加16wt%的水；
3.將上述生料球放入烘干箱中在40℃條件下干燥，并篩選出所需規(guī)格的半成品生料球；
4.將半成品生料球放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度為1400℃，燒結(jié)時(shí)間為3.5h，之后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)20/40目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，即得到圓球度≥0.9，濁度為57ftu，酸溶解度<5%，體積密度為1.76g/cm3，視密度為3.25g/cm3，52mpa閉合壓力下破碎率為2.2%，69mpa閉合壓力下破碎率為3.3%的剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑。
實(shí)施例4：
1.將鋁礬土（al2o3含量為62wt%，sio2含量為11wt%，fe2o3含量為6wt%，tio2含量為3wt%，燒失量為18wt%）和鈣長(zhǎng)石（al2o3含量為19wt%，sio2含量為65wt%，cao含量為16wt%）進(jìn)行破碎和球磨處理制成粉狀，在110℃條件下恒溫干燥5h；
2.按質(zhì)量比98：2稱(chēng)取鋁礬土和鈣長(zhǎng)石進(jìn)行均勻混料，然后將鋁礬土與鈣長(zhǎng)石混合粉料置于愛(ài)力許強(qiáng)力混合機(jī)內(nèi)造粒制成生料球，造粒過(guò)程中添加17wt%的水；
3.將上述生料球放入烘干箱中在30℃條件下干燥，并篩選出所需規(guī)格的半成品生料球；
4.將半成品生料球放入燒結(jié)爐中進(jìn)行燒結(jié)，其中燒結(jié)溫度為1450℃，燒結(jié)時(shí)間為3h，之后隨爐冷卻至室溫，經(jīng)20/40目標(biāo)準(zhǔn)篩篩分，即得到圓球度≥0.9，濁度為60ftu，酸溶解度<5%，體積密度為1.83g/cm3，視密度為3.33g/cm3，52mpa閉合壓力下破碎率為4.2%，69mpa閉合壓力下破碎率為6.3%的剛玉–莫來(lái)石陶粒支撐劑。