一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法

摘要

本发明一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法属于油田压裂用陶粒支撑剂技术领域；本发明所要解决的技术问题为提供一种替代深井压裂支撑剂，运行成本低，体密度小的超低密度陶粒支撑剂及其制备方法；所采用的技术方案为：原料按照重量份，铝矾土80-85份、石英石10-15份、白云石1-5份、粘土1-2份配比；本发明制得的陶粒支撑剂代替深井压裂支撑剂应用于浅井压裂，其体密度小于1.5g/cm3，有力的减少或降低了油田辅助设备的运行成本，减少了压裂液的使用，降低了支撑剂的成本费用，减少了不必要的浪费，提高了支撑剂的利用价值，为油田产生巨大的经济效益。

权利要求

1.一种超低密度陶粒支撑剂，其特征在于所采用原料的重量份配比为：铝矾土 80-85份、石英石 10-15份、白云石 1-5份、粘土 1-2份；

按照如下步骤进行制备：将所述铝矾土、石英石、白云石和粘土分别磨成大于325目的细粉，按照所述铝矾土、石英石、白云石和粘土的重量份配比称取后混合均匀，进行加水制粒，制粒时间为60-90min，然后将制成的颗粒经筛选后，在烘干窑内进行烘干，使水分含量不大于5wt%，进入回转窑进行烧成，烧成分别经过预热阶段、烧制阶段和冷却阶段，预热阶段温度为500-600℃，时间1-1.5h；烧制阶段温度为1250-1300℃，时间1-1.5h；冷却阶段温度为200-400℃，时间1-1.5h，最后在100℃-200℃冷却30-50min制得成品陶粒支撑剂；

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所述陶粒支撑剂的体积密度<1.5g/cm，视密度<2.7g/cm，在52MPa闭合压力下破碎率小于

5%。

2.根据权利要求1所述的一种超低密度陶粒支撑剂，其特征在于所述铝矾土Al2O3含量为65-70wt%，SiO2含量< 10wt%。

3.根据权利要求1所述的一种超低密度陶粒支撑剂，其特征在于所述石英石SiO2含量>95wt%。

4.根据权利要求1所述的一种超低密度陶粒支撑剂，其特征在于所述白云石CaO含量>25wt%，MgO含量>20wt%。

5.根据权利要求1所述的一种超低密度陶粒支撑剂，其特征在于所述粘土Al2O3含量>33wt%，SiO2含量>40wt%。

说明书

一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法属于油田压裂用陶粒支撑剂技术领域。

背景技术

[0002] 目前国内外油田所使用的石油压裂支撑剂，多为高、中、低密度产品，而且在行业标准里也无法找到对该产品的使用标准，一直以来各油田因无法找到浅井压裂所对应的石油压裂支撑剂，不得不使用价格比较高的深井压裂支撑剂，也没有取得预期效果，反而造成极大浪费，并且由于采用的深井压裂支撑剂运行成本也较高，这些问题一直以来困扰着油田浅井压裂的发展。

发明内容

[0003] 本发明为了克服现有技术的不足，提供一种替代深井压裂支撑剂，运行成本低，体密度小的超低密度陶粒支撑剂及其制备方法。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种超低密度陶粒支撑剂所采用原料的重量份配比为：

[0005] 铝矾土 80-85份、石英石 10-15份、白云石 1-5份、粘土 1-2份。

[0006] 所述铝矾土Al2O3含量为65-70wt%，SiO2含量< 10wt%。

[0007] 所述石英石SiO2含量>95wt%。

[0008] 所述白云石CaO含量>25wt%，MgO含量>20wt%。

[0009] 所述粘土Al2O3含量>33wt%，SiO2含量>40wt%。

[0010] 所述陶粒支撑剂的体积密度<1.5g/cm3，视密度<2.7g/cm3，在52MPa闭合压力下破碎率小于5%。

[0011] 一种超低密度陶粒支撑剂的制备方法：将所述铝矾土、石英石、白云石和粘土分别磨成大于325目的细粉，按照所述铝矾土、石英石、白云石和粘土的重量份配比称取后混合均匀，进行加水制粒，制粒时间为60-90min，然后将制成的颗粒经筛选后，在烘干窑内进行烘干，使水分含量不大于5wt%，进入回转窑进行烧成，烧成分别经过预热阶段、烧制阶段和冷却阶段，预热阶段温度为500-600℃，时间1-1.5h；烧制阶段温度为1250-1350℃，时间1-1.5h；冷却阶段温度为200-400℃，时间1-1.5h，最后在100℃-200℃冷却30-50min制得成品支撑剂。

[0012] 本发明与现有技术相比具有的有益效果为：本发明制得的陶粒支撑剂代替深井压3
裂支撑剂应用于浅井压裂，其体密度小于1.5 g/cm，有力的减少或降低了油田辅助设备的运行成本（压力液、砂比等），减少了压裂液的使用，降低了支撑剂的成本费用，减少了不必要的浪费，提高了支撑剂的利用价值，为油田产生巨大的经济效益。

[0013] 本产品的发明所用主料与其他陶粒产品一样为铝矾土，主要成分是氧化铝，其中Al2O3含量：65-70wt%，SiO2含量<10wt%，细度>325目；铝矾土乃产品骨料，它是形成莫来石晶体和刚玉晶体的主要原料。

[0014] 石英石SiO2含量>95wt%，细度>325目，石英石的加入量直接影响到与主料的结合程度，过量，产品烧成时液相多，产品强度低，量少，则不能填补原辅料结合时的空隙，另外它的添加量直接决定了产品的视密度。

[0015] 白云石中CaO含量>25wt%，MgO含量>20wt%，细度>325目。白云石的加入可降低烧成温度，缓解烧成压力；加强烧成时胚体致密度，增加产品强度；降低产品体积密度。

[0016] 粘土Al2O3含量>33wt%，SiO2含量>40wt%，细度>325目。粘土的加入有助于提高产品的光洁度，易于制作，同时在烧成时形成部分莫来石晶形，增加产品抗压强度。

[0017] 其中石英石与氧化铝经过高温烧结，在温度达到800℃-1000℃产生莫来石晶体，到1300℃-1350℃时最终生成具有低密度高强度的XAl2O3混合晶体。所生成的XAl2O3混合晶体，具有密度低，强度高，光洁度好，价格低廉等优点。

具体实施方式

[0018] 以下结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0019] 实施例1

[0020] 将各原料分别磨成大于325目的细粉，按重量份配比为铝矾土90份、石英石5份、白云石4份、粘土1份称取后混合均匀，进行加水制粒，制粒时间为60-90min，然后将制成的颗粒经筛选后，烘干至水分含量不大于5wt%，进入回转窑进行烧成，烧成分别经过预热阶段、烧制阶段和冷却阶段，预热阶段温度为600℃，时间1h；烧制阶段温度为1350℃，时间1h；冷却阶段温度为400℃，时间1h，最后在100℃冷却50min制得成品支撑剂。

[0021] 实施例2

[0022] 将各原料分别磨成大于325目的细粉，按重量份配比为铝矾土80份、石英石8份、白云石9份、粘土3份称取后混合均匀，进行加水制粒，制粒时间为60-90min，然后将制成的颗粒经筛选后，烘干至水分含量不大于5wt%，进入回转窑进行烧成，烧成分别经过预热阶段、烧制阶段和冷却阶段，预热阶段温度为500℃，时间1.5h；烧制阶段温度为1250℃，时间1.5h；冷却阶段温度为200℃，时间1.5h，最后在200℃冷却30min制得成品支撑剂。

[0023] 实施例3

[0024] 将各原料分别磨成大于325目的细粉，按重量份配比为铝矾土85份、石英石10份、白云石5份、粘土5份称取后混合均匀，进行加水制粒，制粒时间为60-90min，然后将制成的颗粒经筛选后，烘干至水分含量不大于5wt%，进入回转窑进行烧成，烧成分别经过预热阶段、烧制阶段和冷却阶段，预热阶段温度为550℃，时间1.2h；烧制阶段温度为1300℃，时间1.2h；冷却阶段温度为300℃，时间1.2h，最后在150℃冷却40min制得成品支撑剂。

[0025] 实施例4

[0026] 将各原料分别磨成大于325目的细粉，按重量份配比为铝矾土80份、石英石13份、白云石7份，称取后混合均匀，进行加水制粒，制粒时间为60-90min，然后将制成的颗粒经筛选后，烘干至水分含量不大于5wt%，进入回转窑进行烧成，烧成分别经过预热阶段、烧制阶段和冷却阶段，预热阶段温度为570℃，时间1.1h；烧制阶段温度为1260℃，时间1.4h；冷却阶段温度为350℃，时间1.1h，最后在170℃冷却35min制得成品支撑剂。

[0027] 实施例5