一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法

  本发明属于无机非金属陶瓷材料领域，具体涉及一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法。

  石油压裂支撑剂(陶粒砂)是一种陶瓷颗粒产品，具备极高的压裂强度，大多数都用在油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。此产品是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用石油压裂支撑剂随同高压溶液进入地层充填 在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用石油压裂支撑剂压裂的油井可提高产量30-50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。在石油天然气深井开采的压裂工艺中，都会用到支撑剂，为油气流的流通提供了渗透性的通道，保持高导流能力，提高油、气的产量。通常人们习惯将支撑剂密度划分为三种类别低密度、中密度和高密度，我国石业一般把体积密度不大于1.65g/cm3，视密度不大于2. 90g/cm3,闭合压力为52Mpa，破碎率不大于8%的陶粒支撑剂称为低密度支撑剂。其特点为用量少，施工方便，成本低，对今后页岩气层的开采有较大的推广功能。现有的超低密度低铝陶粒支撑剂的原料一般都会采用石英砂，该支撑剂破碎率高，产品质量不稳定，强度低。

  本发明的目的是提供一种超低密度陶粒支撑剂。本发明的另一目的是提供一种超低密度陶粒支撑剂的制备方法。本发明的目的能够最终靠以下技术方案实现一种超低密度陶粒支撑剂，按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料生矾土73%-85%、硅藻土 5%-10%、轻质 MgO I. 0%-5% 和粘土 3%_15%。配方中的硅藻土起轻质作用；轻质MgO (轻质氧化镁)起轻质作用和助熔剂作用，且在高温时形成镁铝尖晶石起到保障强度作用；粘土起粘结剂作用。各组分重量百分含量之和为100%。所述生矾土的粒度优选为300-600目；所述硅藻土的粒度优选为300-600目；所述粘土的粒度优选为300-600目。

  所述生帆土中主要化学成分的重量百分含量为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%。所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为Al2O3含量32%_38%，SiO2含量40%-46%。上述的超低密度陶粒支撑剂，其在于采用以下步骤制备( I)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水,加水量为混合物料重量的10% 20% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T135(TC下煅烧保温O. 5^4小时，得到超低密度陶粒支撑剂。 上述的超低密度陶粒支撑剂的制备方法，其在于包括以下步骤( I)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水,加水量为混合物料重量的10% 20% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T135(TC下煅烧保温O. 5^4小时，得到超低密度陶粒支撑剂。本发明的有益效果本发明采取的技术方案与现代技术相比具有原料来源广泛，生产的基本工艺简单，生产所带来的成本低等特点，其产品体积密度〈I. 60g/cm3，适用于新、老油气井水力中浅井压裂施工，能大大降低水力压裂施工全套工艺流程中陶粒支撑剂对动力泵和管线磨损，减少支撑剂用量并减少相关成本等。且所制备的陶粒支撑剂的破碎率明显降低。且产品的其他指标均合乎行业标准。

  具体实施例方式实施例I按重量百分含量计支撑剂的原料为生矾土 80%、硅藻土 6%、轻质MgO 3%和粘土11%。所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为A1203含量45%_65%，SiO2含量7%-14%，所述生矾土的粒度为400目；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度为400目；所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为Al2O3含量32%_38%，SiO2含量40%-46%，粒度为400目；轻质MgO为市售产品。制备过程为( I)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1340°C下煅烧保温2小时，得到超低密度陶粒支撑剂。实施例2

  按重量百分含量计支撑剂的原料为生矾土 74%、硅藻土 10%、轻质MgO 4%和粘土12%。所述生帆土中主要化学成分的重量百分含量为A1203含量45%-65%, SiO2含量7%-14%，所述生矾土的粒度为400目；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度为400目；所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为Al2O3含量32%_38%，SiO2含量40%-46%，粒度为400目；轻质MgO为市售产品。

  制备过程为( I)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320°C下煅烧保温2小时，得到超低密度陶粒支撑剂。实施例3按重量百分含量计支撑剂的原料为生矾土 85%、硅藻土 6%、轻质MgO 5%和粘土

  4% ο所述生帆土中主要化学成分的重量百分含量为A1203含量45%-65%, SiO2含量7%-14%，所述生矾土的粒度为400目；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度为400目；所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为Al2O3含量32%-38%，SiO2含量40%-46%，粒度为400目；轻质MgO为市售产品。制备过程为( I)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320°C下煅烧保温2小时，得到超低密度陶粒支撑剂。比较例I按重量百分含量计支撑剂的原料为熟铝矾土 92%和锰粉8%。所述熟铝矾土的粒度为400目；所述的锰粉为锰矿石粉，所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为锰含量55% 65%、Si含量10% 20% ;所述锰粉的粒度为400目。制备过程为 ( I)按比例熟铝矾土和锰粉混合均匀得到混合物料；(2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体(成型粒径为O. 5-1. Omm);使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15% ；(3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320°C下煅烧保温2小时，得到陶粒支撑剂。

  1.一种超低密度陶粒支撑剂，其特征是按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料生矾土 73%-85%、硅藻土 5%-10%、轻质 MgO I. 0%-5% 和粘土 3%_15%。

  2.根据权利要求I所述的超低密度陶粒支撑剂，其特征是所述生矾土的粒度为300-600目；所述硅藻土的粒度为300-600目；所述粘土的粒度为300-600目。

  3.根据权利要求1-2中的任意一种所述的超低密度陶粒支撑剂，其特征是所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为=Al2O3含量45%-65%，SiO2含量7%_14% ;所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为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.根据权利要求I所述的超低密度陶粒支撑剂，其特征是采用以下步骤制备 Cl)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料； (2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的10% 20% ； (3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T135(TC下煅烧保温O.5^4小时，得到超低密度陶粒支撑剂。

  5.权利要求I所述的超低密度陶粒支撑剂的制备方法，其特征是包括以下步骤 Cl)按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料； (2)将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的10% 20% ； (3)将陶粒坯体筛分后烘干，然后在128(T135(TC下煅烧保温O.5^4小时，得到超低密度陶粒支撑剂。

  本发明公开一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法，按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料生矾土73%-85%、硅藻土5%-10%、轻质MgO 1.0%-5%和粘土3%-15%。本发明采取的技术方案与现代技术相比具有原料来源广泛，生产的基本工艺简单，生产所带来的成本低等特点，其产品体积密度1.60g/cm3，适用于新、老油气井水力中浅井压裂施工，能大大降低水力压裂施工全套工艺流程中陶粒支撑剂对动力泵和管线磨损，减少支撑剂用量并减少相关成本等。且所制备的陶粒支撑剂的破碎率明显降低。且产品的其他指标均合乎行业标准。