CN101701149B

CN101701149B - 低密度陶粒支撑剂

Info

Publication number: CN101701149B
Application number: CN 200910102878
Authority: CN
Inventors: 李明; 马宏
Original assignee: China Ceramic Proppant Guizhou Co Ltd
Current assignee: China Ceramic Proppant Guizhou Co Ltd
Priority date: 2009-11-20
Filing date: 2009-11-20
Publication date: 2013-01-02
Anticipated expiration: 2029-11-20
Also published as: CN101701149A

Abstract

本发明公开了一种低密度陶粒支撑剂，属于石油、天然气开采压裂工艺用材料。旨在提供一种配料简单、质量稳定、生产能耗低的陶粒支撑剂。由下列重量百分比的原料按常规方法制成：高岭土62～75％、Al₂O₃含量为80～85％的铝矾土17～30％、二氧化锰1～6％、氧化镁0.5～2％。本发明具有体积密度小、抗破碎能力强、配料简单、材料易得等诸多优点，是用于油气井压裂施工的理想材料。

Description

低密度陶粒支撑剂

技术领域：本发明涉及一种石油、天然气开采压裂工艺用材料，尤其涉及一种陶粒支撑剂。

背景技术：陶粒支撑剂是石油、天然气井开采过程中用于压裂施工的关键材料，而压裂技术是目前提高石油、天然气产量的主要工艺措施。在进行深井压裂施工时，陶粒支撑剂被填充到岩层裂隙中作高闭合压裂处理，不仅可使含油气的岩层裂开，而且还能起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而可保持油气的高导流能力；因此陶粒支撑剂性能的优劣是压裂增产工艺能否获得成功、能否延长油气井服务年限的关键因素之一。

申请号为89102544.8的中国专利文献公开了一种固体支撑剂及其制造方法，其技术方案是以含65～75％的贫铝矾土或铝矾矿的下脚料为主要原料、以软质粘土和石英为辅助原料进行配制，磨细至200目，加水加压制成普通砖块，在焙烧炉中1200～1400℃焙烧2～4小时，再放入电弧炉中2500～3000℃熔融，采用电熔喷吹法喷吹成球，冷却后筛分。该支撑剂化学组份Al₂O₃为60～67％，SiO₂为23～28，余量为Fe₂O₃和TiO₂等杂质。该方案不仅能耗较高，而且支撑剂粒径难以控制、产品合格率较低；另外，由于该支撑剂的密度较高(2.8～3.0g/cm³)，因此对压裂液携砂能力会产生影响。申请号为03117560.0的中国专利文献还公开了一种微细陶粒的制造方法，其技术方案是以100份Al₂O₃含量不小于70％的铝矾土为基料，加入粘土2～20份、镧系金属氧化物1～10份、二氧化锰0.3～3份、氧化镁0.1～3份，基辅料研磨成粉，在细粉中加入30～70％的水、0.3～3％的粘结剂、1～10‰的分散剂、1～10‰的消泡剂，搅拌后得到浆料，浆料通过喷枪射入干燥塔中得到坯球，坯球送入窑炉，在1000～1500℃温度下烧结0.5～5小时。该方案由于辅料过多、且多为精矿，从而导致产品成本过高；另外，配料时由于成份波动较大，因此产品质量难以控制；第三，由于采用喷射干燥成型方法，球坯圆度差，因此产品的导流能力不好。

发明内容：针对现有技术中存在的上述缺陷，本发明旨在提供一种配料简单、质量稳定、生产能耗低的低密度陶粒支撑剂。

为了实现上述目的，本发明由下列重量百分比的原料按常规方法制成：高岭土62～75％、Al₂O₃含量为80～85％的铝矾土17～30％、二氧化锰1～6％、氧化镁0.5～2％。

本发明的优选技术方案为：高岭土72～75％、铝矾土17～20％、二氧化锰3～6％、氧化镁0.5～2％。

与现有技术比较，本发明由于采用了上述技术方案，因此具有体积密度小、能耗低、抗破碎能力强、配料简单、材料易得等诸多优点。具体分析如下：

1)二氧化锰可形成大量闭气孔，因此可减小陶瓷支撑剂的体积密度；

2)二氧化锰可降低陶粒支撑剂的烧结温度，因此不仅降低了能耗，而且产品在烧结过程中质量也易于控制；

3)MgO与Al₂O₃在高温下发生固相反应，可在晶界上形成包裹在Al₂O₃晶粒表面的尖晶石(MgO·Al₂O₃)薄膜，从而使Al₂O₃之间的质点扩散受到抑制、阻碍了Al₂O₃晶粒长大，因此可获得大小均匀的等轴状晶粒，使微观结构细晶化；而且，晶料断裂形式由沿晶断裂变为沿晶断裂与准解理断裂相结合的形式，因此提高了陶粒的抗破碎能力。

本发明产品的晶相主要以刚玉、莫来石相为主；经测试，本发明产品的体积密度为1.55～1.60g/cm³，视密度为2.5～2.8g/cm³，抗破碎能力(APIRP56-60)69Mpa下≤8％。

具体实施方式：下面结合具体的实施例对本发明作进一步说明：

实施例1

1)按重量百分比计算，将高岭土62％、铝矾土30％、二氧化锰6％、氧化镁2％混合，磨成400目细粉；

2)将上述细粉送入造粒机中喷水、搅拌造粒，烘干后筛分，制成粒径为0.425～0.95mm的半成品颗粒；

3)将上述半成品颗粒送入回转窑炉，1310～1330℃动态烧结1～1.5小时，出炉冷却、筛分。

实施例2，各步骤同实施例1；其中：高岭土75％、铝矾土17％、二氧化锰6％、氧化镁2％。

实施例3，各步骤同实施例1；其中：高岭土72％、铝矾土26.5％、二氧化锰1％、氧化镁0.5％。

实施例4，各步骤同实施例1；其中：高岭土72％、铝矾土20％、二氧化锰6％、氧化镁2％。

实施例5，各步骤同实施例1；其中：高岭土75％、铝矾土17％、二氧化锰6％、氧化镁2％。

实施例6，各步骤同实施例1；其中：高岭土75％、铝矾土20％、二氧化锰3％、氧化镁2％。

实施例7，各步骤同实施例1；其中：高岭土75％、铝矾土20％、二氧化锰4.5％、氧化镁0.5％。

上述实例中，铝矾土的Al₂O₃含量为80～85％。

Claims

1.一种低密度陶粒支撑剂，其特征在于由下列重量百分比的原料按常规方法制成：高岭土62～75％、Al₂0₃含量为80～85％的铝矾土17～30％、二氧化锰1～6％、氧化镁0.5～2％。

2.根据权利要求1所述的低密度陶粒支撑剂，高岭土72～75％、铝矾土17～20％、二氧化锰3～6％、氧化镁0.5～2％。