CN101831286B - 低密度高强度陶粒支撑剂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低密度高强度陶粒支撑剂及其生产方法。原料组成为铝矾土生料80～90％、玄武岩3～10％、粘土粉4～10％、锰矿石粉2～8％。生产时先称取原料，分别磨成细粉，过320目筛，混合搅拌均匀后制粒，同时加雾化水气，至混合料形成圆粒半成品；将半成品在回转窑中烧制，窑头温度1280～1310℃，窑尾温度290～320℃，6～8h后出窑，得到成品。本发明产品在压力69MPa、86MPa下的破碎率分别低于6.8％、9.8％，体积密度小，仅为1.45-1.55g/cm3，密度明显低于同类产品，其强度较高。本发明配方所需原料较少，并且原料易得，生产工艺简化，投资少，成本低，易于推广实施。
Description
一、技术领域：
本发明涉及一种油、气井压裂工艺用的固体支撑剂，特别是涉及一种低密度高强度陶粒支撑剂及其生产方法。
二、背景技术：
为开发深层油、气井，提高其产量，压裂工艺被广泛采用。为确保地下深层压裂缝的有效撑开，合适的支撑剂是必要的。支撑剂可增加地层的导流能力，提高油或气的产量，是压裂工艺应用好坏的一个重要因素。由于烧结陶粒强度高、圆球度好，是人们优先选择的压裂支撑剂，一直受到高度重视。我国石油行业一般把承压能力69MPa、86MPa的支撑剂称为高强度陶粒支撑剂，其中以铝矾土为主要原料，配合其他无机物料制造的陶粒支撑剂，为众多厂家采用。
中国专利200610017614.6公开一种超强度陶粒支撑剂及其制备方法，原料质量组成为铝钒土10-30％、铝土矿50-70％、高铁铝土矿8-15％、粘土7-20％、锰矿2-5％、钾长石0.5-2.5％和糊精0.1-1.2％。将上述组分磨成细粉、过筛，混合搅拌均匀，在制粒机中经水气雾化滚动成球，然后再加入糊精，过筛，在遂道窑中经高温烧结而成。该方法生产的陶粒支撑剂强度较低，产品质量不稳定，不能满足现有油、气井压裂用固体支撑剂的性能要求。因此，通过技术创新提高产品的性能质量已刻不容缓。
三、发明内容：
本发明要解决的技术问题：在于提供一种低密度高强度的陶粒支撑剂，还提供了该支撑剂的生产方法。
本发明的技术方案：
一种陶粒支撑剂，由下述重量百分比含量的原料组成，铝矾土生料80～90％、玄武岩3～10％、粘土粉4～10％、锰矿石粉2～8％。
一种陶粒支撑剂的生产方法，先称取各原料，分别磨成细粉，过320目筛，混合搅拌均匀，加入旋转制粒机中制粒，同时加雾化水气，至混合料形成圆粒半成品；将半成品在回转窑中烧制，窑头温度1280～1310℃，窑尾温度290～320℃，6～8h后出窑，得到成品。
所述半成品圆粒粒度为18目～30目；成品出窑后降温至30℃以下，过20目～40目筛筛分。
本发明原材料的性能要求(各成分含量以重量百分比表示，％)：
本发明的积极有益效果：
(1)本发明精选原料，配方合理，各成分配伍性好。利用粘土粉的可塑性、结合性，制粒致密，并增加颗粒的表面光洁度，保证在常温下颗粒有一定强度。
利用主要成分铝矾土生料制得颗粒在1200-1310℃下烧制时，其中的Al2O3和SiO2发生反应，形成大量莫来石相与少量刚玉相，从而起到骨架支撑作用，使陶粒具有较高的耐压强度；成分中锰矿石粉主要是起催化和着色作用，MnO2在高温980-1200℃时，形成大量的玻璃固溶体，使Al2O3形成一次莫来石相。
玄武岩在高温1230-1300℃烧制时形成固溶体，成分中的MgO、Fe2O3、TiO2促使主料中的Al2O3形成较多的二次莫来石相或刚玉相，并填充主料骨架间的空隙，从而使陶粒达到更高强度；并且玄武岩原料易得，可降低生产成本，具有很强的实用性。以往的陶粒砂一般采用低熔物做矿化剂，在高温下形成各种晶相的混合体，导致陶粒砂的强度较低。
(2)利用本发明方法生产的产品在压力69MPa、86MPa下的破碎率分别低于6.8％、9.8％，体积密度在1.45-1.55g/cm3，密度明显低于同类产品，其强度高于其它同类产品，表面光洁度较高，有效提高了产品质量，降低了石油压裂成本。本发明产品的性能见表1。
(3)本发明所需原料较少，并且原料易得，生产工艺简化，投资少，成本低，易于推广实施。
四、具体实施方式：
实施例1：低密度高强度陶粒支撑剂及其生产方法
原料组成见表1，以重量百分比计，铝矾土生料为89％、玄武岩为4％、粘土粉为5％、锰矿石粉为2％。原料性能要求见技术方案部分。
称取各原料，分别磨成细粉，过320目筛，过筛率大于98.5％，将原料混合搅拌均匀，在制粒机单向匀速转动下，混合料连续均匀加入制粒机，同时加雾化水气，至混合料形成大小不一的圆粒，过18目～30目筛，要求过筛率大于80％以上，然后再转动10-15分钟，过18目～30目筛后得到半成品；将半成品提入料仓，经传送带送入回转窑中烧制，按窑体每转一圈4～6分钟的转速转动，窑头温度1280～1310℃，窑尾温度290～320℃，6～8h后出窑；降温至30℃以下，过20目～40目筛后得到成品。
实施例2～15：原料配方见表1，原料要求及生产方法同实施例1，不再重述。
表1 各实施例的陶粒支撑剂成分(以重量百分比计，％)。
表2 本发明实施例中产品的性能指标
Claims (4)
1.一种陶粒支撑剂，其特征在于：由下述重量百分比含量的原料组成：
铝矾土生料80～90％、玄武岩3～10％、粘土粉4～10％、锰矿石粉2～8％，上述各原料的性能要求如下，且各原料中的各成分含量以重量百分比表示，％：
2.一种权利要求1所述陶粒支撑剂的生产方法，其特征在于：称取各原料，分别磨成细粉，过320目筛，混合搅拌均匀，加入旋转制粒机中制粒，同时加雾化水气，至混合料形成圆粒半成品；将半成品在回转窑中烧制，窑头温度1280～1310℃，窑尾温度290～320℃，6～8h后出窑，得到成品。
3.根据权利要求2所述陶粒支撑剂的生产方法，其特征在于：所述半成品圆粒粒度为18目～30目。
4.根据权利要求2所述陶粒支撑剂的生产方法，其特征在于：所述成品出窑后降温至30℃以下，过20目～40目筛筛分。
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