CN102731073B - 一种支撑剂制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种支撑剂制造方法，它将原料经配料、制粒、烘干、烧结、冷却工序后制成，所述制粒在制粒器中进行，首先将部分粉料预先制成粒径为30-50目的小球；尔后滚制母粒料、制得支撑剂半成品颗粒；将所得支撑剂半成品颗粒烘干后置于回转窑内、在1200-1300℃温度下烧结制得石油压裂支撑剂成品。本发明制备的支撑剂半成品颗粒体密度可达1.45-1.55克/厘米3，半成品不均匀率降至30%--33%，圆球度可达0.8-0.9，且制成的支撑剂颗粒表明光滑、毛刺少，入窑烧成后体密1.8-1.9克/厘米3，破碎率小于3.2%。

Description

一种支撑剂制造方法
技术领域
本发明涉及一种石油开采中支撑剂的制备技术，特别是可以提高产品体密度的支撑剂的制造方法。
背景技术
经过多年对石油、天然气的开采，使石油、天然气开采深度不断加深，地层闭合压力也越来越大，渗透性能降低。为了给油气流的流通提供高渗透性的通道，保持高导流能力，提高石油、天然气的产量，通常采用以支撑剂为主要材料的压裂工艺，压裂增产成为石油、天然气低渗透油气井开采增产的重要新技术，支撑剂则是压裂施工的关键材料。目前广泛使用的支撑剂为具有一定粒度和级配的人造高强陶瓷颗粒，陶粒支撑剂以铝矾土为主要原料，通过粉末制粒、烧结等工序而制成。制粒工序是支撑剂制备过程中的一道重要工序，它将支撑剂母粒置入制粒器的料锅中，加水滚制、至均匀，然后将支撑剂粉料放入料锅中加水滚制，直至滚制为球状的支撑剂半成品。现有技术制粒过程采用一次加料、连续喷水的制粒方法，以这种传统方法滚制出的支撑剂半成品颗粒体密较低，通常在1.3—1.4克/厘米3之间，并且由于制粒过程中粘粉不均匀导致制出的半成品不均匀率在45%--50%之间，此外还存有支撑剂半成品圆球度低、表面光滑度差、毛刺较多、进入回转窑烧结后导致成品破碎率高等问题。
发明内容
本发明用于克服上述已有技术之缺陷，提供一种可以提高产品体密度、降低半成品不均匀率的支撑剂制造方法。
本发明的所称问题是由以下技术方案解决的：
一种支撑剂制造方法，它将原料经配料、制粒、烘干、烧结、冷却工序后制成，所述制粒按下述步骤进行：
a.根据制粒器料锅容积称取母粒料及粉料，其中母粒料重量为母粒料与粉料总重量之和的30-40%；所述粉料粒径为300目以上，所述母粒料为利用粉料预先制成的粒径为30-50目的小球；
b.滚制母粒料：启动制粒器，将母粒料投放到制粒器料锅中，向母粒料中喷水并滚制5-8分钟，喷水量为母粒料重量的1-1.5%； 
c.滚制支撑剂颗粒：将粉料分为五份，分五个批次向制粒器料锅中投放粉料，每批次加入粉料总量的五分之一，加粉料后喷水滚制，每批次喷水量为母粒料与粉料总重量的1-1.5%，滚制10-15分钟后再加入下一批次粉料，继续加水滚制，直至五批次粉料全部投入料锅滚制完成后，即制得支撑剂半成品颗粒；
上述b、c步骤中，加水总量控制在母粒料与粉料总重量的7-8%；
将所得支撑剂半成品颗粒烘干后置于回转窑内、在1200-1300℃温度下烧结制得石油压裂支撑剂成品。
上述支撑剂制造方法，所述母粒料与粉料的制备原料相同，均含有铝矾土，白云石和锰粉，各组分按重量份数计为：
铝矾土 80～90，
白云石 1～3，
锰粉 5～12。
上述支撑剂制造方法，所述母粒料按如下步骤制备：
①        按配比称取300目以上的粉态原料，将原料加入制粒锅内，加入量不要超过锅边10公分处； 
②        将压力为2-5kg/cm2的水通过雾化喷头雾化后均匀喷入制粒锅中，原料在喷雾中被喷湿，至粉态原料呈现小球状，所述小球的粒径为40-70目；然后转换成间歇性喷水，每加入30公斤的粉态原料、加入4.5公斤的水，直到把制粒锅装满为止，制成后的母粒料粒径为30-50目；
③        将母粒料在成球机里成球，并转动50分钟以上、使母粒料体密增长、体密达1.35---1.40以上、表面光滑无毛刺。
本发明针对支撑剂传统制粒方法半成品颗粒体密较低、不均匀率高的问题进行了改进，经反复研究试验，设计了一种分批次加粉料、喷水的支撑剂制造方法，该方法包括控制加水总量、分批投料、控制各批次加水量等措施。经检验，采用本发明方法制备的支撑剂半成品颗粒体密度可达1.45-1.55克/厘米3，半成品不均匀率降至30%--33%，圆球度可达0.8-0.9，且制成的支撑剂颗粒表明光滑、毛刺少，入窑烧成后体密达1.8-1.9克/厘米3，破碎率小于3.2%。
具体实施方式
本发明将支撑剂制粒过程一次投料连续喷水的传统方法改进为分批次投料、喷水的制粒方法，并调整原料配方，通过严格控制粉料及水的批次添加量，可以使支撑剂在滚动制粒过程中充分浸润、均匀粘粉，避免粉层松散或薄厚不匀，使制成的支撑剂半成品颗粒密实、强度提高、表面光滑、圆球度高，经烧结工序烧成后体密度可达1.8-1.9克/厘米3，破碎率小于3.2%，产品质量得以明显提高。
    以下给出几个具体的实施例
实施例1：称取母粒料600公斤、粉料1400公斤；将母粒料投放到制粒器的料锅中，启动制粒器，向料锅内喷入6公斤雾化水，水压为2kg/cm2，滚制5分钟；将粉料分为五份，每份280公斤，分为五个批次向料锅加入粉料，每批次加入280公斤粉料，喷入26.8公斤雾化水，水压为2kg/cm2，滚制10分钟，至第五批次粉料加入及滚制完成后，即得到支撑剂半成品颗粒。
所用原料（包括母粒料和粉料）为铝矾土1840公斤，白云石46公斤，锰粉114 公斤。
实施例2：称取母粒料800公斤、粉料1200公斤；将母粒料投放到制粒器的料锅中，启动制粒器，向料锅内喷入12公斤雾化水，水压为3kg/cm2，滚制8分钟；将粉料分为五份，每份240公斤，分为五个批次向料锅加入粉料，每批次加入240公斤粉料，第一批次喷入30公斤雾化水，水压为4kg/cm2，滚制15分钟，后四个批次每批次加入240公斤粉料，每批次喷入29.5公斤雾化水，水压为5kg/cm2，滚制13分钟，即得到的支撑剂半成品颗粒。
所用原料（包括母粒料和粉料）为铝矾土1830公斤，白云石22公斤，锰粉148 公斤。
实施例3：称取母粒料700公斤、粉料1300公斤；将母粒料投放到制粒器的料锅中，启动制粒器，向料锅内喷入10公斤雾化水，水压为3kg/cm2，滚制7分钟；将粉料分为五份，每份260公斤，分为五个批次向料锅加入粉料，每批次加入260公斤粉料，喷入26公斤雾化水，水压为3kg/cm2，滚制12分钟，至第五批次粉料加入及滚制完成后，即得到支撑剂半成品颗粒。
所用原料（包括母粒料和粉料）为铝矾土1714公斤，白云石58公斤，锰粉228公斤。
实施例4：称取母粒料1000公斤、粉料1500公斤；将母粒料投放到制粒器的料锅中，启动制粒器，向料锅内喷入14公斤雾化水，水压为3kg/cm2，滚制6分钟；将粉料分为五份，每份300公斤，分为五个批次向料锅加入粉料，每批次加入300公斤粉料，第一、第二批次各喷入30公斤雾化水，水压为5kg/cm2，滚制14分钟，后三个批次每批次加入300公斤粉料，每批次喷入35公斤雾化水，水压为5kg/cm2，滚制12分钟，即得到支撑剂半成品颗粒。
所用原料（包括母粒料和粉料）为铝矾土2200公斤，白云石65公斤，锰粉235公斤。

Claims (2)

1.一种支撑剂制造方法，它将原料经配料、制粒、烘干、烧结、冷却工序后制成，其特征在于：所述制粒按下述步骤进行：
a.根据制粒器料锅容积称取母粒料及粉料，其中母粒料重量为母粒料与粉料总重量之和的30-40%；所述粉料粒径为300目以上，所述母粒料为利用粉料预先制成的粒径为30-50目的小球；
b.滚制母粒料：启动制粒器，将母粒料投放到制粒器料锅中，向母粒料中喷水并滚制5-8分钟，喷水量为母粒料重量的1-1.5%； 
c.滚制支撑剂颗粒：将粉料分为五份，分五个批次向制粒器料锅中投放粉料，每批次加入粉料总量的五分之一，加粉料后喷水滚制，每批次喷水量为母粒料与粉料总重量的1-1.5%，滚制10-15分钟后再加入下一批次粉料，继续加水滚制，直至五批次粉料全部投入料锅滚制完成后，即制得支撑剂半成品颗粒；
上述b、c步骤中，加水总量控制在母粒料与粉料总重量的7-8%；
将所得支撑剂半成品颗粒烘干后置于回转窑内、在1200-1300℃温度下烧结制得石油压裂支撑剂成品；
所述母粒料与粉料的制备原料相同，均含有铝矾土，白云石和锰粉，各组分按重量份数计为：
铝矾土 80～90，
白云石 1～3，
锰粉 5～12。
2.根据权利要求1所述的支撑剂制造方法，其特征在于：所述母粒料按如下步骤制备：
按配比称取300目以上的粉态原料，将原料加入制粒锅内，加入量不要超过锅边10公分处； 
将压力为2-5kg/cm2的水通过雾化喷头雾化后均匀喷入制粒锅中，原料在喷雾中被喷湿，至粉态原料呈现小球状，所述小球的粒径为40-70目；然后转换成间歇性喷水，每加入30公斤的粉态原料、加入4.5公斤的水，直到把制粒锅装满为止，制成后的母粒料粒径为30-50目；
将母粒料在成球机里成球，并转动50分钟以上、使母粒料体密增长、体密达1.35---1.40 g/cm3、表面光滑无毛刺。
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