CN103289673B - 一种高密度、高强度陶粒支撑剂及其制备方法 - Google Patents

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陈学军
任贵华
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Shijiazhuang Rijia Material Technology Co.,Ltd.
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Abstract

本发明公开了一种高密度、高强度陶粒支撑剂及其制备方法,其原料组成为:铝矾土熟料80~87份、硅矿石6.5~10份、锰矿石1~4份、硼砂0.5~3份、黄磷炉渣1.5~3份。其制备方法为:按比例称取各原料并分别研磨成300~400目细粉;将原料混合、搅拌均匀后加入旋转制粒机中制粒,同时加雾化的磷酸和水汽;于100℃下干燥10~24小时后过18~35目筛筛分;筛分后在1100~1400℃回转炉中高温烧结0.5~3小时;降温至200~250℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。本发明制备的产品具有抗压强度高、视密度高、圆球度好、生产成本低等优点。

Description

一种高密度、高强度陶粒支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种石油、天然气井压裂工艺使用的支撑剂,尤其涉及一种高密度、高强度陶粒支撑剂及其制备方法。
背景技术
陶粒支撑剂是石油、天然气行业生产压裂用的一种专用材料,是用陶瓷工艺及烧结法将铝矾土烧结而成的新型油气井压裂材料。该产品主要用于石油、天然气深井开采时,特别是井深在2000米以上的油、气开采时必须使用该产品,将高强度陶粒支撑剂填充到低落渗透矿床的岩层裂缝中,进行高闭合压裂处理,以支撑裂缝不因应力释放而闭和,让油、气从裂缝通道中汇集而出,故支撑剂应具有高强度、高倒流能力和高球度等特性。
目前,市面上的的高密度、高强度陶粒支撑剂一般是破碎率为10%,视密度<3.10的产品,而更高强度和密度的陶粒支撑剂则很少,尤其是在86MPa下,破碎率<8%,视密度>3.35的高密度、高强度陶粒支撑剂基本都是国外进口,国内的高密度、高强度支撑剂的生产时添加的辅料种类较多,成分复杂,存在生产成本高、耗能严重、原料利用率低和产量少等问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的上述技术问题,本发明旨在提供一种成本低、能耗低、原料利用率高及产量大的高密度、高强度陶粒支撑剂及其制备方法。
本发明的目的是通过如下技术方案予以实现的:
一种高密度、高强度陶粒支撑剂,它由下述重量配比含量的原料组成:铝矾土熟料80~87份、硅矿石6.5~10份、锰矿石1~4份、硼砂0.5~3份、黄磷炉渣1.5~3份。
优选的,高密度、高强度陶粒支撑剂,它由下述重量配比含量的原料组成:铝矾土熟料82~85份、硅矿石7~10份、锰矿石2~4份、硼砂0.5~3份、黄磷炉渣1.5~3份。
优选的,高密度、高强度陶粒支撑剂,它由下述重量配比含量的原料组成:铝矾土熟料84份、硅矿石9份、锰矿石3份、硼砂1.5份、黄磷炉渣2.5份。
所述铝矾土熟料为Al2O3含量大于70%的生料在600~1000℃下煅烧而成。
所述煅烧后的铝矾土熟料内Al2O3含量大于83%。
一种高密度、高强度陶粒支撑剂的制备方法,该方法包括以下步骤:
A、按比例称取各原料并分别研磨成300~400目细粉;
B、将原料混合、搅拌均匀后加入旋转制粒机中制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,至原料成圆粒半成品;
C、将圆粒半成品于100℃下干燥10~24小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分;
D、将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1100~1400℃,时间为0.5~3小时;
E、烧结完成且炉温降至200~250℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。
所述步骤A中的研磨时间为16~24小时。
所述步骤B中加入的雾化磷酸为原料总重的0.5~1%。。
本发明的有益效果:
与现有技术相比,本发明改进了原料、辅料的成分及配比,特别是加入了价格低廉的硼砂和黄磷炉渣,使得生产成本降低,且磷酸能有效加强成品的圆球度,提升成品的倒流能力;同时采用低温烧结,能有效降低能耗,进一步降低生产成本。制作出的成品在52MPa下破碎率为1.55%,69MPa的破碎率为3.66%,86MPa的破碎率为7.65%,同时视密度>3.35、酸溶解度<6%、球度≥0.9,进而具有抗压强度高、视密度高、圆球度好、生产成本低等优点。
具体实施方式
实施例1:
以重量份计,取铝矾土熟料85份、硅矿石10份、锰矿石4份、硼砂3份、黄磷炉渣3份。分别研磨成300目细粉,混合、搅拌后将细粉原料送入旋转制粒机内制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,磷酸为原料总重的1%,至原料成圆粒半成品,将将圆粒半成品于100℃下干燥24小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分,要求过筛率大于80%,将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1400℃,时间为0.5小时;烧结完成且炉温降至250℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。
实施例2:
以重量份计,取铝矾土熟料86份、硅矿石8份、锰矿石2份、硼砂2.5份、黄磷炉渣2.5份。分别研磨成320目细粉,混合、搅拌后将细粉原料送入旋转制粒机内制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,磷酸为原料总重的0.8%,至原料成圆粒半成品,将将圆粒半成品于100℃下干燥20小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分,要求过筛率大于80%,将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1250℃,时间为1小时;烧结完成且炉温降至240℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。
实施例3:
以重量份计,取铝矾土熟料83份、硅矿石9份、锰矿石4份、硼砂2.5份、黄磷炉渣2份。分别研磨成360目细粉,混合、搅拌后将细粉原料送入旋转制粒机内制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,磷酸为原料总重的0.6%,至原料成圆粒半成品,将将圆粒半成品于100℃下干燥18小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分,要求过筛率大于80%,将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1300℃,时间为0.5小时;烧结完成且炉温降至250℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。
实施例4:
以重量份计,取铝矾土熟料84份、硅矿石8份、锰矿石3份、硼砂1.5份、黄磷炉渣2份。分别研磨成380目细粉,混合、搅拌后将细粉原料送入旋转制粒机内制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,磷酸为原料总重的0.7%,至原料成圆粒半成品,将将圆粒半成品于100℃下干燥17小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分,要求过筛率大于80%,将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1120℃,时间为2小时;烧结完成且炉温降至220℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。
实施例5:
以重量份计,取铝矾土熟料87份、硅矿石8份、锰矿石3份、硼砂2.5份、黄磷炉渣2份。分别研磨成400目细粉,混合、搅拌后将细粉原料送入旋转制粒机内制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,磷酸为原料总重的0.5%,至原料成圆粒半成品,将将圆粒半成品于100℃下干燥20小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分,要求过筛率大于80%,将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1100℃,时间为3小时;烧结完成且炉温降至200℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。

Claims (7)

1.一种高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:由下述重量配比含量的原料组成:铝矾土熟料80~87份、硅矿石6.5~10份、锰矿石1~4份、硼砂0.5~3份、黄磷炉渣1.5~3份;
所述高密度、高强度陶粒支撑剂的制备方法,包括以下步骤:
A、按比例称取各原料并分别研磨成300~400目细粉;
B、将原料混合、搅拌均匀后加入旋转制粒机中制粒,同时加雾化的磷酸和水汽,至原料成圆粒半成品;
C、将圆粒半成品于100℃下干燥10~24小时后得干燥颗粒,过18~35目筛筛分;
D、将筛分后的干燥颗粒在回转炉中高温烧结,烧结温度1100~1400℃,时间为0.5~3小时;
E、烧结完成且炉温降至200~250℃后出炉,自然冷却至室温,过20~40目筛筛分后即得成品。
2.根据权利要求1所述的高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:由下述重量配比含量的原料组成:铝矾土熟料82~85份、硅矿石7~10份、锰矿石2~4份、硼砂0.5~3份、黄磷炉渣1.5~3份。
3.根据权利要求1所述的高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:由下述重量配比含量的原料组成:铝矾土熟料84份、硅矿石9份、锰矿石3份、硼砂1.5份、黄磷炉渣2.5份。
4.根据权利要求1-3任一项所述的高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:所述铝矾土熟料为Al2O3含量大于70%的生料在600~1000℃下煅烧而成。
5.根据权利要求4所述的高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:所述煅烧后的铝矾土熟料内Al2O3含量大于83%。
6.根据权利要求1所述的高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:所述步骤A中的研磨时间为16~24小时。
7.根据权利要求1所述的高密度、高强度陶粒支撑剂,其特征在于:所述步骤B中加入的雾化磷酸为原料总重的0.5~1%。
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