CN103666442B - 低密高强陶粒支撑剂及其制备方法 - Google Patents

低密高强陶粒支撑剂及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种低密高强陶粒支撑剂及其制备方法，原料组成及其质量份数为：低铝矾土5‐9份；粘土3‐7份；膨润土0.1‐0.2份；磁铁矿0.1‐0.5份；钾长石0.1‐0.2份；添加剂0‐1份。制备方法为将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石进行预处理后，再加入添加剂和总物料30-50%wt水经过湿法球磨，得到粒度达到600-900目的浆料，将浆料干燥至水分≤5%；再加入15-25%wt的水，制成坯球；将坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂。本发明充分利用低铝矾土和硅石等矿产资源，原材料储量大，成本低；大大提高陶粒支撑剂的性能，具有低密度和视密度，高强度，满足支撑剂市场发展的需要。

Description

低密高强陶粒支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种超低密陶粒支撑剂，具体涉及一种低密高强陶粒支撑剂及其制备方法。
背景技术
陶粒支撑剂在压裂工艺技术中是不可缺少的关键材料，在石油、天然气的开发中发挥着重要的作用。随着压裂工艺技术的不断发展，对支撑剂提出了越来越高的要求，陶粒支撑剂的质量好坏直接影响到油气井的压裂工程质量，更关系到油气井压裂后所带来的增加产量和延长使用年限等好处。
传统的陶粒支撑剂一般采用铝含量较高的铝矾土生矿加入一定量的矿化剂混磨至300‐350目，采用圆盘制粒机，将水雾化后喷在混好的料粉表面随着制粒机转动做周期性抛物线滚动制成坯球，经过高温煅烧而成。所得产品密度较高，破碎率较大，需要进一步改进方可跟上压裂工艺技术的不断发展，满足市场需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种低密高强陶粒支撑剂及其制备方法，大大提高陶粒支撑剂的性能，具有低密度和视密度，高强度，成本低，满足支撑剂市场发展的需要。
本发明低密高强陶粒支撑剂，原料组成及其质量份数如下：
低铝矾土5‐9份；粘土3‐7份；膨润土0.1‐0.2份；磁铁矿0.1‐0.5份；钾长石0.1‐0.2份；添加剂0‐1份。
添加剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、CMC或PVA的一种或几种。
本发明中低铝矾土为主要原料。添加剂优选1份。
本发明低密高强陶粒支撑剂的制备方法如下：
将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石进行预处理后，再加入添加剂和总物料30-50%wt水经过湿法球磨，得到粒度达到600-900目的浆料，将浆料干燥至水分≤5%wt；再加入15-25%wt的水，制成坯球；将坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂。
低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石的预处理的步骤为：将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石的原料生矿用水清洗后经过800‐1200℃煅烧，经破碎、粉磨至粒度为80目以下。
煅烧的温度1200-1450℃.
煅烧保温时间为2-3小时。
采用轻烧处理工艺，将原料中的水分和有机杂质去除，有利于提高产品的强度；采用湿磨工艺，将原料磨得更细，同时原料在湿磨过程中充分混匀，有利于产品性能的提高和质量稳定。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明低密高强陶粒支撑剂及其制备方法，充分利用低铝矾土和硅石等矿产资源，原材料储量大，成本低；大大提高陶粒支撑剂的性能，具有低密度和视密度，高强度，满足支撑剂市场发展的需要。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的说明。
实施例1
低密高强陶粒支撑剂，原料组成及其质量份数如下：
低铝矾土（Al2O3：60%，SiO2：35%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）9份；粘土（Al2O3：40%，SiO2：50%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）3份；膨润土（Al2O3：17%，SiO2：48%、Fe2O3：1.52%、CaO：7.54%、MgO：6.79%、K2O：0.45%、Na2O：0.44%和烧失）0.2份；磁铁矿（Fe2O3：95%）0.5份；钾长石（K2O不低于10%，SiO2：71.23%，Al2O3：17%）0.1份；三聚磷酸钠1份。
低密高强陶粒支撑剂的制备方法如下：
预处理的步骤为：将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石的生矿用水清洗后经过800℃煅烧，经破碎、粉磨至粒度为80目以下。
将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石预处理后，再加入三聚磷酸钠混合后加总物料50%wt的水湿法球磨，得到粒度达到900目以下的浆料，将浆料干燥至水分≤5%wt；再加入25%wt的水，制成坯球；将制好的坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂。
其中，煅烧的温度1450℃，煅烧保温时间为3小时。
实施例2
低密高强陶粒支撑剂，原料组成及其质量份数如下：
低铝矾土（Al2O3：40%，SiO2：50%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）7份；粘土（Al2O3：30%，SiO2：65%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）5份；膨润土膨润土（Al2O3：17%，SiO2：48%、Fe2O31.52%、CaO：7.54%、MgO：6.79%、K2O：0.45%、Na2O：0.44%和烧失）0.15份；磁铁矿（Fe2O3：95%）0.1份；钾长石（K2O不低于10%，SiO2：71.23%，Al2O3：17%）0.2份；聚丙烯酸铵0.3份、柠檬酸钠0.4份。
低密高强陶粒支撑剂的制备方法如下：
预处理的步骤为：将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石生矿用水清洗后经过1000℃煅烧，经破碎、粉磨至粒度为80目以下。
将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石预处理后，再加入聚丙烯酸铵和柠檬酸钠，混合后加总物料30%wt的水湿法球磨，得到粒度达到700目以下的浆料，将浆料干燥至水分≤5%wt；再加入20%wt的水，制成坯球；将制好的坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂。
其中，煅烧的温度1300℃，煅烧保温时间为2小时。
实施例3
低密高强陶粒支撑剂，原料组成及其质量份数如下：
低铝矾土（Al2O3：45%，SiO2：40%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）5份；粘土（Al2O3：10%，SiO2：70%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）7份；膨润土膨润土（Al2O3：17%，SiO2：48%、Fe2O3：1.52%、CaO:7.54%、MgO:6.79%、K2O：0.45%、Na2O：0.44%和烧失）0.1份；磁铁矿（Fe2O3：95%）0.3份；钾长石（K2O不低于10%，SiO2：71.23%，Al2O3：17%）0.2份；三聚磷酸钠0.1份、六偏磷酸钠0.2份、碳酸钠0.2份、CMC0.3份。
低密高强陶粒支撑剂的制备方法如下：
原料预处理的步骤为：低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石用水清洗后经过1200℃煅烧，经破碎、粉磨至粒度为80目以下。
将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石预处理后，再加入三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠和CMC，混合后加总物料40%wt的水湿法球磨，得到粒度达到600目以下的浆料，将浆料干燥至水分≤5%wt；再加入20%wt的水，制成坯球；将制好的坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂。
其中，煅烧的温度1200℃，煅烧保温时间为3小时。
实施例4
低密高强陶粒支撑剂，原料组成及其质量份数如下：
低铝矾土（Al2O3：35%，SiO2：60%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）6份；粘土（Al2O3：10%，SiO2：70%，余量为Fe2O3、TiO2、CaO、MgO、K2O、Na2O和烧失）6份；膨润土膨润土（Al2O3：17%，SiO2：48%、Fe2O3：1.52%、CaO：7.54%、MgO：6.79%、K2O：0.45%、Na2O：0.44%和烧失）0.2份；磁铁矿（Fe2O3：95%）0.4份；钾长石（K2O不低于10%，SiO2：71.23%，Al2O3：17%）0.15份。
低密高强陶粒支撑剂的制备方法如下：
原料预处理的步骤为：将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石的原料生矿用水清洗后经过1100℃煅烧，经破碎、粉磨至粒度为80目以下。
将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石预处理后，再加总物料40%wt的水湿法球磨，得到粒度达到600目以下的浆料，将浆料干燥至水分≤5%wt；再加入15%wt的水，制成坯球；将制好的坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂。
其中，煅烧的温度1250℃，煅烧保温时间为2.5小时。
实施例1-4的性能检测结果如表1。
本发明的性能参数与中石油低密陶粒标准对比结果如表2。
表1实施例1-4的性能检测结果
表2本发明的性能参数与中石油低密陶粒标准对比结果

Claims (1)

1.一种低密高强陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，原料组成及其质量份数如下：
低铝矾土5-9份；粘土3-7份；膨润土0.1-0.2份；磁铁矿0.1-0.5份；钾长石0.1-0.2份；添加剂0-1份；
添加剂为聚丙烯酸钠、聚丙烯酸铵、柠檬酸钠、水玻璃、三聚磷酸钠、六偏磷酸钠、碳酸钠、CMC或PVA的一种或几种；
所述的低密高强陶粒支撑剂的制备方法，步骤如下：
将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石进行预处理后，再加入添加剂和总物料30-50%wt水经过湿法球磨，得到粒度达到600-900目的浆料，将浆料干燥至水分≤5%wt；再加入15-25%wt的水，制成坯球；将坯球煅烧，得到低密高强陶粒支撑剂；煅烧的温度1200-1450℃；煅烧保温时间为2-3小时；
低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石的预处理的步骤为：将低铝矾土、粘土、膨润土、磁铁矿和钾长石的原料生矿用水清洗后经过800-1200℃煅烧，经破碎、粉磨至粒度为80目以下。
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