CN106190095A - 一种低密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法 - 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制备方法，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92~98、锰粉3~5、铁粉1~3和长青石1~2；所述的低密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，具体步骤如下：称取各原料，分别磨成细粉，过300目筛，混合搅拌均匀，加入制粒机中制粒，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1250～1300℃，窑尾温度290～310℃，6～7h后出窑，得到成品。本发明方法制备的低密度高强度陶粒支撑剂不仅具有密度低、强度高，耐酸腐蚀性和抗破碎性好的优点，而且所需原料较少，原料易得，生产工艺简化，投资少，成本低，易于推广实施。

Description

一种低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、天然气开采压裂工艺用材料，尤其涉及一种低密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法。
背景技术
陶粒支撑剂又叫石油压裂支撑剂。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高导流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。。
目前常用的支撑剂主要有石英砂、铝钒土陶粒砂及树脂包覆的复合颗粒等。由于石英砂成本低，同时密度较低易于泵送，被大量使用，但石英砂强底低、球度差，降低裂缝导流能力，不适用于闭合压力高的深井。树脂包覆石英砂的复合颗粒，球度有改善，耐腐蚀性比较强，导流能力也较好，但产品保持期短，造价过高，在成本至上的今天推广不易，而采用铝钒土陶粒工艺的陶粒支撑剂，密度高，球度好，耐腐蚀，耐高温，耐高压，同时成本可以得到较好的控制，因此越来越广泛的被油气田所采用。实践证明，使用陶粒石油支撑剂压裂的油井可提高产量30-50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。
陶粒石油支撑剂的主要原材料是铝钒土，而我国是铝土矿富集国家，铝土矿分布高度集中，山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)，其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。中国公司制造的陶粒支撑剂以其良好的支撑能力，逐渐取代常规支撑剂砂子，进入美国市场。迄今，中国制造的陶粒支撑剂已占据整个北美陶粒支撑剂市场13%的份额，平均每年的业务总量达30亿美元。
发明内容
本发明的目的是提供一种低密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法，该方法制备的低密度高强度陶粒支撑剂密度低、强度高、抗破碎性好。
为了达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
本发明提供一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92~98、锰粉3~5、铁粉1~3和长青石1~2。
根据上述的低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料93~95、锰粉3~4、铁粉1~2和长青石1~1.5。
根据上述的低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料94、锰粉3、铁粉2和长青石1。
所述的低密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，具体步骤如下：称取各原料，分别磨成细粉，过300目筛，混合搅拌均匀，加入制粒机中制粒，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1250～1300℃，窑尾温度290～310℃，6～7h后出窑，得到成品。
与现有技术相比，本发明的有益效果:
1.本发明得到的陶粒支撑剂体积密度为1.55 g/cm3，视密度为2.93 g/cm3，绝对密度为2.98g/cm3，破碎率12.5k（86MPa）3.6%，破碎率15k（103MPa）5.8%，圆度0.86，球度0.84，浊度66，酸溶解度（12:3盐酸氟化氢铵溶液）5.4%，平均直径178μm。
2.本发明所述的低密度高强度陶粒支撑剂与现有的产品相比，不仅具有高度低、强度高，耐酸腐蚀性和抗破碎性好的优点，而且所需原料较少，原料易得，生产工艺简化，投资少，成本低，易于推广实施。
具体实施方式：
以下结合实施例对本发明进一步的描述，但并不限制本发明的内容。以下所用原料均为市售。
实施例1
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92~98、锰粉3~5、铁粉1~3和长青石1~2。
所述的低密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，具体步骤如下：称取各原料，分别磨成细粉，过300目筛，混合搅拌均匀，加入制粒机中制粒，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1250～1300℃，窑尾温度290～310℃，6～7h后出窑，得到成品。
实施例2
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92、锰粉3.5、铁粉1.2和长青石1.5。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例3
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料94.5、锰粉4.6、铁粉1.7和长青石1.2。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例4
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料97.5、锰粉4.5、铁粉2.6和长青石1.2。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例5
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料98、锰粉5、铁粉2.6和长青石1.9。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例6
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料96.8、锰粉3.8、铁粉1.9和长青石1.5。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例7
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92.5、锰粉3.6、铁粉2.9和长青石1.3。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例8
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料95、锰粉3.6、铁粉1.8和长青石1.6。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例9
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92、锰粉3.1、铁粉2.5和长青石1.9。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例10
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料97、锰粉4.2、铁粉2.6和长青石1.6。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例11
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料97、锰粉4.5、铁粉3和长青石2。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例12
一种低密度高强度陶粒支撑剂，由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料93、锰粉3.6、铁粉1.8和长青石1.8。
本实施例的制备方法与实施例1相同。
实施例2~12采用本领域常规的制备方法得到的产品经中国石油勘探开发研究院廊坊分院油气藏改造实验中心检测，本发明得到的低密度高强度陶粒支撑剂体积密度为1.55 g/cm3，视密度为2.93 g/cm3，绝对密度为2.98g/cm3，破碎率12.5k（86MPa）3.6%，破碎率15k（103MPa）5.8%，圆度0.86，球度0.84，浊度66，酸溶解度（12:3盐酸氟化氢铵溶液）5.4%，平均直径178μm。

Claims (4)

1.一种低密度高强度陶粒支撑剂，其特征在于由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料92~98、锰粉3~5、铁粉1~3和长青石1~2。
2.根据权利要求1所述的低密度高强度陶粒支撑剂，其特征在于由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料93~95、锰粉3~4、铁粉1~2和长青石1~1.5。
3.根据权利要求1所述的低密度高强度陶粒支撑剂，其特征在于由以下重量份原料制备而成：铝矾土生料94、锰粉3、铁粉2和长青石1。
4.根据权利要求1所述的低密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于具体步骤如下：称取各原料，分别磨成细粉，过300目筛，混合搅拌均匀，加入制粒机中制粒，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1250～1300℃，窑尾温度290～310℃，6～7h后出窑，得到成品。
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