CN111303859A - 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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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，涉及陶粒支撑剂技术领域，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分:铝土矿组分70‑130份和添加剂组分0.3‑12份；所述的铝土矿组分为如下重量份数的原料组分中的多种：轻烧高铁铝矾土熟料60‑90份、铝土矿5‑10份、轻烧铝土矿5‑30份；所述的添加剂组分为如下重量份数的原料组分中的多种：石灰石0.1‑5份、白云石0.1‑5份、玉米淀粉0.1‑2份。本发明提供的制备方法制得的高密度高强度陶粒支撑剂抗压强度等级103Mpa，由于其抗压强度高，可用于井深大于6000米的油气资源的开采；体积密度大于1.90g/cm3，圆球度好；本发明提供的制备方法中烧结温度在1250‑1350℃，烧结温度低，节能效果明显，生产成本低。
Description
技术领域
本发明涉及陶粒支撑剂技术领域，具体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
压裂支撑剂是石油、天然气开采过程中，使用的水力压裂技术的必备物资，陶粒支撑剂是压裂支撑剂的一种。
目前，国内陶粒支撑剂多由粘土、煤矸石、高岭土、铝矾土等铝硅系原材料为原料，通过磨粉、造粒、干燥、烧成、筛分等主要生产工序制造而成。其主要技术粒度规格有12-16目、12-18目、16-20目、16-30目、20-40目、30-50目、40-70目、70-140目等。其主要的矿物结构为莫来石，玻璃相及少量刚玉相。由于原材料体系和制备方法的限制，现有的陶粒支撑剂多为低密度、中密度的产品，体密一般低于1.90g/cm3，抗压强度等级在86Mpa及以下，无法满足深井6000米以上油气开采的需求。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种高密度高强度陶粒支撑剂及其制备方法，本发明提供的高密度高强度陶粒支撑剂与现有技术相比，大幅度提高了产品质量，提高了产品抗压等级，可用于井深大于6000米的油气资源的开采，填补了国内高密度高强度陶粒支撑剂的空白。本发明提供的制备方法中烧结温度在1250-1350℃，相比现有技术中1400℃以上的烧成温度，节能效果明显。
具体地，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：铝土矿组分70-130份和添加剂组分0.3-12份；所述的铝土矿组分为如下重量份数的原料组分中的多种：轻烧高铁铝矾土熟料60-90份、铝土矿5-10份、轻烧铝土矿5-30份；所述的添加剂组分为如下重量份数的原料组分中的多种：石灰石0.1-5份、白云石0.1-5份、玉米淀粉0.1-2份。
优选地，所述的轻烧高铁铝矾土熟料中Al2O3的重量含量≥35％，Fe2O3的重量含量≥10％；所述的铝土矿中Al2O3的重量含量≥74％。
优选地，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分:轻烧高铁铝矾土熟料81份、铝土矿5份、轻烧铝土矿10份、白云石3份、石灰石1份、玉米淀粉0.3份。
优选地，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分:轻烧高铁铝矾土熟料68份、轻烧铝土矿30份、白云石2份、玉米淀粉0.3份。
优选地，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分:轻烧高铁铝矾土熟料65份、铝土矿15份，轻烧铝土矿18份、白云石2份、玉米淀粉0.3份。
上述的高密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，所述的制备方法，步骤如下：S1.将铝土矿组分进行轻烧，脱水备用；S2.将铝土矿组分和添加剂组分混合均匀，并研磨成细粉，将细粉加入旋转制粒机中旋转，同时喷入雾化的水汽进行制粒；S3.将步骤S2中制得的产物在100℃下干燥2小时，过18/35目筛网进行筛分，制得半成品颗粒；S4.将步骤S3中制得的半成品颗粒置于电阻炉中进行烧结，自然降温至200-250℃，出炉，自然冷却至室温，过20/40目筛网进行筛分，制得高密度高强度陶粒支撑剂。
其中，所述的18/35目筛网，筛网上层为18目,下层为35目；所述的20/40目筛网，筛网上层为20目,下层为40目。
步骤S1中，所述的轻烧为轻烧至1000℃，保温2个小时。
步骤S2中，所述的细粉的尺寸为500目，通过率95％。
步骤S4中，所述的烧结为1250-1350℃烧结1-3小时。
本发明的有益效果体现在：
(1)本发明提供的制备方法制得的高密度高强度陶粒支撑剂抗压强度等级103Mpa，由于其抗压强度高，可用于井深大于6000米的油气资源的开采；体积密度大于1.90g/cm3，圆球度好。
(2)本发明提供的制备方法中烧结温度在1250-1350℃，烧结温度低，节能效果明显，生产成本低。
具体实施方式
下面将对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
一种高密度高强度陶粒支撑剂，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：轻烧高铁铝矾土熟料81份、铝土矿5份、轻烧铝土矿10份、白云石3份、石灰石1份、玉米淀粉0.3份。
上述的高密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，步骤如下：
S1.将铝土矿组分进行轻烧，脱水备用。
S2.将铝土矿组分和添加剂组分混合均匀，并研磨成细粉，将细粉加入旋转制粒机中旋转，同时喷入雾化的水汽进行制粒；
S3.将步骤S2中制得的产物在100℃下干燥2小时，过18/35目筛网进行筛分，制得半成品颗粒；
S4.将步骤S3中制得的半成品颗粒置于电阻炉中进行烧结，自然降温至200℃-250℃，出炉，自然冷却至室温，过20/40目筛网进行筛分，制得高密度高强度陶粒支撑剂。
步骤S1中，所述的轻烧为轻烧至1000℃，保温2个小时。
步骤S2中，所述的细粉的尺寸为500目，通过率95％。
步骤S4中，所述的烧结为1330℃烧结2小时。
实施例2
一种高密度高强度陶粒支撑剂，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：轻烧高铁铝矾土熟料68份、轻烧铝土矿30份、白云石2份、玉米淀粉0.3份。
上述的高密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，步骤如下：
S1.将铝土矿组分进行轻烧，脱水备用。
S2.将铝土矿组分和添加剂组分混合均匀，并研磨成细粉，将细粉加入旋转制粒机中旋转，同时喷入雾化的水汽进行制粒；
S3.将步骤S2中制得的产物在100℃下干燥2小时，过18/35目筛网进行筛分，制得半成品颗粒；
S4.将步骤S3中制得的半成品颗粒置于电阻炉中进行烧结，自然降温至200-250℃，出炉，自然冷却至室温，过20/40目筛网进行筛分，制得高密度高强度陶粒支撑剂。
步骤S1中，所述的轻烧为轻烧至1000℃，保温2个小时。
步骤S2中，所述的细粉的尺寸为500目，通过率95％。
步骤S4中，所述的烧结为1330℃烧结2小时。
实施例3
一种高密度高强度陶粒支撑剂，所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：轻烧高铁铝矾土熟料65份、铝土矿15份，轻烧铝土矿18份、白云石2份、玉米淀粉0.3份。
上述的高密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，步骤如下：
S1.将铝土矿组分进行轻烧，脱水备用。
S2.将铝土矿组分和添加剂组分混合均匀，并研磨成细粉，将细粉加入旋转制粒机中旋转，同时喷入雾化的水汽进行制粒；
S3.将步骤S2中制得的产物在100℃下干燥2小时，过18/35目筛网进行筛分，制得半成品颗粒；
S4.将步骤S3中制得的半成品颗粒置于电阻炉中进行烧结，自然降温至200-250℃，出炉，自然冷却至室温，过20/40目筛网进行筛分，制得高密度高强度陶粒支撑剂。
步骤S1中，所述的轻烧为轻烧至1000℃，保温2个小时。
步骤S2中，所述的细粉的尺寸为500目，通过率95％。
步骤S4中，所述的烧结为1330℃烧结2小时。
试验例
将实施例1-3制得的高密度高强度陶粒支撑剂进行体积密度和破碎率测试，数据见表1。
测试标准：SY/T5108-2014。
表1
| 测试项目 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 |
| 体积密度(g/cm<sup>3</sup>) | 1.98 | 2.02 | 1.97 |
| 103Mpa破碎率(％) | 8.6 | 7.8 | 9.8 |
从表1的数据可以看出，本发明提供的制备方法制得的高密度高强度陶粒支撑剂体积密度大于1.90g/cm3，抗压强度等级103Mpa，其抗压强度等级高，能够满足超低渗透、深井油气的开采。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。
Claims (9)
1.一种高密度高强度陶粒支撑剂，其特征在于：所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：铝土矿组分70-130份和添加剂组分0.3-12份；所述的铝土矿组分为如下重量份数的原料组分中的多种：轻烧高铁铝矾土熟料60-90份、铝土矿5-10份、轻烧铝土矿5-30份；所述的添加剂组分为如下重量份数的原料组分中的多种：石灰石0.1-5份、白云石0.1-5份、玉米淀粉0.1-2份。
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：所述的轻烧高铁铝矾土熟料中Al2O3的重量含量≥35％，Fe2O3的重量含量≥10％；所述的铝土矿中Al2O3的重量含量≥74％。
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：所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：轻烧高铁铝矾土熟料81份、铝土矿5份、轻烧铝土矿10份、白云石3份、石灰石1份、玉米淀粉0.3份。
4.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：所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：轻烧高铁铝矾土熟料68份、轻烧铝土矿30份、白云石2份、玉米淀粉0.3份。
5.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：所述的高密度高强度陶粒支撑剂，包括如下重量份数的原料组分：轻烧高铁铝矾土熟料65份、铝土矿15份，轻烧铝土矿18份、白云石2份、玉米淀粉0.3份。
6.权利要求1-5任意一项所述的高密度高强度陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于：所述的制备方法，步骤如下：S1.将铝土矿组分进行轻烧，脱水备用；S2.将铝土矿组分和添加剂组分混合均匀，并研磨成细粉，将细粉加入旋转制粒机中旋转，同时喷入雾化的水汽进行制粒；S3.将步骤S2中制得的产物在100℃下干燥2小时，过18/35目筛网进行筛分，制得半成品颗粒；S4.将步骤S3中制得的半成品颗粒置于电阻炉中进行烧结，自然降温至200-250℃，出炉，自然冷却至室温，过20/40目筛网进行筛分，制得高密度高强度陶粒支撑剂。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S1中，所述的轻烧为轻烧至1000℃，保温2个小时。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S2中，所述的细粉的尺寸为500目，通过率95％。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：步骤S4中，所述的烧结为1250-1350℃烧结1-3小时。
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