CN114133923A - 添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂及其制备方法，所述陶粒支撑剂包括以下按重量份组成的原料：低品位铝矾土生料70‑80份、镁渣10‑15份、膨润土5‑10份、塑性无机材料1‑3份、碳酸盐矿物2‑3份；所述陶粒支撑剂的体积密度＜1.4g/cm³，52MPa闭合压力下破碎率≤2.0％，69MPa闭合压力下破碎率≤4.0％，86MPa闭合压力下破碎率≤6.0％。本发明的陶粒支撑剂采用低品位铝矾土作为主要原料，原材料成本大幅降低；采用工业废弃物镁渣作为辅助材料，一方面降低了对辅助材料的高要求标准，另一方面也能将工业废弃物实现重复利用；采用塑性无机材料，能有效提高支撑剂的耐磨性；采用碳酸盐矿物，能够有效提高支撑剂的硬度、耐磨性和光泽度。

Description

添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及石油压裂支撑剂制备技术领域，尤其涉及一种添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

陶粒支撑剂是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的抗压强度，主要用于油气田井下水力压裂作业中，起支撑裂缝、提高油气导流率的作用，以增加油气产量，属于环保产品。水力压裂效果的成败，有效期的长短主要取决于支撑剂的质量。

目前的支撑剂主要有三类：陶粒，石英砂和树脂包砂。石英砂强度低并且破裂后的碎屑会堵塞裂缝，降低导流率，不能满足深井开采的要求；各种树脂包砂解决了石英砂强度低的难题，但生产成本高，工艺复杂；烧结陶粒因强度高、化学稳定性好、优越的性价比已被越来越多的油田广泛采用。

目前的石油压裂陶粒支撑剂生产普遍以高品位铝矾土为主要原料，辅以一种或几种金属氧化物做矿化剂，如氧化锰、氧化钙、氧化铁、氧化镁、锆英石等。这种传统的制备工艺生产成本高，制备过程中能耗高，且选用优质的原材料消耗限制了压裂支撑剂的进一步发展。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种以低品位铝矾土为主要原料，辅以工业工业废弃物镁渣作为辅料并添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的制备方法，降低了生产成本，降低了对原材料的高要求，提高了资源的利用率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

提供一种添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂，包括以下按重量份组成的原料：

低品位铝矾土生料70-80份、镁渣10-15份、膨润土5-10份、塑性无机材料1-3份、碳酸盐矿物2-3份；

本发明所制得的所述陶粒支撑剂的体积密度＜1.4g/cm³，52MPa闭合压力下破碎率≤2.0％，69MPa闭合压力下破碎率≤4.0％，86MPa闭合压力下破碎率≤6.0％。

在本发明提供的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的一种较佳实施例中，所述镁渣采用工业废弃物镁渣。

在本发明提供的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的一种较佳实施例中，所述塑性无机材料采用钾长石、钠长石中的至少一种。

在本发明提供的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的一种较佳实施例中，所述碳酸盐矿物采用白云石、方解石中的至少一种。

在本发明提供的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的一种较佳实施例中，所述低品位铝矾土生料中的氧化铝含量为40％-50％。

本发明还提供上述任一所述实施例中的所述添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的制备方法，至少包括以下步骤：

步骤一，以低品位铝矾土生料为主要原料，镁渣为辅助材料，碳酸盐矿物和塑性无机材料为添加剂以及膨润土，按原材料所占重量份进行配料，其中：低品位铝矾土生料70-80份、镁渣10-15份、膨润土5-10份、塑性无机材料1-3份、碳酸盐矿物2-3份；

步骤二，将配好的原料混合后送入球磨机研磨，研磨细度不低于800目；

步骤三，将步骤二研磨后的物料送入制粒机中，并加入8％-9％的雾化水造粒，得到球状生坯；

步骤四，将步骤三中的生坯干燥后送入回转窑煅烧，煅烧升温至1200℃-1350℃，保温0.5h-1.0h，冷却后筛分，得到高强度陶粒支撑剂。

与现有技术相比，本发明提供的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂及其制备方法的有益效果是：本申请的陶粒支撑剂采用低品位铝矾土作为主要原料，相比于高位的铝矾土，原材料成本大幅降低；采用工业废弃物镁渣作为辅助材料，能利用镁渣中的CaO在高温下形成液相，有利于促进煅烧，降低煅烧温度，提高陶粒的致密度，一方面降低了对辅助材料的高要求标准，另一方面也能将工业废弃物实现重复利用，使废弃物产生效益；所述塑性无机材料的使用，能有效提高陶粒支撑剂的耐磨性；所述碳酸盐矿物的使用，能够有效提高陶粒支撑剂的硬度、耐磨性和光泽度。

具体实施方式

下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

本实施例提供一种添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一，以低品位铝矾土生料为主要原料，镁渣为辅助材料，碳酸盐矿物和塑性无机材料为添加剂以及膨润土，按原材料所占重量份进行配料，各原材料的重量份配比如下：

低品位铝矾土生料70-80份、镁渣10-15份、膨润土5-10份、塑性无机材料1-3份、碳酸盐矿物2-3份；

步骤二，将配好的原料混合后送入球磨机研磨，研磨细度不低于800目；

步骤三，将步骤二研磨后的物料送入制粒机中，并加入8％-9％的雾化水造粒，得到球状生坯；

步骤四，将步骤三中的生坯干燥后送入回转窑煅烧，煅烧升温至1200℃-1350℃，保温0.5h-1.0h，冷却后筛分，得到高强度陶粒支撑剂。

优选的，本实施例的选择氧化铝含量为40％-50％的低品位铝矾土生料；选择工业废弃物镁渣作为辅助材料，利用镁渣中CaO在高温下能形成液相，有利于促进锻烧，降低锻烧温度，提高陶粒的致密度；塑性无机材料采用钾长石、钠长石中的至少一种，其优点在于：能够提高陶粒的耐磨性；碳酸盐矿物采用白云石、方解石中的至少一种，其优点在于：能够提高陶粒的硬度、耐磨性和光泽度。

本实施例的煅烧工序中，优选煅烧温度为1280℃，以该工艺条件下制备的陶粒支撑剂的性能符合SY/T5108-2014的标准，其体积密度＜1.4g/cm³，52MPa闭合压力下破碎率≤2.0％，69MPa闭合压力下破碎率≤4.0％，86MPa闭合压力下破碎率≤6.0％。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂，其特征在于：包括以下按重量份组成的原料：

低品位铝矾土生料70-80份、镁渣10-15份、膨润土5-10份、塑性无机材料1-3份、碳酸盐矿物2-3份；

所述陶粒支撑剂的体积密度＜1.4g/cm³，52MPa闭合压力下破碎率≤2.0％，69MPa闭合压力下破碎率≤4.0％，86MPa闭合压力下破碎率≤6.0％。

2.根据权利要求1所述的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂，其特征在于：所述镁渣采用工业废弃物镁渣。

3.根据权利要求1所述的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂，其特征在于：所述塑性无机材料采用钾长石、钠长石中的至少一种。

4.根据权利要求1所述的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂，其特征在于：所述碳酸盐矿物采用白云石、方解石中的至少一种。

5.根据权利要求1所述的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂，其特征在于：所述低品位铝矾土生料中的氧化铝含量为40％-50％。

6.根据权利要求1～5任一所述的添加有塑性无机材料的陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法至少包括以下步骤：

步骤一，以低品位铝矾土生料为主要原料，镁渣为辅助材料，碳酸盐矿物和塑性无机材料为添加剂以及膨润土，按原材料所占重量份进行配料，其中：低品位铝矾土生料70-80份、镁渣10-15份、膨润土5-10份、塑性无机材料1-3份、碳酸盐矿物2-3份；

步骤二，将配好的原料混合后送入球磨机研磨，研磨细度不低于800目；

步骤三，将步骤二研磨后的物料送入制粒机中，并加入8％-9％的雾化水造粒，得到球状生坯；

步骤四，将步骤三中的生坯干燥后送入回转窑煅烧，煅烧升温至1200℃-1350℃，保温0.5h-1.0h，冷却后筛分，得到高强度陶粒支撑剂。