專利名稱：高強度陶粒支撐劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種油、氣井壓裂工藝用的固體支撐劑，特別是涉及一種高強度陶粒 支撐劑及其生產(chǎn)方法。
背景技術(shù)：
開發(fā)深層油、氣井，提高其產(chǎn)量，壓裂工藝被廣泛采用。為確保地下深層壓裂縫的 有效撐開，必需選用合適的支撐劑。支撐劑可增加地層的導(dǎo)流能力，提高油或氣的產(chǎn)量，是 壓裂工藝應(yīng)用好壞的一個重要因素。燒結(jié)陶粒由于強度高、圓球度好，是人們優(yōu)先選擇的壓 裂支撐劑。我國石油行業(yè)一般把承壓能力69MPa、86MPa的支撐劑稱為高強度陶粒支撐劑， 其中以鋁礬土為主要原料，配合其他無機物料制造的陶粒支撐劑較為常用。申請?zhí)枮?00410010272. 6、發(fā)明名稱為高強度陶粒支撐劑及其制備方法的 專利申請公開了一種高強度陶粒支撐劑及其制備方法，其原料組成為Al20374-80 %、 Si025 . 5-10 . 5%,Fe2034-9%,Ti022 . 5-3 . 5%，其他輔料0_3%。上述原料攪拌均勻后成混合 粉，經(jīng)水氣霧化滾動成球，再經(jīng)高溫燒結(jié)而成。該產(chǎn)品具有較高的抗酸腐蝕性，可有效地支 撐壓裂裂縫，提高產(chǎn)油率。但是該支撐劑的承壓能力僅能達到69MPa，承壓能力較低，產(chǎn)品質(zhì) 量也不穩(wěn)定，不能滿足現(xiàn)有油、氣井壓裂用固體支撐劑的性能要求。因此，通過技術(shù)創(chuàng)新提 高產(chǎn)品的性能質(zhì)量已刻不容緩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于提供一種高強度的陶粒支撐劑，還提供了該支撐 劑的生產(chǎn)方法。本發(fā)明的技術(shù)方案一種陶粒支撐劑由下述重量百分比含量的原料組成鋁礬土生料80 90%、重晶 石2 10%、明礬0. 1 0.6%、氧化鐵4 10%、錳礦石粉3 8%。所述的陶粒支撐劑優(yōu)選組成鋁礬土生料85 88%、重晶石3 6%、明礬0. 3 0. 5%、氧化鐵5 8%、錳礦石粉3 5%。所述鋁礬土生料中含Al20385-90% ；所述錳礦石粉中含Mn0245 50%、Si0230 40%。一種所述陶粒支撐劑的生產(chǎn)方法，稱取各原料，分別磨成細粉，過320目篩，將原 料混合攪拌均勻，加入旋轉(zhuǎn)制粒機中制粒，同時加霧化水氣，至混合料形成圓粒半成品；將 圓粒半成品在回轉(zhuǎn)窯中燒制，燒制時窯頭溫度1350 1400°C，窯尾溫度300 320°C，燒制 6 8h后出窯，即得到所述陶粒支撐劑。所述圓粒半成品的粒度為18目 30目。所述成品出窯后，降溫至30°C以下，過20 40目篩篩分；所述燒制時窯頭溫度 1360 1380 。本發(fā)明部分原材料的性能要求(其中數(shù)值以重量百分比表示，％ )
本發(fā)明的積極有益效果(1)以往制作的陶粒支撐劑一般采用低熔物做礦化劑，在高溫下形成各種晶相的 混合體，導(dǎo)致陶粒支撐劑的強度較低。本發(fā)明精選原料，各成分配伍合理，通過加入重晶石、 明礬和氧化鐵，經(jīng)錳礦石粉催化，使陶粒支撐劑在高溫下形成更多的莫來石相和部分剛玉 相，大大提高了陶粒支撐劑的耐壓強度。各成分作用如下鋁礬土生料主要作用是使制得的半成品在1350-1400°C的高溫下，其中的Al2O3 和SiO2發(fā)生反應(yīng)，形成大量的莫來石相與少量剛玉相，從而起到骨架支撐作用，使陶粒具有 較高的耐壓強度。重晶石在高溫下能增加陶粒的體密度和視密度，從而達到高密度、高強 度的效果。氧化鐵主要起催化劑作用，使耐火度較高的鋁礬土生料在較低的溫度下形成固 熔體。明礬起助燒劑作用，使生鋁礬土在高溫下形成剛玉相和莫來石相，使生鋁礬土燒 結(jié)更充分。錳礦石粉主要起催化劑和著色劑作用，MnO2在高溫下形成大量的玻璃固熔體， 使Al2O3形成大量的莫來石相。(2)本發(fā)明產(chǎn)品在壓力69MPa、86MPa、IOOMPa下的破碎率分別低于3· 5%、6· 5%、 9.5%,其強度高于其它同類產(chǎn)品，表面光潔度較高，有效提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了石油壓裂 成本。產(chǎn)品的性能指標見表3、表4。(3)本發(fā)明所需原料較少，并且原料易得，生產(chǎn)工藝簡化，投資少，成本低，易于推 廣實施。
具體實施例方式實施例1 高強度陶粒支撐劑及其生產(chǎn)方法原料組成見表1，以重量百分比計，即鋁礬土生料80%、重晶石6%、明礬0. 1%、氧 化鐵9. 9%、錳礦石粉4%。原料性能要求見技術(shù)方案部分。稱取各原料，分別磨成細粉，過320目篩，過篩率大于98. 5%，將原料混合攪拌均 勻，在制粒機單向勻速轉(zhuǎn)動下，混合料連續(xù)均勻加入制粒機，同時加霧化水氣，至混合料形 成大小不一的圓粒；過18 30目篩，要求過篩率大于80%以上，然后再轉(zhuǎn)動10-15分鐘， 過18 30目篩后得到半成品；將半成品提入料倉，經(jīng)傳送帶送入回轉(zhuǎn)窯中燒制，按窯體每 轉(zhuǎn)一圈4 6分鐘的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動，窯頭溫度1350 1400°C，窯尾溫度300 320°C，燒制6 8h后出窯；經(jīng)活水噴淋式滾動冷卻桶冷卻10-15分鐘，降溫至30°C以下，過20 40目篩后 得到成品。實施例2 原料組成見表1，生產(chǎn)方法和實施例1基本相同，不同之處在于將半成品在回轉(zhuǎn)窯中燒制時，窯頭溫度1350 1360°C，窯尾溫度310 320°C，燒 制6h后出窯得到成品。實施例3 原料組成見表1，生產(chǎn)方法和實施例1基本相同，不同之處在于
將半成品在回轉(zhuǎn)窯中燒制時，窯頭溫度1380 1400°C，窯尾溫度300 310°C，燒 制7h后出窯得到成品。實施例4 原料組成見表1，生產(chǎn)方法和實施例1基本相同，不同之處在于將半成品在回轉(zhuǎn)窯中燒制時，窯頭溫度1360 1380°C，窯尾溫度300 310°C，燒 制7. 5h后出窯得到成品。實施例5 10 原料配方見表1，生產(chǎn)方法同實施例1，不再重述。實施例11 20 原料配方見表2，生產(chǎn)方法同實施例2，不再重述。表 1 表 2
表3 實施例1 10中產(chǎn)品的性能指標 表4 本發(fā)明產(chǎn)品的性能指標均符合下表。
權(quán)利要求
一種陶粒支撐劑，其特征在于由下述重量百分比含量的原料組成，鋁礬土生料80～90％、重晶石2～10％、明礬0.1～0.6％、氧化鐵4～10％、錳礦石粉3～8％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的陶粒支撐劑，其特征在于其中鋁礬土生料85 88%、重晶 石3 6%、明礬0. 3 0. 5%、氧化鐵5 8%、錳礦石粉3 5%。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶粒支撐劑，其特征在于所述鋁礬土生料中含Al2O3 85-90%。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的陶粒支撐劑，其特征在于所述錳礦石粉中含MnO245 50%, SiO2 30 40%。
5.一種權(quán)利要求1所述陶粒支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征在于稱取各原料，分別磨成細 粉，過320目篩，將原料混合攪拌均勻，加入旋轉(zhuǎn)制粒機中制粒，同時加霧化水氣，至混合料 形成圓粒半成品；將圓粒半成品在回轉(zhuǎn)窯中燒制，燒制時窯頭溫度1350 1400°C，窯尾溫 度300 320°C，燒制6 8h后出窯，即得到所述陶粒支撐劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述陶粒支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述圓粒半成品的粒度 為18目 30目。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述陶粒支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述成品出窯后，降溫至 30°C以下，過20 40目篩篩分。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述陶粒支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征在于所述燒制時窯頭溫度 1360 1380 。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高強度陶粒支撐劑及其生產(chǎn)方法，其原料組成為鋁礬土生料80～90％、重晶石2～10％、明礬0.1～0.6％、氧化鐵4～10％、錳礦石粉3～8％。本發(fā)明精選原料，各成分配伍合理，通過加入重晶石、明礬和氧化鐵，經(jīng)錳礦石粉催化，使陶粒支撐劑在高溫下形成更多的莫來石相和部分剛玉相，大大提高了陶粒支撐劑的耐壓強度。本發(fā)明產(chǎn)品在壓力69MPa、86MPa、100MPa下的破碎率分別低于3.5％、6.5％、9.5％，表面光潔度較高，有效地提高了產(chǎn)品質(zhì)量，降低了石油壓裂成本。本發(fā)明所需原料較少，并且原料易得，生產(chǎn)工藝簡化，投資少，成本低，易于推廣實施。
文檔編號C04B35/10GK101914374SQ20101023137
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月20日
發(fā)明者張建軍, 張玉明 申請人:鄭州德賽爾陶粒有限公司