專利名稱：低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油 、天然氣井壓裂工藝用的固體支撐劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
自上世紀(jì)40年代首次實(shí)施壓裂工藝后，壓裂支撐劑的性能和制備方法就一直受到人們的高度重視。支撐劑的作用在于填充壓裂時(shí)產(chǎn)生的縫隙，待外部壓力釋放后支撐縫隙，形成具有高導(dǎo)流的油氣流通通道，從而提高油氣的產(chǎn)量，延長油氣井的使用期限。目前常用的支撐劑主要包括天然石英砂和人造陶粒支撐劑，其中陶粒支撐劑憑其高抗壓強(qiáng)度、高圓度、高球度等特點(diǎn)，使之在壓裂工藝中被廣泛運(yùn)用。目前陶粒支撐劑主要采用三氧化二鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%以上的鋁土礦為主原料，并添加少量增塑劑和燒結(jié)助劑，通過隧道窯或回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)贫?。但隨著資源的開發(fā)，高品位鋁土礦資源日益緊張，價(jià)格也與日俱增，使得目前陶粒支撐劑生產(chǎn)成本逐漸升高，因此使用低品位鋁土礦為主要原料制備陶粒支撐劑成為陶粒支撐劑生產(chǎn)降低成本和解決原料不足的主要研究方向之一。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種降低陶粒支撐劑生產(chǎn)成本、擴(kuò)大了鋁土礦在陶粒支撐劑生產(chǎn)中的使用、采用低品位鋁土礦制備的陶粒支撐劑及其制備方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦85% 94%，
粘土0% 5%，
鐵氧化合物 2% 6%，
二氧化鈦 0% 4%，
二氧化錳 2% 6%。所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe2O3和Fe3O4中的一種或兩種。所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于25%。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
Si磨粉按上述比例稱取各原料，使用磨粉機(jī)磨成干細(xì)粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入干細(xì)粉，完成造粒，制成顆粒半成品；
S3干燥將顆粒半成品在105 175°C溫度下干燥2 4h，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1320 1360°C高溫下燒結(jié)并保溫O. 5 2h ;S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。所述的磨粉步驟包括以下操作將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入磨粉機(jī)中，磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料。 所述的磨粉機(jī)為球磨機(jī)。所述的球磨機(jī)中原料球磨介質(zhì)水的重量比為I '2 :0. 8 I. 5，球磨介質(zhì)為氧化鋯球、氧化鋁球和鋼球中的一種或多種。所述的霧化溶液為含聚乙烯醇、羧甲基纖維素、糊精中一種或多種的溶液或不含粘結(jié)劑的純水溶液。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用了三氧化二鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45% 55%的鋁土礦為主要原料制備陶粒支撐劑，降低了陶粒支撐劑對(duì)鋁土礦品位的要求，擴(kuò)大了陶粒支撐劑制備原料的選擇范圍，同時(shí)降低了產(chǎn)品的原料成本。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述
實(shí)施例I:
低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦90%，
粘土1%，
鐵氧化合物 4%，
二氧化鈦 2%，
二氧化錳 3%。所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe203。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入球磨機(jī)中，按照球磨介質(zhì)水的重量比為I :2 :0. 8進(jìn)行球磨，球磨24h，將分料A球磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料，并干燥，得到原料干粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入步驟SI中得到的原料干粉，直至胚球粒徑達(dá)到O. 6mm O. 85mm,完成造粒,制備成球形顆粒半成品,所述的噴霧溶液為聚乙烯醇溶液，球磨介質(zhì)為氧化鋯球；
S3干燥將顆粒半成品在120°C溫度下干燥3h，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1350°C溫度下燒結(jié)并保溫I. 5h ；
S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品視密度1.61g/cm3，體密度2. 89 g/cm3，52MPa下破碎率為5. 22%。其它指標(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦88%，粘土2%，
鐵氧化合物 3%，
二氧化鈦 4%，
二氧化錳 3%。所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe203。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入球磨機(jī)中，按照球磨介質(zhì)水的重量比為I :2 :1. 3進(jìn)行球磨，球磨36h， 將分料A球磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料，并干燥，得到原料干粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入步驟SI中得到的原料干粉，直至胚球粒徑達(dá)到O. 6mm O. 85mm,完成造粒,制備成球形顆粒半成品,所述的噴霧溶液為聚乙烯醇溶液，球磨介質(zhì)為氧化鋯球；
S3干燥將顆粒半成品在120°C溫度下干燥3h，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1340°C高溫下燒結(jié)并保溫2h ；
S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品視密度I. 59g/cm3,體密度2. 85 g/cm3, 52MPa下破碎率為5. 25%。其它指標(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦90%，
粘土3%，
鐵氧化合物 3%，
二氧化錳 4%。所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe203。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入球磨機(jī)中，按照球磨介質(zhì)水的重量比為I :2 :1. 5進(jìn)行球磨，球磨36h，將分料A球磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料，并干燥，得到原料干粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入步驟SI中得到的原料干粉，直至胚球粒徑達(dá)到O. 6mm O. 85mm,完成造粒,制備成球形顆粒半成品,所述的噴霧溶液為純水溶液，球磨介質(zhì)為氧化錯(cuò)球；
S3干燥將顆粒半成品在150°C溫度下干燥2h，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1330°C高溫下燒結(jié)并保溫2h ；
S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品視密度I. 55g/cm3,體密度2. 77 g/cm3, 52MPa下破碎率為5. 54%。其它指標(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例4 低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦85%，
粘土5%，
鐵氧化合物 6%，
二氧化鈦 2%， 二氧化錳 2%。所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe2O3和Fe3O4,且兩者的重量比可為任意值。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入球磨機(jī)中，按照球磨介質(zhì)水的重量比為I :2 :0. 8進(jìn)行球磨，球磨24h，將分料A球磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料，并干燥，得到原料干粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入步驟SI中得到的原料干粉，直至胚球粒徑達(dá)到O. 6mm O. 85mm,完成造粒,制備成球形顆粒半成品,所述的噴霧溶液為羧甲基纖維素溶液和糊精溶液的混合溶液，球磨介質(zhì)為氧化招球和鋼球；
S3干燥將顆粒半成品在105°C溫度下干燥4h，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1320°C高溫下燒結(jié)并保溫I. 5h ；
S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品視密度I. 51 g/cm3,體密度2. 74 g/cm3, 52MPa下破碎率為5. 77%。其它指標(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例5
低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦94%，
鐵氧化合物 2%，
二氧化鈦 2%
二氧化錳 2%。所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe304。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入球磨機(jī)中，按照球磨介質(zhì)水的重量比為I :2 :1. 5進(jìn)行球磨，球磨36h，將分料A球磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料，并干燥，得到原料干粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入步驟SI中得到的原料干粉，直至胚球粒徑達(dá)到O. 6mm O. 85mm,完成造粒,制備成球形顆粒半成品,所述的噴霧溶液為羧甲基纖維素溶液，球磨介質(zhì)為鋼球；
S3干燥將顆粒半成品在175°C溫度下干燥lh，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1360°C高溫下燒結(jié)并保溫O. 5h ；
S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品視密度I. 63g/cm3,體密度2. 91 g/cm3, 52MPa下破碎率為5. 11%。其它指標(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例6
低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
鋁土礦88%，
粘土2%，
鐵氧化合物 3%，
二氧化鈦 1%，
二氧化錳 6%。 所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。所述的鐵氧化合物為Fe304。所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入球磨機(jī)中，按照球磨介質(zhì)水的重量比為I :2 :1. 3進(jìn)行球磨，球磨36h，將分料A球磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料，并干燥，得到原料干粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入步驟SI中得到的原料干粉，直至胚球粒徑達(dá)到O. 6mm O. 85mm,完成造粒,制備成球形顆粒半成品，所述的噴霧溶液為糊精溶液，球磨介質(zhì)為氧化鋁球；
S3干燥將顆粒半成品在120°C溫度下干燥3h，制成的干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1340°C高溫下燒結(jié)并保溫2h ；
S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測(cè)，產(chǎn)品視密度I. 60g/cm3,體密度2. 83 g/cm3, 52MPa下破碎率為5. 40%。其它指標(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成 鋁土礦85% 94%， 粘土0% 5%， 鐵氧化合物 2% 6%， 二氧化鈦 0% 4%， 二氧化錳 2% 6%。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的鐵氧化合物為Fe2O3和Fe3O4中的一種或兩種。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于25%。
5.如權(quán)利要求I所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于它包括< 以下步驟 SI磨粉按上述比例稱取各原料，使用磨粉機(jī)磨成干細(xì)粉； S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入霧化溶液和撒入干細(xì)粉，完成造粒，制成顆粒半成品； S3干燥將顆粒半成品在105 175°C溫度下干燥2 4h，制成的干燥半成品； S4燒結(jié)將干燥半成品在1320 1360°C高溫下燒結(jié)并保溫0. 5 2h ; S5成品將經(jīng)高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻，制得成品即陶粒支撐劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的磨粉步驟包括以下操作將稱取的各原料破碎至粒度低于Imm的粉料，然后將粉料混合后的加入磨粉機(jī)中，磨成500目篩通過率大于95%的混合粉料。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的磨粉機(jī)為球磨機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的球磨機(jī)中原料球磨介質(zhì)水的重量比為I '2 :0. 8 I. 5，球磨介質(zhì)為氧化鋯球、氧化鋁球和鋼球中的一種或多種。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的霧化溶液為含聚乙烯醇、羧甲基纖維素、糊精中一種或多種的溶液或不含粘結(jié)劑的純水溶液。
全文摘要
本發(fā)明公開了低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成鋁土礦85%～94%，粘土0%～5%，鐵氧化合物2%～6%，二氧化鈦0%～4%，二氧化錳2%～6%；鋁土礦中Al2O3的質(zhì)量含量為45%～55%；所述的鐵氧化合物為Fe2O3和Fe3O4中的一種或兩種；還公布了其制備方法。本發(fā)明的有益效果是采用三氧化二鋁質(zhì)量分?jǐn)?shù)為45%～55%的鋁土礦為主要原料制備陶粒支撐劑，降低了陶粒支撐劑對(duì)鋁土礦品位的要求，擴(kuò)大了陶粒支撐劑制備原料的選擇范圍，同時(shí)降低了產(chǎn)品的原料成本。
文檔編號(hào)C04B35/622GK102796509SQ20121032691
公開日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月6日
發(fā)明者高英, 劉作磊, 王蕾 申請(qǐng)人:廣元市漢美礦業(yè)科技有限公司