本發(fā)明涉及油田壓裂用材料
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體是一種陶粒支撐劑組合物及其制備方法和應(yīng)用。
背景技術(shù)：
：石油支撐劑又叫石油壓裂支撐劑。主要用于油田井下支撐，以增加石油天然氣的產(chǎn)量，屬環(huán)保產(chǎn)品。在石油天然氣深井開(kāi)采時(shí)，高閉合壓力低滲透性礦床經(jīng)壓裂處理后，使含油氣巖層裂開(kāi)，油氣從裂縫形成的通道中匯集而出，此時(shí)需要流體注入巖石基層，以超過(guò)地層破裂強(qiáng)度的壓力，使井筒周?chē)鷰r層產(chǎn)生裂縫，形成一個(gè)具有高層流能力的通道，為保持壓裂后形成的裂縫開(kāi)啟，油氣產(chǎn)物能順暢通過(guò)。實(shí)踐證明，使用石油壓裂支撐劑壓裂的油井可提高產(chǎn)量30-50%，還能延長(zhǎng)油氣井服務(wù)年限，是石油、天然氣低滲透油氣井開(kāi)采、施工的關(guān)鍵材料。特別是86MPa破碎率<10%，視密度>3.35的高強(qiáng)度、高密度陶粒支撐劑基本上是國(guó)外進(jìn)口。且該類(lèi)產(chǎn)品添加的輔料成分復(fù)雜，存在著制作成本高，能源消耗高，資源的利用率低等缺陷。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于提供一種抗壓強(qiáng)度高、視密度高、圓球度好、成本低的陶粒支撐劑組合物及其制備方法和應(yīng)用，以解決上述
背景技術(shù)：
中提出的問(wèn)題。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：一種陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土35-45份、碳化硅7-13份、蒙脫石16-24份、氧化鈦3-8份、氧化鈷1-5份。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土38-42份、碳化硅9-11份、蒙脫石18-22份、氧化鈦4-7份、氧化鈷2-4份。作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案：所述陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土40份、碳化硅10份、蒙脫石20份、氧化鈦5份、氧化鈷3份。本發(fā)明另一目的是提供一種陶粒支撐劑組合物的制備方法，由以下步驟組成：1）將蒙脫石粉碎、過(guò)150目篩，加入其質(zhì)量8倍的去離子水?dāng)嚢杈鶆蛑频妹擅撌芤海?）將鋁礬土、碳化硅粉碎，過(guò)150目篩，用二者質(zhì)量5倍的環(huán)己烷溶液浸泡3h，浸泡溫度為65℃，烘干后再加入二者質(zhì)量2倍的雙氧水，在50℃的溫度下攪拌處理30min，再在70℃的溫度下攪拌處理10min，制得混合粉；其中環(huán)己烷溶液中環(huán)己烷與乙醇的質(zhì)量比為1:2-3；2）將氧化鈦、氧化鈷混合粉碎、過(guò)150目篩，然后與混合粉同時(shí)置入蒙脫石溶液中，在60℃的溫度下攪拌20-25min，再進(jìn)行超聲處理1h，超聲功率為800W，然后在85℃的溫度下攪拌至干，然后造粒，過(guò)30目篩，制得坯體；3）將坯體置入馬弗爐中，升溫至600℃，并在該溫度下保溫30min，然后在40-50min的時(shí)間中升溫至1000℃，并在該溫度下保溫1h，然后在30min的時(shí)間中升溫至1200℃的高溫下燒制3h即得陶粒支撐劑組合物。本發(fā)明又一目的是提供所述陶粒支撐劑組合物在油井氣井壓裂中的應(yīng)用。本發(fā)明又一目的是提供所述陶粒支撐劑組合物在淺層油氣井壓裂中的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明采用了未經(jīng)焙燒的鋁礬土為原料，并利用環(huán)己烷溶液、雙氧水對(duì)鋁礬土、碳化硅進(jìn)行預(yù)處理，然后與氧化鈦、氧化鈷混合，并置入蒙脫石溶液中超聲處理，使其進(jìn)入蒙脫石內(nèi)部層狀結(jié)構(gòu)中，經(jīng)高溫?zé)?，制得的陶粒支撐劑組合物經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測(cè)抗壓強(qiáng)度達(dá)到在86MPa閉合壓力下成品破碎率＜6.5%，視密度＞3.6g/cm3，酸溶解度≤4.5%，具有抗壓強(qiáng)度高、視密度高、圓球度好，工藝簡(jiǎn)單，制造成本低的特點(diǎn)，優(yōu)于石英砂的圓球度和強(qiáng)度，在使用過(guò)程中具有較高的導(dǎo)流能力，尤其適用于淺層油氣井高導(dǎo)流能力的壓裂開(kāi)采。本發(fā)明極大地降低了對(duì)能源和資源的浪費(fèi)，提高了對(duì)資源的合理利用率，并且采用了較低的燒成溫度范圍，大大降低了能耗，所制備的陶粒支撐劑組合物的破碎率顯著降低，且其他指標(biāo)均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。具體實(shí)施方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。實(shí)施例1本發(fā)明實(shí)施例中，一種陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土35份、碳化硅7份、蒙脫石16份、氧化鈦3份、氧化鈷1份。將蒙脫石粉碎、過(guò)150目篩，加入其質(zhì)量8倍的去離子水?dāng)嚢杈鶆蛑频妹擅撌芤?。將鋁礬土、碳化硅粉碎，過(guò)150目篩，用二者質(zhì)量5倍的環(huán)己烷溶液浸泡3h，浸泡溫度為65℃，烘干后再加入二者質(zhì)量2倍的雙氧水，在50℃的溫度下攪拌處理30min，再在70℃的溫度下攪拌處理10min，制得混合粉；其中環(huán)己烷溶液中環(huán)己烷與乙醇的質(zhì)量比為1:2。將氧化鈦、氧化鈷混合粉碎、過(guò)150目篩，然后與混合粉同時(shí)置入蒙脫石溶液中，在60℃的溫度下攪拌20min，再進(jìn)行超聲處理1h，超聲功率為800W，然后在85℃的溫度下攪拌至干，然后造粒，過(guò)30目篩，制得坯體。將坯體置入馬弗爐中，升溫至600℃，并在該溫度下保溫30min，然后在40min的時(shí)間中升溫至1000℃，并在該溫度下保溫1h，然后在30min的時(shí)間中升溫至1200℃的高溫下燒制3h即得陶粒支撐劑組合物。實(shí)施例2本發(fā)明實(shí)施例中，一種陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土45份、碳化硅13份、蒙脫石24份、氧化鈦8份、氧化鈷5份。將蒙脫石粉碎、過(guò)150目篩，加入其質(zhì)量8倍的去離子水?dāng)嚢杈鶆蛑频妹擅撌芤?。將鋁礬土、碳化硅粉碎，過(guò)150目篩，用二者質(zhì)量5倍的環(huán)己烷溶液浸泡3h，浸泡溫度為65℃，烘干后再加入二者質(zhì)量2倍的雙氧水，在50℃的溫度下攪拌處理30min，再在70℃的溫度下攪拌處理10min，制得混合粉；其中環(huán)己烷溶液中環(huán)己烷與乙醇的質(zhì)量比為1:3。將氧化鈦、氧化鈷混合粉碎、過(guò)150目篩，然后與混合粉同時(shí)置入蒙脫石溶液中，在60℃的溫度下攪拌25min，再進(jìn)行超聲處理1h，超聲功率為800W，然后在85℃的溫度下攪拌至干，然后造粒，過(guò)30目篩，制得坯體。將坯體置入馬弗爐中，升溫至600℃，并在該溫度下保溫30min，然后在50min的時(shí)間中升溫至1000℃，并在該溫度下保溫1h，然后在30min的時(shí)間中升溫至1200℃的高溫下燒制3h即得陶粒支撐劑組合物。實(shí)施例3本發(fā)明實(shí)施例中，一種陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土38份、碳化硅9份、蒙脫石18份、氧化鈦4份、氧化鈷2份。將蒙脫石粉碎、過(guò)150目篩，加入其質(zhì)量8倍的去離子水?dāng)嚢杈鶆蛑频妹擅撌芤骸X礬土、碳化硅粉碎，過(guò)150目篩，用二者質(zhì)量5倍的環(huán)己烷溶液浸泡3h，浸泡溫度為65℃，烘干后再加入二者質(zhì)量2倍的雙氧水，在50℃的溫度下攪拌處理30min，再在70℃的溫度下攪拌處理10min，制得混合粉；其中環(huán)己烷溶液中環(huán)己烷與乙醇的質(zhì)量比為1:2.5。將氧化鈦、氧化鈷混合粉碎、過(guò)150目篩，然后與混合粉同時(shí)置入蒙脫石溶液中，在60℃的溫度下攪拌22min，再進(jìn)行超聲處理1h，超聲功率為800W，然后在85℃的溫度下攪拌至干，然后造粒，過(guò)30目篩，制得坯體。將坯體置入馬弗爐中，升溫至600℃，并在該溫度下保溫30min，然后在45min的時(shí)間中升溫至1000℃，并在該溫度下保溫1h，然后在30min的時(shí)間中升溫至1200℃的高溫下燒制3h即得陶粒支撐劑組合物。實(shí)施例4本發(fā)明實(shí)施例中，一種陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土42份、碳化硅11份、蒙脫石22份、氧化鈦7份、氧化鈷4份。將蒙脫石粉碎、過(guò)150目篩，加入其質(zhì)量8倍的去離子水?dāng)嚢杈鶆蛑频妹擅撌芤?。將鋁礬土、碳化硅粉碎，過(guò)150目篩，用二者質(zhì)量5倍的環(huán)己烷溶液浸泡3h，浸泡溫度為65℃，烘干后再加入二者質(zhì)量2倍的雙氧水，在50℃的溫度下攪拌處理30min，再在70℃的溫度下攪拌處理10min，制得混合粉；其中環(huán)己烷溶液中環(huán)己烷與乙醇的質(zhì)量比為1:2.5。將氧化鈦、氧化鈷混合粉碎、過(guò)150目篩，然后與混合粉同時(shí)置入蒙脫石溶液中，在60℃的溫度下攪拌22min，再進(jìn)行超聲處理1h，超聲功率為800W，然后在85℃的溫度下攪拌至干，然后造粒，過(guò)30目篩，制得坯體。將坯體置入馬弗爐中，升溫至600℃，并在該溫度下保溫30min，然后在45min的時(shí)間中升溫至1000℃，并在該溫度下保溫1h，然后在30min的時(shí)間中升溫至1200℃的高溫下燒制3h即得陶粒支撐劑組合物。實(shí)施例5本發(fā)明實(shí)施例中，一種陶粒支撐劑組合物，由以下按照重量份的原料組成：鋁礬土40份、碳化硅10份、蒙脫石20份、氧化鈦5份、氧化鈷3份。將蒙脫石粉碎、過(guò)150目篩，加入其質(zhì)量8倍的去離子水?dāng)嚢杈鶆蛑频妹擅撌芤?。將鋁礬土、碳化硅粉碎，過(guò)150目篩，用二者質(zhì)量5倍的環(huán)己烷溶液浸泡3h，浸泡溫度為65℃，烘干后再加入二者質(zhì)量2倍的雙氧水，在50℃的溫度下攪拌處理30min，再在70℃的溫度下攪拌處理10min，制得混合粉；其中環(huán)己烷溶液中環(huán)己烷與乙醇的質(zhì)量比為1:2.5。將氧化鈦、氧化鈷混合粉碎、過(guò)150目篩，然后與混合粉同時(shí)置入蒙脫石溶液中，在60℃的溫度下攪拌22min，再進(jìn)行超聲處理1h，超聲功率為800W，然后在85℃的溫度下攪拌至干，然后造粒，過(guò)30目篩，制得坯體。將坯體置入馬弗爐中，升溫至600℃，并在該溫度下保溫30min，然后在45min的時(shí)間中升溫至1000℃，并在該溫度下保溫1h，然后在30min的時(shí)間中升溫至1200℃的高溫下燒制3h即得陶粒支撐劑組合物。對(duì)比例1除不含有氧化鈷外，其配方及制備過(guò)程與實(shí)施例5一致。對(duì)比例2僅含有鋁礬土與氧化鈷，其配方及制備過(guò)程與實(shí)施例5一致。將實(shí)施例1-5及對(duì)比例1-2制得的陶粒支撐劑組合物進(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果如表1所示。表1實(shí)施例1-5和對(duì)比例1-2的陶粒支撐劑組合物質(zhì)量檢測(cè)結(jié)果檢測(cè)項(xiàng)目實(shí)施例1實(shí)施例2實(shí)施例3實(shí)施例4實(shí)施例5對(duì)比例1對(duì)比例2體積密度（g/cm3）1.881.861.871.891.881.781.69視密度（g/cm3）3.633.613.623.643.623.553.4286MPa破碎率（%）6.416.325.245.154.929.8813.25圓度＞0.9＞0.9＞0.9＞0.9＞0.9＞0.90.8球度＞0.9＞0.9＞0.9＞0.9＞0.9＞0.90.8濁度NTV45.044.844.343.843.560.765.8酸溶解度%4.44.384.264.224.067.959.31對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3