超低密度陶粒支撐劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種油氣壓裂工藝中使用的支撐劑，特別地涉及一種超低密度陶粒支撐劑的制備方法及由該方法制造的支撐劑。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著我國及世界油氣資源日漸枯竭，人們不得不開發(fā)難于采收的低滲透油氣藏。由于油氣藏的地層滲透率低，必須采取壓裂手段才能獲得經(jīng)濟(jì)油(氣)流，還必須用壓裂液把支撐劑攜入地層以防止地層重新閉合。
[0003]目前常用的壓裂支撐劑有石英砂、陶粒及樹脂覆膜顆粒等。其中石英砂的價(jià)格最便宜，相對(duì)密度低，便于施工栗送，但是石英砂的強(qiáng)度低、圓球度差、破碎率高，從而降低了裂縫的導(dǎo)流能力。石英砂用樹脂覆膜后圓球度有所改善，抗破碎率能力大幅度提高，導(dǎo)流能力比石英砂好。以鋁釩土為主料制造的陶粒支撐劑，圓球度、抗破碎能力和導(dǎo)流能力都比石英砂好，廣泛的被深油氣井所采用。但是陶粒的密度比石英砂大，對(duì)栗送條件及壓裂液的性能都提出了更高的要求，加大了施工難度。相比之下，超低密度支撐劑具有攜帶容易，能大大降低壓裂液的粘度，減少對(duì)壓裂設(shè)備的傷害，有效降低施工難度和采油成本。因此超低密度支撐劑的開發(fā)成為支撐劑研究的方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明旨在提供一種超低密度、較高強(qiáng)度支撐劑，在適應(yīng)中高閉合壓力地層的同時(shí)，有力的減少了油田輔助設(shè)備的運(yùn)行成本，減少了壓裂液的使用，減輕了壓裂液對(duì)地層滲透率的傷害，為油田產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種超低密度陶粒支撐劑的制備方法，包括如下的步驟:
[0006]I) A料制作，其中A料所含成分為鋁礬土、粉煤灰、粘土及增孔劑，按比例將四種成分經(jīng)研磨混合后得到A料；
[0007]2)B料制作，其中B料所含成分為鋁礬土、粉煤灰和錳礦石，將三種成分研磨混合后得到B料；
[0008]3)造粒，將A料加入盤式造粒機(jī)中，經(jīng)噴霧法加水造粒，當(dāng)粒徑到達(dá)第一粒徑范圍之后，逐步在噴霧加水過程中加入B料，待粒徑達(dá)到第二粒徑范圍之后，停止造粒；
[0009]4)烘干、篩選，顆粒在干燥設(shè)備進(jìn)行烘干，之后取出，并篩選出第二粒徑范圍的顆粒；
[0010]5)燒結(jié)，干燥后的顆粒放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)；
[0011]6)冷卻，將燒結(jié)后的顆粒取出，置于降溫室內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0012]7)按第三粒徑范圍篩選，獲得超低密度陶粒支撐劑。
[0013]進(jìn)一步地，其中A料中按質(zhì)量比來說，鋁礬土:粉煤灰:粘土:增孔劑為10?40: 15?40: 30?45: 5?10，且研磨后粒徑小于等于325目。
[0014]進(jìn)一步地，其中B料中按質(zhì)量比來說，鋁礬土:粉煤灰:錳礦石為60?80: 10?30: 5?10，且研磨后粒徑小于等于325目。
[0015]進(jìn)一步地，其中所述第一粒徑范圍為:0.1-0.7mm ;所述第二粒徑范圍為:0.2-0.9mm ;所述第三粒徑范圍為:0.2-0.9mm。
[0016]進(jìn)一步地，其中所述第一粒徑包括如下規(guī)格:0.1-0.3mm, 0.1-0.4mm或0.3-0.7mm。
[0017]進(jìn)一步地，其中所述第二粒徑包括如下規(guī)格:0.2-0.5mm，0.3-0.6mm或0.5-0.9mm ;第三粒徑包括如下規(guī)格:0.212-0.425mm, 0.3-0.6mm 或 0.425-0.850mm。
[0018]進(jìn)一步地，其中燒結(jié)時(shí)長為2.5-3小時(shí)，燒結(jié)溫度為1200-1250°C。
[0019]進(jìn)一步地，其中增孔劑為可在高溫下燃燒的有機(jī)物粉體顆粒。
[0020]進(jìn)一步地，其中烘干步驟中，烘干溫度為100_200°C，烘干到顆粒含水率位于0.1% -8%即可。
[0021]本發(fā)明還保護(hù)一種依據(jù)上述制備方法所制得的支撐劑，該支撐劑的體積密度彡1.20g/cm3，視密度彡2.00g/cm3，酸溶解度彡5%，52MPa條件下破碎率彡9%。
[0022]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于:利用鋁礬土、粉煤灰、粘土形成內(nèi)核骨料，在燒制的過程中可以將添加的煤粉燃燒掉從而形成空隙，這樣可以有效的降低密度，在外面包覆鋁礬土、粉煤灰和錳礦石粉材料保證密度低的同時(shí)，可以大大提高顆粒強(qiáng)度，從而提高支撐劑的抗破碎能力。
【具體實(shí)施方式】
[0023]本發(fā)明所提供的超低密度陶粒支撐劑的制備方法，包括如下的步驟:
[0024]I) A料制作，其中A料所含成分為鋁礬土、粉煤灰、粘土及增孔劑，按比例將四種成分經(jīng)研磨混合后得到A料；
[0025]2)B料制作，其中B料所含成分為鋁礬土、煤粉灰和錳礦石，將三種成分研磨混合后得到B料；
[0026]3)造粒，將A料加入盤式成球機(jī)盤式造粒機(jī)中，經(jīng)噴霧法加水造粒，當(dāng)粒徑到達(dá)第一粒徑范圍，即0.1mm?0.7mm范圍之后，比如包括如下規(guī)格:0.1-0.3mm, 0.1-0.4mm或0.3-0.7mm，逐步在噴霧加水過程中加入B料，待粒徑達(dá)到第二粒徑范圍，即0.2mm?0.9mm之后，比如包括如下規(guī)格:0.2-0.5mm，0.3-0.6mm或0.5-0.9mm ;停止造粒；
[0027]4)烘干、篩選，顆粒在干燥設(shè)備中經(jīng)100-200°C加熱到含水率位于0.1% -8%時(shí)，取出，篩選出滿足第二粒徑范圍的顆粒；
[0028]5)燒結(jié)，干燥后的顆粒放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)，控制燒結(jié)溫度為1200_1250°C ；
[0029]6)冷卻，將燒結(jié)后的顆粒取出，置于降溫室內(nèi)自然冷卻到室溫；
[0030]7)按第三粒徑范圍篩選，具體的，第三粒徑范圍主要包括如下規(guī)格:
0.425-0.850mm, 0.3-0.6mm, 0.212-0.425mm，獲得超低密度陶粒支撐劑。
[0031]其中所述增孔劑為可在高溫下可燃燒的有機(jī)物粉體顆粒，優(yōu)選地可以選用煤粉，纖維素粉體，淀粉類。其中，比如煤粉由原煤研磨加工至200目而獲得，原煤可以選用煙煤或者無煙煤。煤粉加入到A料中，使得燒結(jié)期間，煤粉由于燃燒而在顆粒中形成了一定的孔洞。由此獲得的支撐劑密度低，便攜性高。但是同時(shí)還保證了支撐劑的良好工作性能。
[0032]下面列出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)優(yōu)選實(shí)施例。
[0033]實(shí)施例1
[0034]將鋁礬土 2.5kg、粉煤灰3.0kg、粘土 4.0kg、煤粉1.0kg磨成粒徑不大于325目的混合料，混合均勻?yàn)锳料。
[0035]鋁礬土 7kg、粉煤灰2.5kg和錳礦石粉0.5kg磨成粒徑不大于325目的混合料，混合均勻?yàn)锽料。
[0036]將A料緩慢加入成球機(jī)中，噴霧法加水造粒，控制粒徑在0.2mm?0.4mm之間，接著在噴霧加水的過程逐步加入B料，使球逐漸長大，粒徑控制在0.5mm?0.9mm之間，顆粒經(jīng)100?200°C烘干、篩選后，進(jìn)入坩禍中，在馬弗爐中逐步升溫，在1200-1250°C煅燒2.5小時(shí)，自然冷卻后，按照粒徑規(guī)格篩分即可得低密度支撐劑。該制備方法所得到的支撐劑，體積密度為1.15g/cm3，視密度不大于1.90g/cm3，酸溶解度為4.5%,52MPa條件下破碎率為 6.4%0
[0037]實(shí)施例2
[0038]將鋁礬土 2.5kg、粉煤灰2.5kg、粘土 5.0kg、煤粉0.5kg磨成粒徑不大于325目的混合料，混合均勻?yàn)锳料。
[0039]鋁礬土 6kg、粉煤灰2.0kg和錳礦石粉1.0kg磨成粒徑不大于325目的混合料，混合均勻?yàn)锽料。
[0040]將A料緩慢加入成球機(jī)中，噴霧法加水造粒，控制粒徑在0.3mm?0.7mm之間，接著在噴霧加水的過程逐步加入B料，使球逐漸長大，粒徑控制在0.5mm?0.9mm之間，顆粒經(jīng)100?200°C烘干、篩選后，進(jìn)入坩禍中，在馬弗爐中逐步升溫，在1200-1250°C煅燒2.5小時(shí)，自然冷卻后，按照粒徑規(guī)格篩分即可得低密度支撐劑。
[0041]該制備方法所得到的支撐劑，體積密度為1.19g/cm3，視密度為1.98g/cm3，酸溶解度為4.3 %，52MPa條件下破碎率為5.3%。、
[0042]本發(fā)明采用A，B料分別混合并在造粒步驟中逐步加入的方式，提高了制造過程中，造粒的均勻度，和可控制程度，相比于現(xiàn)有技術(shù)來說，所成型的支撐劑的結(jié)構(gòu)更為均勻，工作性能更好。
[0043]以上所述，僅為本發(fā)明專利較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明專利的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明專利揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明專利的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種超低密度陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，包括如下的步驟: 1)A料制作，其中A料所含成分為鋁礬土、粉煤灰、粘土及增孔劑，按比例將四種成分經(jīng)研磨混合后得到A料； 2)B料制作，其中B料所含成分為鋁礬土、粉煤灰和錳礦石，將三種成分研磨混合后得到B料； 3)造粒，將A料加入盤式造粒機(jī)中，經(jīng)噴霧法加水造粒，當(dāng)粒徑到達(dá)第一粒徑范圍之后，逐步在噴霧加水過程中加入B料，待粒徑達(dá)到第二粒徑范圍之后，停止造粒； 4)烘干、篩選，顆粒在干燥設(shè)備進(jìn)行烘干，之后取出，并篩選出第二粒徑范圍的顆粒； 5)燒結(jié)，干燥后的顆粒放入馬弗爐中進(jìn)行燒結(jié)； 6)冷卻，將燒結(jié)后的顆粒取出，置于降溫室內(nèi)自然冷卻到室溫； 7)按第三粒徑范圍篩選，獲得超低密度陶粒支撐劑。2.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其中A料中按質(zhì)量比來說，鋁礬土:粉煤灰:粘土:增孔劑為10?40: 15?40: 30?45: 5?10，且研磨后粒徑小于等于325目。3.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其中B料中按質(zhì)量比來說，鋁礬土:粉煤灰:錳礦石為60?80: 10?30: 5?10，且研磨后粒徑小于等于325目。4.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其中所述第一粒徑范圍為:0.1-0.7mm ;所述第二粒徑范圍為:0.2-0.9mm ;所述第三粒徑范圍為:0.2-0.9mm。5.根據(jù)權(quán)利要求4的制備方法，其中所述第一粒徑包括如下規(guī)格:0.1-0.3mm，0.1-0.4mm 或 0.3-0.7mm。6.根據(jù)權(quán)利要求4的制備方法，其中所述第二粒徑包括如下規(guī)格:0.2-0.5mm，0.3-0.6mm 或 0.5-0.9mm ;第三粒徑包括如下規(guī)格:0.212-0.425mm, 0.3-0.6mm 或0.425—0.850mm。7.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其中燒結(jié)時(shí)長為2.5-3小時(shí)，燒結(jié)溫度為1200-1250°C。8.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其中增孔劑為可在高溫下燃燒的有機(jī)物粉體顆粒。9.根據(jù)權(quán)利要求1的制備方法，其中烘干步驟中，烘干溫度為100-200°C，烘干到顆粒含水率位于0.1% -8%即可。10.根據(jù)權(quán)利要求1-7之一的方法所制備得到的支撐劑，其特征在于，該支撐劑的體積密度彡1.20g/cm3，視密度彡2.00g/cm3，酸溶解度彡5%，52MPa條件下破碎率彡9%。
【專利摘要】一種超低密度陶粒支撐劑的制備方法及由該方法制造的支撐劑。本發(fā)明的支撐劑在制備過程中，以鋁礬土、粉煤灰、粘土為內(nèi)芯，加入內(nèi)芯造孔材料，鋁礬土、粉煤灰和錳礦石粉為外殼，經(jīng)成球燒結(jié)篩分得到超低密度陶粒支撐劑。本發(fā)明提供了一種低密度、較高強(qiáng)度支撐劑，在適應(yīng)中高閉合壓力地層的同時(shí)，有力的減少了油田輔助設(shè)備的運(yùn)行成本，減少了壓裂液的使用，減輕了壓裂液對(duì)地層滲透率的傷害，為油田產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益。
【IPC分類】C09K8/80
【公開號(hào)】CN105131933
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510570121
【發(fā)明人】侯孟婧, 陳文將, 賈煜
【申請(qǐng)人】北京昆侖隆源石油開采技術(shù)有限公司
【公開日】2015年12月9日
【申請(qǐng)日】2015年9月9日