低密高強(qiáng)陶粒支撐劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種低密高強(qiáng)陶粒支撐劑及其制備方法，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)為：低鋁礬土5‐9份；粘土3‐7份；膨潤(rùn)土0.1‐0.2份；磁鐵礦0.1‐0.5份；鉀長(zhǎng)石0.1‐0.2份；添加劑0‐1份。制備方法為將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石進(jìn)行預(yù)處理后，再加入添加劑和總物料30-50%wt水經(jīng)過(guò)濕法球磨，得到粒度達(dá)到600-900目的漿料，將漿料干燥至水分≤5%；再加入15-25%wt的水，制成坯球；將坯球煅燒，得到低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。本發(fā)明充分利用低鋁礬土和硅石等礦產(chǎn)資源，原材料儲(chǔ)量大，成本低；大大提高陶粒支撐劑的性能，具有低密度和視密度，高強(qiáng)度，滿足支撐劑市場(chǎng)發(fā)展的需要。
【專利說(shuō)明】低密高強(qiáng)陶粒支撐劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超低密陶粒支撐劑，具體涉及一種低密高強(qiáng)陶粒支撐劑及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]陶粒支撐劑在壓裂工藝技術(shù)中是不可缺少的關(guān)鍵材料，在石油、天然氣的開發(fā)中發(fā)揮著重要的作用。隨著壓裂工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)支撐劑提出了越來(lái)越高的要求，陶粒支撐劑的質(zhì)量好壞直接影響到油氣井的壓裂工程質(zhì)量，更關(guān)系到油氣井壓裂后所帶來(lái)的增加產(chǎn)量和延長(zhǎng)使用年限等好處。
[0003]傳統(tǒng)的陶粒支撐劑一般采用鋁含量較高的鋁礬土生礦加入一定量的礦化劑混磨至300 - 350目，采用圓盤制粒機(jī)，將水霧化后噴在混好的料粉表面隨著制粒機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)做周期性拋物線滾動(dòng)制成坯球，經(jīng)過(guò)高溫煅燒而成。所得產(chǎn)品密度較高，破碎率較大，需要進(jìn)一步改進(jìn)方可跟上壓裂工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，滿足市場(chǎng)需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種低密高強(qiáng)陶粒支撐劑及其制備方法，大大提高陶粒支撐劑的性能，具有低密度和視密度，高強(qiáng)度，成本低，滿足支撐劑市場(chǎng)發(fā)展的需要。
[0005]本發(fā)明低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)如下:
[0006]低鋁礬土 5 - 9份；粘土 3 - 7份；膨潤(rùn)土 0.1 - 0.2份；磁鐵礦0.1 - 0.5份；鉀長(zhǎng)石0.1 - 0.2份；添加劑0-1份。
[0007]添加劑為聚丙烯酸鈉·、聚丙烯酸銨、檸檬酸鈉、水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、碳酸鈉、CMC或PVA的一種或幾種。
[0008]本發(fā)明中低鋁礬土為主要原料。添加劑優(yōu)選1份。
[0009]本發(fā)明低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法如下:
[0010]將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石進(jìn)行預(yù)處理后，再加入添加劑和總物料30-50%wt水經(jīng)過(guò)濕法球磨，得到粒度達(dá)到600-900目的漿料，將漿料干燥至水分< 5%wt ；再加入15-25%wt的水，制成坯球；將坯球煅燒，得到低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。
[0011]低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石的預(yù)處理的步驟為:將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石的原料生礦用水清洗后經(jīng)過(guò)800 - 1200°C煅燒，經(jīng)破碎、粉磨至粒度為80目以下。
[0012]煅燒的溫度1200_1450°C.[0013]煅燒保溫時(shí)間為2-3小時(shí)。
[0014]采用輕燒處理工藝，將原料中的水分和有機(jī)雜質(zhì)去除，有利于提高產(chǎn)品的強(qiáng)度；采用濕磨工藝，將原料磨得更細(xì)，同時(shí)原料在濕磨過(guò)程中充分混勻，有利于產(chǎn)品性能的提高和
質(zhì)量穩(wěn)定。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:[0016]本發(fā)明低密高強(qiáng)陶粒支撐劑及其制備方法，充分利用低鋁礬土和硅石等礦產(chǎn)資源，原材料儲(chǔ)量大，成本低；大大提高陶粒支撐劑的性能，具有低密度和視密度，高強(qiáng)度，滿足支撐劑市場(chǎng)發(fā)展的需要。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]實(shí)施例1
[0019]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)如下:
[0020]低鋁礬土(Al2O3:60%, SiO2:35%,余量為 Fe203、TiO2, CaO、MgO, K2O, Na2O 和燒失)9份;粘土(Al2O3:40%, SiO2:50%，余量為 Fe203、TiO2、CaO、MgO、K20、Na20 和燒失)3 份；膨潤(rùn)土(Al2O3:17%, SiO2:48%, Fe2O3:1.52%、CaO:7.54%、MgO:6.79%、K2O:0.45%、Na2O:0.44% 和燒失)0.2 份;磁鐵礦(Fe2O3:95%) 0.5 份；鉀長(zhǎng)石(K2O 不低于 10%, SiO2 -Jl.23%，Al2O3:17%)
0.1份；三聚磷酸鈉1份。
[0021]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法如下:
[0022]預(yù)處理的步驟為:將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石的生礦用水清洗后經(jīng)過(guò)800°C煅燒，經(jīng)破碎、粉磨至粒度為80目以下。
[0023]將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石預(yù)處理后，再加入三聚磷酸鈉混合后加總物料50%wt的水濕法球磨，得到粒度達(dá)到900目以下的漿料，將漿料干燥至水分(5%wt ;再加入25%wt的水，制成坯球；將制好的坯球煅燒，得到低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。
[0024]其中，煅燒的溫度1450°C，煅燒保溫時(shí)間為3小時(shí)。
[0025]實(shí)施例2
[0026]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)如下:
[0027]低鋁礬土(Al2O3:40%, SiO2:50%，余量為 Fe203、TiO2, CaO、MgO, K2O, Na2O 和燒失)7份;粘土(Al2O3:30%, SiO2:65%，余量為 Fe203、TiO2、CaO、MgO、K20、Na20 和燒失)5 份；膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土(Al2O3:17%, SiO2:48%, Fe2O3L 52%、CaO -J.54%、MgO:6.79%、K2O:0.45%、Na2O:0.44%和燒失)0.15 份;磁鐵礦(Fe2O3:95%) 0.1 份；鉀長(zhǎng)石(K2O 不低于 10%, SiO2:71.23%，Al2O3:17%) 0.2份；聚丙烯酸銨0.3份、檸檬酸鈉0.4份。
[0028]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法如下:
[0029]預(yù)處理的步驟為:將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石生礦用水清洗后經(jīng)過(guò)1000°c煅燒，經(jīng)破碎、粉磨至粒度為80目以下。
[0030]將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石預(yù)處理后，再加入聚丙烯酸銨和檸檬酸鈉，混合后加總物料30%wt的水濕法球磨，得到粒度達(dá)到700目以下的漿料，將漿料干燥至水分< 5%wt ;再加入20%wt的水，制成坯球；將制好的坯球煅燒，得到低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。
[0031]其中，煅燒的溫度1300°C，煅燒保溫時(shí)間為2小時(shí)。
[0032]實(shí)施例3
[0033]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)如下:
[0034]低鋁礬土(Al2O3:45%, SiO2:40%,余量為 Fe203、TiO2, CaO、MgO, K2O, Na2O 和燒失)5份;粘土(Al2O3:10%, SiO2:70%，余量為 Fe203、TiO2、CaO、MgO、K20、Na20 和燒失)7 份；膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土(Al2O3:17%, SiO2:48%, Fe2O3:1.52%、CaO:7.54%,MgO:6.79%、K2O:0.45%、Na2O:0.44%和燒失)0.1 份;磁鐵礦(Fe2O3:95%) 0.3 份；鉀長(zhǎng)石(K2O 不低于 10%, SiO2 -Jl.23%，Al2O3:17%) 0.2份；三聚磷酸鈉0.1份、六偏磷酸鈉0.2份、碳酸鈉0.2份、CMC0.3份。
[0035]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法如下:
[0036]原料預(yù)處理的步驟為:低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石用水清洗后經(jīng)過(guò)1200°C煅燒，經(jīng)破碎、粉磨至粒度為80目以下。
[0037]將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石預(yù)處理后，再加入三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、碳酸鈉和CMC，混合后加總物料40%wt的水濕法球磨，得到粒度達(dá)到600目以下的漿料，將漿料干燥至水分< 5%wt ;再加入20%wt的水，制成坯球；將制好的坯球煅燒，得到低密聞強(qiáng)陶粒支撐劑。
[0038]其中，煅燒的溫度1200°C，煅燒保溫時(shí)間為3小時(shí)。
[0039]實(shí)施例4
[0040]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)如下:
[0041]低鋁礬土(Al2O3:35%, SiO2:60%，余量為 Fe203、Ti02、CaO、MgO、K20、Na2O 和燒失)6份;粘土(Al2O3:10%, SiO2:70%，余量為 Fe203、TiO2、CaO、MgO、K20、Na20 和燒失)6 份；膨潤(rùn)土膨潤(rùn)土(Al2O3:17%, SiO2:48%,Fe2O3:1.52%,CaO:7.54%,MgO:6.79%,K2O:0.45%,Na2O:0.44%和燒失)0.2 份;磁鐵礦(Fe2O3:95%) 0.4 份；鉀長(zhǎng)石(K2O 不低于 10%, SiO2 -Jl.23%，Al2O3:17%) 0.15 份。
[0042]低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法如下:
[0043]原料預(yù)處理的步驟為:將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石的原料生礦用水清洗后經(jīng)過(guò)1100°C煅燒，經(jīng)破碎、粉磨至粒度為80目以下。
[0044]將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石預(yù)處理后，再加總物料40%wt的水濕法球磨，得到粒度達(dá)到600目以下的衆(zhòng)料,將衆(zhòng)料干燥至水分≤5%wt ;再加入15%wt的水，制成坯球；將制好的坯球煅燒，得到低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。
[0045]其中，煅燒的溫度1250°C，煅燒保溫時(shí)間為2.5小時(shí)。
[0046]實(shí)施例1-4的性能檢測(cè)結(jié)果如表1。
[0047]本發(fā)明的性能參數(shù)與中石油低密陶粒標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比結(jié)果如表2。
[0048]表1實(shí)施例1-4的性能檢測(cè)結(jié)果
[0049]
【權(quán)利要求】
1.一種低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，其特征在于，原料組成及其質(zhì)量份數(shù)如下: 低鋁礬土 5-9份；粘土 3-7份；膨潤(rùn)土 0.1-0.2份；磁鐵礦0.1-0.5份；鉀長(zhǎng)石0.1-0.2份；添加劑ο-1份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑，其特征在于，添加劑為聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸銨、檸檬酸鈉、水玻璃、三聚磷酸鈉、六偏磷酸鈉、碳酸鈉、CMC或PVA的一種或幾種。
3.—種權(quán)利要求1所述的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，步驟如下: 將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦份和鉀長(zhǎng)石進(jìn)行預(yù)處理后，再加入添加劑和總物料30-50%wt水經(jīng)過(guò)濕法球磨，得到粒度達(dá)到600-900目的漿料，將漿料干燥至水分< 5%wt ;再加入15-25%wt的水， 制成坯球；將坯球煅燒，得到低密高強(qiáng)陶粒支撐劑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦份和鉀長(zhǎng)石的預(yù)處理的步驟為:將低鋁礬土、粘土、膨潤(rùn)土、磁鐵礦和鉀長(zhǎng)石的原料生礦用水清洗后經(jīng)過(guò)800-1200°C煅燒，經(jīng)破碎、粉磨至粒度為80目以下。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，煅燒的溫度1200-1450°C。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的低密高強(qiáng)陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于，煅燒保溫時(shí)間為2-3小時(shí)。
【文檔編號(hào)】C09K8/80GK103666442SQ201310681465
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月13日
【發(fā)明者】孫洪巍, 唐珂, 高光輝, 金寶文, 吳濤 申請(qǐng)人:淄博嘉豐礦業(yè)有限公司