專利名稱：燒結(jié)球形顆粒的制作方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及石油天然氣井支撐劑，更確切地說，涉及在寬范圍應(yīng)用中顯示優(yōu)異的耐磨性的支撐劑，其中用于生產(chǎn)該支撐劑的原料之一是氧化鋁微粒。
石油和天然氣由具有多孔且可滲透地下巖層的井產(chǎn)生。巖層的多孔性允許該巖層儲(chǔ)存石油和天然氣，而且?guī)r層的滲透性允許石油或天然氣流體穿過巖層移動(dòng)。巖層的滲透性對(duì)于允許石油和天然氣流動(dòng)到其能夠從井泵送的場(chǎng)所是關(guān)鍵。某些情況下，蘊(yùn)藏天然氣和石油的巖層的滲透性不足以經(jīng)濟(jì)地回收石油和天然氣。其它情況下，在井的操作期間，巖層的滲透性下降到進(jìn)一步回收變得不經(jīng)濟(jì)的程度。在這樣的情況下，必須破碎巖層并且在開放條件下利用支撐材料或支撐劑支撐破碎。這樣破碎通常利用水壓完成，支撐材料或支撐劑是粒狀材料，例如砂、玻璃珠或陶瓷球，其通過流體被帶入裂縫。
尺寸均勻的球形顆粒被普遍公認(rèn)為是最有效的支撐劑，因?yàn)槠錆B透性最佳。為此，假定其它的性能相同，球形或基本球形的支撐劑，例如圓形砂粒、金屬丸、玻璃珠、金剛砂或機(jī)械加工為球形的其它陶瓷材料是優(yōu)選的。
發(fā)明詳述依照本發(fā)明，生產(chǎn)了具有作為起始原料之一的氧化鋁微粒的球形丸?；蝾w粒。該球形顆粒適合用作石油和天然氣支撐劑以及研磨介質(zhì)。該球形微粒在燒結(jié)溫度下燒充分長(zhǎng)的時(shí)間，以能夠獲得表觀比重為2.70-3.75g/cm3且堆積密度為約1.35-約2.15g/cm3的燒結(jié)的球形顆粒。本發(fā)明實(shí)施方案的支撐劑在從中等到異常高強(qiáng)度范圍內(nèi)變化并且在高達(dá)約15,000psi閉合應(yīng)力(closure stress)下有效。因而，本發(fā)明實(shí)施方案的支撐劑通?？蓱?yīng)用于閉合應(yīng)力極端的中等深度或非常深的石油和天然氣井。
球形顆粒由氧化鋁微粒與粘土和鋁土礦中的至少一種的組合物制備。另外，所述組合物中可以加入燒結(jié)助劑。合適的燒結(jié)助劑包括氧化鐵和氧化鋅。所述組合物可以包含約10-75重量％氧化鋁微粒、約20-90重量％粘土和鋁土礦中的至少一種，和，任選地，約0.1-15重量％燒結(jié)助劑。粘土和鋁土礦可以包含約35-90重量％氧化鋁。在一種實(shí)施方案中，所述組合物包含58重量％氧化鋁微粒和42重量％煅燒高嶺土。在另一種實(shí)施方案中，所述組合物包含64重量％氧化鋁微粒、28重量％高嶺土和8重量％氧化鐵。在另一種實(shí)施方案中，所述組合物包含20重量％氧化鋁微粒和80重量％鋁土礦。在另外一種實(shí)施方案中，所述組合物包含36重量％氧化鋁微粒、63重量％鋁土礦和1重量％氧化鋅。
適合在生產(chǎn)本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑的組合物中應(yīng)用的氧化鋁微粒材料是采用拜耳法的凈化氧化鋁的氧化鋁微塵收集器的副產(chǎn)物。依照拜耳法，將鋁土礦的鋁成分溶于氫氧化鈉，從該溶液中除去雜質(zhì)并且從該溶液沉淀三水合氧化鋁，然后煅燒為氧化鋁。拜耳法設(shè)備主要是一種加熱并冷卻大量循環(huán)的苛性鈉溶液物流的裝置。鋁土礦在高溫點(diǎn)加入，紅泥在中等溫度下分離，氧化鋁則在該循環(huán)的低溫點(diǎn)沉淀。適合制備本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑顆粒的氧化鋁微粒是該方法的副產(chǎn)物。合適的氧化鋁微粒產(chǎn)物的氧化鋁含量為約99重量％，燒失量為約13％-22％，平均粒徑為約12微米并且約86％或更高的粒徑分布小于45微米。術(shù)語“燒失量(loss on ignition)”指本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的一種方法，其中試樣在約100℃干燥以驅(qū)除游離水分，然后加熱到約1000℃以驅(qū)除化學(xué)結(jié)合水和其它化合物。
用于生產(chǎn)本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑的組合物還包含粘土和鋁土礦中的至少一種。對(duì)生產(chǎn)本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑的組合物合適的粘土材料是高嶺土。自然界發(fā)現(xiàn)的高嶺土是水合硅酸鋁，其組成為約52％SiO2和45％Al2O3(所述的化學(xué)成分以基于煅燒的重量百分比表示)。合適的高嶺土開采于Mclntyre，Georgia地區(qū)并且具有大約14％的燒失量。根據(jù)某些實(shí)施方案，所述高嶺土材料可以使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方法在除去足夠水化水的溫度和時(shí)間下煅燒以促進(jìn)?；?。
對(duì)生產(chǎn)本發(fā)明上述方式支撐劑的組合物合適的鋁土礦材料可由Comalco獲得。自然界可見的這種鋁土礦具有的化學(xué)組成為大約82％Al2O3、7％SiO2(所述的化學(xué)成分以基于煅燒的重量百分比表示)。所述鋁土礦從澳大利亞開采且煅燒，認(rèn)為自始具有大約低于1％的燒失量。根據(jù)某些實(shí)施方案，所述鋁土礦材料可以使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的方法在除去足夠水化水的溫度和時(shí)間下煅燒以促進(jìn)?；?。
應(yīng)用于生產(chǎn)本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑組合物的粘土和鋁土礦材料與多種支撐材料是相容的并且可作為其基質(zhì)使用，因此依照該方式，可以生產(chǎn)多種復(fù)合支撐劑，其可以根據(jù)具體的條件或巖層定制。因而，最后燒結(jié)的復(fù)合材料顆粒的性能，例如強(qiáng)度、滲透性、表觀比重、堆積密度和耐酸性，可通過初始組分混合物的變化得到控制。
此外，球形顆?？啥ㄖ朴米餮心ソ橘|(zhì)。例如，通過適當(dāng)選擇起始材料、尤其是特殊的燒結(jié)助劑可使研磨介質(zhì)達(dá)到期望的顏色和密度。研磨介質(zhì)常常要求淺顏色以使介質(zhì)在研磨期間的磨耗不會(huì)污染被研磨的產(chǎn)物。在這種情況下，燒結(jié)助劑如氧化鐵不會(huì)使用，原因在于氧化鐵存在使介質(zhì)變黑的趨勢(shì)。相反，燒結(jié)助劑如氧化鋅可以使用，因?yàn)槠洚a(chǎn)生淺顏色介質(zhì)。通過調(diào)整起始材料的相對(duì)比例可以獲得期望密度的研磨介質(zhì)。例如，包含較大量氧化鋁微?；蜾X土礦的起始成分的比率將導(dǎo)致形成較高密度的介質(zhì)。較高密度的研磨介質(zhì)提高了球磨機(jī)和立磨機(jī)的研磨能力。合適的研磨介質(zhì)性能如耐摩性同樣為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知。
正如這里所用，術(shù)語“表觀比重”是無單位的數(shù)值，但是定義為數(shù)值上等于每立方厘米體積的重量，在體積確定中排除空穴體積或開放孔隙。這里給出的表觀比重值通過水置換確定。
正如這里所用，術(shù)語“堆積密度”定義為單位體積的平均重量，包括顆粒之間的空穴體積。
除非另有說明，關(guān)于組合物的所有百分比、比例和值均以重量表示。
如上所述，生產(chǎn)本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑的組合物還可以包含燒結(jié)助劑，例如氧化鐵或氧化鋅。氧化鐵可以赤鐵礦氧化鐵(Fe2O3)或其它形式的氧化鐵如FeO和Fe3O4加入所述組合物，因此這里使用的所有術(shù)語″氧化鐵″意味著所有形式的氧化鐵并且可統(tǒng)稱為FexOy。合適的氧化鐵材料是可由Densimix，Inc商業(yè)獲得的顏料級(jí)氧化鐵。合適的氧化鋅材料可由U.S.Zinc商業(yè)獲得。
本發(fā)明還提供一種利用本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑以高達(dá)20,000英尺深度支撐石油和天然氣井中裂縫的方法，該方法將支撐劑與流體如油或水混合，并且將該混合物引入地下巖層的裂縫。作用于裂縫上的擠壓壓力通常最高約15,000psi。
在本發(fā)明實(shí)施方案的方法中，氧化鋁微粒、粘土和鋁土礦中的至少一種和任選的一種或多種燒結(jié)助劑的組合物被研磨為精細(xì)顆粒大小的粉塵。將該粉塵混合物加入具有可轉(zhuǎn)動(dòng)工作臺(tái)的高強(qiáng)度混合器內(nèi)，其中的工作臺(tái)裝配有可轉(zhuǎn)動(dòng)撞擊葉輪，例如在授予Brunner的美國(guó)專利No.3,690,622中所述。加入充足的水以形成基本球形的陶瓷顆粒。任選地，粘結(jié)劑，例如現(xiàn)有技術(shù)公知的各種樹脂或蠟、淀粉或聚乙烯醇可以加入初始混合物中以改進(jìn)?；^程并且提高未燒結(jié)顆粒的生坯強(qiáng)度。合適的粘結(jié)劑為淀粉，其可以約0-1.5重量％的水平添加。在某些實(shí)施方案中，淀粉可以約0.5-0.7重量％的量加入。
所獲得的顆粒然后干燥并且篩分到適當(dāng)?shù)念A(yù)燒結(jié)尺寸，并且在燒結(jié)溫度下燒直到獲得約2.70-約3.75的表觀比重，這取決于起始混合物的組成。
本領(lǐng)域普通技術(shù)人員認(rèn)為所述組合物還可以包含其它的傳統(tǒng)燒結(jié)助劑，其中包括，例如，微量的膨潤(rùn)土、長(zhǎng)石、霞石正長(zhǎng)巖、滑石、氧化鈦，和鋰、鎂、鉀、鈣、錳和硼的化合物，例如碳酸鋰、氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、氧化鎂、碳酸鎂、氧化鈣、碳酸鈣、氧化錳、硼酸、碳化硼、二硼化鋁、氮化硼和磷化硼。最期望的燒結(jié)助劑范圍可容易地由本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員根據(jù)具體使用的氧化鋁微粒、粘土和鋁土礦的混合物確定。
本發(fā)明實(shí)施方案的燒結(jié)支撐劑顆粒是球形的。所述支撐劑顆粒球形度利用視覺比較器確定。Krumbein和Sloss在Stratigraphy andSedimentation，第二版，1955，W.H.Freeman&Co.，San Francisco，Calif.，描述了用于視覺確定球形度和圓度的圖表。利用該圖表的視覺比較是一種廣泛使用的評(píng)價(jià)顆粒球形度或圓度的方法。在利用該視覺比較的方法中，隨機(jī)選擇20種要測(cè)試材料的顆粒試樣。在10-20倍的顯微鏡或顯微鏡照片下觀察這些顆粒并將其形狀與Krumbein和Sloss圖表比較。該圖表的球形度值范圍為0.3-0.9。然后平均各個(gè)顆粒的圖表值獲得球形度值。
正如這里所用，術(shù)語“球形”和有關(guān)形式定義為最小直徑與最大直徑的平均比例為約0.80或更高，或與Krumbein和Sloss圖表相比具有的平均球形度為約0.8或更高。當(dāng)與Krumbein和Sloss圖表視覺比較時(shí)，本發(fā)明實(shí)施方案的燒結(jié)支撐劑顆粒具有的平均球形度為約0.8或更高。本發(fā)明某種實(shí)施方案的支撐劑顆粒具有約0.9的圓度和約0.9的球形度。
生產(chǎn)本發(fā)明實(shí)施方案的燒結(jié)、球形顆粒的合適步驟如下1.將氧化鋁微粒、粘土和鋁土礦中的至少一種，任選的一種或多種燒結(jié)助劑，和任選的粘結(jié)劑的初始成分研磨到其中約90-100％小于325目。根據(jù)某些實(shí)施方案，煅燒粘土和鋁土礦中的一種或兩者，并且如果存在的話，粘結(jié)劑為淀粉。將90重量％的磨細(xì)起始成分加入高強(qiáng)混合器內(nèi)。
2.用合適的商業(yè)可得的攪拌或混合裝置攪拌起始成分，其中攪拌或混合裝置具有可轉(zhuǎn)動(dòng)的水平或傾斜圓形工作臺(tái)和可轉(zhuǎn)動(dòng)的撞擊葉輪。
3.在攪拌混合物的同時(shí)，加入足量的水以促使球形顆粒形成和使這些顆粒長(zhǎng)大到期望尺寸。
總之，足以促使形成基本球形顆粒的水的總量為起始成分的約17-約23重量％?？偦旌蠒r(shí)間通常為約2-約15分鐘。
在氧化鋁微粒、粘土和鋁土礦的至少一種、任選的一種或多種燒結(jié)助劑和任選粘結(jié)劑的化合物已經(jīng)長(zhǎng)大為期望尺寸的球形顆粒后，降低混合器的速率，并且將10重量％的磨細(xì)起始成分加入混合器。
4.干燥獲得的顆粒并篩分至規(guī)定尺寸，該規(guī)定尺寸將補(bǔ)償在窯爐燒結(jié)期間出現(xiàn)的收縮。優(yōu)選在干燥后對(duì)顆粒進(jìn)行尺寸篩分。在干燥和篩分步驟后獲得的拒絕的過大和過小顆粒與粉末材料可以再循環(huán)。
5.然后干燥后的顆粒在燒結(jié)溫度下燒足夠長(zhǎng)的時(shí)間以能夠獲得燒結(jié)的、表觀密度為2.70-3.75且堆積密度為約1.35-約2.15g/cm3球形顆粒。具體采用的時(shí)間和溫度取決于起始成分并且根據(jù)燒后的物理試驗(yàn)結(jié)果經(jīng)驗(yàn)地確定。
還可以在燒后篩分顆粒。最終的顆?？蛇M(jìn)行磨光處理以增強(qiáng)光滑度。本發(fā)明實(shí)施方案支撐劑具有符合20/40支撐劑API規(guī)定的粒徑分布，其規(guī)定所述產(chǎn)物必須在初次20-40目篩分之間保留90％。但是，使用相同的混合物還可以生產(chǎn)140目-6目之間的其它尺寸支撐劑。依照本發(fā)明實(shí)施方案制備的支撐劑顯示了下列典型篩分分析(保留的重量％)
表I報(bào)道的堆積密度利用步驟ANSI B74.4通過稱量用于填充已知體積杯子的試樣量確定。
表I報(bào)道的破碎值利用美國(guó)石油組織(API)用于確定破碎阻力的步驟獲得。依照該步驟，將約6mm厚的要測(cè)試試樣床放置在空心圓筒單元內(nèi)。將活塞塞入該單元內(nèi)。然后，通過活塞向試樣施加荷載。用時(shí)1分鐘達(dá)到最大負(fù)荷并且保持該負(fù)荷2分鐘。然后除去負(fù)荷，從單元內(nèi)取出試樣并且篩分分離破碎的材料。結(jié)果以破碎到小于起始材料尺寸的材料占原始試樣的重量百分比表示(例如，20/40材料將為破碎到-40目的材料)。
表I對(duì)由所述原料生產(chǎn)的顆粒的本發(fā)明實(shí)施方案組合物進(jìn)行了總結(jié)。同時(shí)還給出了這些顆粒的試驗(yàn)結(jié)果。所有試樣依照這里描述的步驟制備。實(shí)施例1-4對(duì)表I報(bào)道的受測(cè)支撐劑試樣制備中采用的步驟作了詳細(xì)描述。
混合物的化學(xué)組成由原料混合比計(jì)算，并且通過本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的分析方法-感應(yīng)耦合等離子體(ICP)測(cè)定原料的化學(xué)組成。
表I
實(shí)施例1比例為58/42的氧化鋁微粒與煅燒高嶺土的混合物首先進(jìn)行研磨處理以使該混合物的99.4％具有小于325目的粒徑。接著，將約3200g比例為58/42的混合物裝入R02 Eirich混合器。
該混合器以高轉(zhuǎn)速操作并且加入1050g其中包含24g作為粘結(jié)劑的淀粉的水。?；^程以高速持續(xù)4.5分鐘。然后，將混合器的轉(zhuǎn)速降低到“慢”轉(zhuǎn)速并加入200g同樣具有58/42比例的氧化鋁微粒與煅燒高嶺土的組合物的研磨粉末。顆粒在慢轉(zhuǎn)子作用下研磨總計(jì)1.5分鐘。
然后在于2850-3000溫度下燒之前干燥顆粒并且篩分為-16目/+30目。所獲得的顆粒具有堆積密度1.34gm/cm3。
所述顆粒的破碎強(qiáng)度依照API步驟測(cè)試以測(cè)定在4,000psi施加壓力下的上述抗破碎能力，所述顆粒具有的破碎百分率為2.1。在實(shí)驗(yàn)室窯爐的最大溫度能力3000下獲得最好強(qiáng)度。數(shù)據(jù)表明在較高溫度下由該混合物燒結(jié)的顆粒能夠產(chǎn)生具有最佳強(qiáng)度的顆粒。
實(shí)施例2將約3200g比例為64/28/8且98.6％的粒徑＜325目的氧化鋁微粒、煅燒高嶺土和氧化鐵混合物裝入R02 Eirich混合器。
高速操作該混合器并且加入750g其中包含24g淀粉粘結(jié)劑的水，其中的淀粉粘結(jié)劑可以商品名Staramic 100由Tate and Lyle NorthAmerica獲得。持續(xù)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和葉輪約10.5分鐘；接著，降低葉輪速度并且添加200g比例同樣為64/28/8的氧化鋁微粒、煅燒高嶺土和氧化鐵組合物的研磨粉末。研磨持續(xù)大約2分鐘。
然后在于約2,750溫度下燒之前干燥顆粒并且篩分為-16目/+30目。所獲得的顆粒具有表觀比重約3.30、堆積密度1.84gm/cm3、球形度大于0.8，所述值利用Krumbein和Sloss圖表測(cè)定。
所述顆粒的破碎強(qiáng)度依照API步驟測(cè)試以測(cè)定在10,000psi施加壓力下的上述抗破碎能力，所述顆粒具有的破碎百分率為2.9，符合API關(guān)于該尺寸的支撐劑最大破碎比例10％的規(guī)定。
實(shí)施例3將約4.5kg比例為36/63/1且99.9％粒徑＜325目的氧化鋁微粒、鋁土礦和氧化鋅混合物加入R02 Eirich混合器。
高速操作該混合器并且加入約1000g水。持續(xù)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和葉輪約6分鐘；接著，降低葉輪速度并且添加約450g比例同樣為36/63/1的氧化鋁微粒、鋁土礦和氧化鋅的組合物研磨粉磨。研磨持續(xù)大約1分鐘。
然后在于約2,840溫度下燒之前干燥顆粒并且篩分為-16目/+30目。所獲得的顆粒具有表觀比重約3.65、堆積密度1.99gm/cm3、球形度大于0.8，所述值利用Krumbein和Sloss圖表測(cè)定。
所述顆粒的破碎強(qiáng)度依照API步驟測(cè)試以測(cè)定在15,000psi施加壓力下的上述抗破碎能力，所述顆粒具有的破碎百分率為7.4，符合API關(guān)于該尺寸的支撐劑最大破碎比例10％的規(guī)定。
實(shí)施例4將約3.6kg比例為20/80且99.9％的粒徑＜325目的氧化鋁微粒與鋁土礦的混合物加入R02 Eirich混合器。
高速操作該混合器并且加入約800g水。持續(xù)旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)和葉輪約6分鐘；接著，降低葉輪速度并且添加約360g比例同樣為20/80的氧化鋁微粒與鋁土礦組合物的研磨粉末。研磨持續(xù)大約1分鐘。
然后在于約2,750溫度下燒之前干燥顆粒并且篩分為-16目/+30目。所獲得的顆粒具有表觀比重約3.63、堆積密度1.98gm/cm3、球形度大于0.8，所述值利用Krumbein和Sloss圖表測(cè)定。
所述顆粒的破碎強(qiáng)度依照API步驟測(cè)試以測(cè)定在上述破碎和15,000psi施加壓力下的抗破碎能力，所述顆粒具有的破碎百分率為2.9，符合API關(guān)于該尺寸的支撐劑最大破碎比例10％的規(guī)定。
本發(fā)明球形、燒結(jié)顆粒適合在破裂地下巖層方法中用作支撐劑以提高其滲透能力，特別是通常位于深度達(dá)約20,000英尺的擠壓壓力約15,000psi的巖層的滲透能力。
當(dāng)用作支撐劑時(shí)，本發(fā)明顆?？砂凑张c其它支撐劑相同的方式處理。所述顆?？梢源b或散裝形式隨破碎處理使用的其它材料一起輸送到井現(xiàn)場(chǎng)。傳統(tǒng)設(shè)備和技術(shù)可用于放置作為支撐劑的球形顆粒。
經(jīng)常稱為“前置液體”的粘性流體以引發(fā)并促進(jìn)地下巖層破裂的速度注入井。破碎液體可以是油基、水基、酸、乳液或任何其它流體。破碎液體的注射持續(xù)進(jìn)行直到獲得充分的幾何破裂以允許置換支撐顆粒。然后，通過將所述顆粒已經(jīng)預(yù)先引入并懸浮其中的流體注入裂縫將上述顆粒放入裂縫。支撐分布通常為，但是不必要，多層填充。在放置所述顆粒之后，將該井關(guān)閉足夠長(zhǎng)時(shí)間以允許裂縫內(nèi)壓力釋放進(jìn)入巖層內(nèi)。這樣導(dǎo)致裂縫閉合并且抵抗裂縫進(jìn)一步閉合的支撐顆粒施加壓力。
另外，本發(fā)明球形、燒結(jié)顆粒適合用作研磨介質(zhì)。當(dāng)用作研磨介質(zhì)時(shí)，顆粒接近白色或淡褐色，這是用于礦石研磨或其它類型的研磨產(chǎn)品顏色為關(guān)鍵質(zhì)量參數(shù)的研磨的介質(zhì)需要的性能。當(dāng)本發(fā)明球形、燒結(jié)顆粒在使用過程中完全磨損時(shí)，它們不會(huì)產(chǎn)生在使用金屬介質(zhì)或深色陶瓷介質(zhì)情況下出現(xiàn)的產(chǎn)品變色的情況。
前文的說明和實(shí)施方案旨在說明本發(fā)明，并不對(duì)其構(gòu)成任何限制。應(yīng)該理解不脫離本發(fā)明精神和范圍可以進(jìn)行任何改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種包含大量燒結(jié)的球形顆粒的天然氣與石油井支撐劑，所述顆粒由包含氧化鋁微粒和粘土與鋁土礦至少之一的組合物制備。
2.如權(quán)利要求1所述的支撐劑，其中所述組合物進(jìn)一步包含至少一種燒結(jié)助劑。
3.如權(quán)利要求2所述的支撐劑，其中至少一種燒結(jié)助劑選自氧化鐵、氧化鋅、膨潤(rùn)土、長(zhǎng)石、霞石正長(zhǎng)巖、滑石、氧化鈦、碳酸鋰、氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、氧化鎂、碳酸鎂、氧化鈣、碳酸鈣、氧化錳、硼酸、碳化硼、二硼化鋁、氮化硼和磷化硼。
4.如權(quán)利要求2所述的支撐劑，其中所述組合物包含約10-約75重量％氧化鋁微粒、約20-約90重量％粘土和鋁土礦中的至少一種和約0.1-約15重量％至少一種燒結(jié)助劑。
5.如權(quán)利要求4所述的支撐劑，其中所述組合物包含約40-約75重量％氧化鋁微粒、約20-約60重量％粘土和約0.1-約15重量％至少一種燒結(jié)助劑。
6.如權(quán)利要求5所述的支撐劑，其中所述組合物包含高嶺土。
7.如權(quán)利要求6所述的支撐劑，其中所述組合物包含煅燒過的高嶺土。
8.如權(quán)利要求4所述的支撐劑，其中所述組合物包含約10-約75重量％氧化鋁微粒、約20-約90重量％鋁土礦和約0.1-約15重量％至少一種燒結(jié)助劑。
9.如權(quán)利要求1所述的支撐劑，其中所述組合物包含58重量％氧化鋁微粒和42重量％粘土。
10.如權(quán)利要求2所述的支撐劑，其中所述組合物包含64重量％氧化鋁微粒、28重量％粘土和8重量％至少一種燒結(jié)助劑。
11.如權(quán)利要求10所述的支撐劑，其中所述的至少一種燒結(jié)助劑包含氧化鐵。
12.如權(quán)利要求2所述的支撐劑，其中所述組合物包含36重量％氧化鋁微粒、63重量％鋁土礦和1重量％至少一種燒結(jié)助劑。
13.如權(quán)利要求12所述的支撐劑，其中所述的至少一種燒結(jié)助劑包含氧化鋅。
14.如權(quán)利要求1所述的支撐劑，其中所述組合物包含20重量％氧化鋁微粒和80重量％鋁土礦。
15.如權(quán)利要求1所述的支撐劑，其中所述組合物包含高嶺土。
16.如權(quán)利要求15所述的支撐劑，其中所述組合物包含煅燒過的高嶺土。
17.如權(quán)利要求1所述的支撐劑，其中所述顆粒具有的表觀比重為約2.70-約3.75。
18.如權(quán)利要求1所述的支撐劑，其中所述顆粒具有的堆積密度為約1.35-約2.15g/cm3。
19.一種破碎位于深達(dá)約20,000英尺深度的地下巖層的方法，其中包括以足以打開其中裂縫的速率和壓力將液壓流體注入所述巖層，并且將包含燒結(jié)球形顆粒的流體注入裂縫，其中所述顆粒由包含氧化鋁微粒和粘土與鋁土礦中至少一種的組合物制備。
20.如權(quán)利要求19所述的方法，其中的組合物進(jìn)一步包含至少一種燒結(jié)助劑。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述的至少一種燒結(jié)助劑選自氧化鐵、氧化鋅、膨潤(rùn)土、長(zhǎng)石、霞石正長(zhǎng)巖、滑石、氧化鈦、碳酸鋰、氧化鈉、碳酸鈉、硅酸鈉、氧化鎂、碳酸鎂、氧化鈣、碳酸鈣、氧化錳、硼酸、碳化硼、二硼化鋁、氮化硼和磷化硼。
22.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述組合物包含約10-約75重量％氧化鋁微粒、約20-約90重量％粘土和鋁土礦中的至少一種和約0.1-約15重量％至少一種燒結(jié)助劑。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述組合物包含約40-約75重量％氧化鋁微粒、約20-約60重量％粘土和約0.1-約15重量％至少一種燒結(jié)助劑。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中所述組合物包含高嶺土。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中所述組合物包含煅燒過的高嶺土。
26.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述組合物包含約10-約75重量％氧化鋁微粒、約20-約90重量％鋁土礦和約0.1-約15重量％至少一種燒結(jié)助劑。
27.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述組合物包含58重量％氧化鋁微粒和42重量％粘土。
28.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述組合物包含64重量％氧化鋁微粒、28重量％粘土和8重量％至少一種燒結(jié)助劑。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述的至少一種燒結(jié)助劑包含氧化鐵。
30.如權(quán)利要求20所述的方法，其中所述組合物包含36重量％氧化鋁微粒、63重量％鋁土礦和1重量％至少一種燒結(jié)助劑。
31.如權(quán)利要求30所述的方法，其中所述的至少一種燒結(jié)助劑包含氧化鋅。
32.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述組合物包含20重量％氧化鋁微粒和80重量％鋁土礦。
33.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述組合物包含高嶺土。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述組合物包含煅燒過的高嶺土。
35.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述顆粒具有的表觀比重為約2.70-約3.75。
36.如權(quán)利要求19所述的方法，其中所述顆粒具有的堆積密度為約1.35-約2.15g/cm3。
全文摘要
描述了包含氧化鋁微粒、粘土和鋁土礦中至少一種和任選的燒結(jié)助劑的燒結(jié)、球形復(fù)合顆粒或微粒以及它們的制造方法。同時(shí)還描述了這種顆粒在液壓破裂地下巖層與研磨中的用途。
文檔編號(hào)E21B43/25GK101023243SQ200580030660
公開日2007年8月22日 申請(qǐng)日期2005年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月14日
發(fā)明者R·迪恩克爾, M·埃蒙茲, S·卡諾瓦, B·埃爾德雷德, B·A·威爾遜 申請(qǐng)人:卡博陶粒有限公司