[发明专利]一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属陶瓷材料领域，具体涉及一种超低密度陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

石油压裂支撑剂（陶粒砂）是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。此产品是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。

石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用石油压裂支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用石油压裂支撑剂压裂的油井可提高产量30-50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。

在石油天然气深井开采的压裂工艺中，都会用到支撑剂，为油气流的流通提供了渗透性的通道，保持高导流能力，提高油、气的产量。通常人们习惯将支撑剂密度划分为三种类别：低密度、中密度和高密度，我国石油行业一般把体积密度不大于1.65g/cm3，视密度不大于2.90g/cm3，闭合压力为52Mpa，破碎率不大于8%的陶粒支撑剂称为低密度支撑剂。其特点为用量少，施工方便，成本低，对今后页岩气层的开采有较大的推广功能。

现有的超低密度低铝陶粒支撑剂的原料一般采用石英砂，该支撑剂破碎率高，产品质量不稳定，强度低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超低密度陶粒支撑剂。

本发明的另一目的在于提供一种超低密度陶粒支撑剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种超低密度陶粒支撑剂，按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料：生矾土73%-85%、硅藻土5%-10%、轻质MgO 1.0%-5%和粘土3%-15%。

配方中的硅藻土起轻质作用；轻质MgO（轻质氧化镁）起轻质作用和助熔剂作用，且在高温时形成镁铝尖晶石起到保障强度作用；粘土起粘结剂作用。各组分重量百分含量之和为100%。

所述生矾土的粒度优选为300-600目；

所述硅藻土的粒度优选为300-600目；

所述粘土的粒度优选为300-600目。

所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为：Al₂O₃含量45%-65%，SiO₂含量7%-14%；所述硅藻土中SiO₂的重量百分含量不低于70%。

所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为： Al₂O₃含量32%-38%，SiO₂含量40%-46%。

上述的超低密度陶粒支撑剂，其在于采用以下步骤制备：

（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；

（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的10%~20%；

（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1280~1350℃下煅烧保温0.5~4小时，得到超低密度陶粒支撑剂。

上述的超低密度陶粒支撑剂的制备方法，其在于包括以下步骤：

（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物料；

（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的10%~20%；

（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1280~1350℃下煅烧保温0.5~4小时，得到超低密度陶粒支撑剂。

本发明的有益效果：

本发明采取的技术方案与现代技术相比具有原料来源广泛，生产工艺简单，生产成本低等特点，其产品体积密度<1.60g/cm3，适用于新、老油气井水力中浅井压裂施工，能有效降低水力压裂施工过程中陶粒支撑剂对动力泵和管线磨损，减少支撑剂用量并降低成本等。且所制备的陶粒支撑剂的破碎率显著降低。且产品的其他指标均符合行业标准。

具体实施方式

实施例1

按重量百分含量计支撑剂的原料为：生矾土80%、硅藻土6%、轻质MgO 3%和粘土11%。