[发明专利]一种高强度、高密度陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种石油、天然气井压裂工艺使用的支撑剂制备方法，特别是一种高强度、高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。 

在油气田勘探开发过程中，尤其是低渗、特低渗油气田，油开发和老油气井的改造中，压裂已成为增产与提高采收率的主要手段。 

支撑剂是油气深井、超深井压裂工艺的关键材料，对提高油气产量和延长油、气井的使用寿命起着重要作用。特别是86Mpa破碎率<10%，视密度>3.35的高强度、高密度陶粒支撑剂基本上是国外进口。另外该类产品大都采用经过600-1000℃焙烧后的铝矾土作基料，并且生产高强度、高密度陶粒支撑剂添加的辅料成分复杂，存在着制作成本高，能源消耗高，资源的利用率低等缺陷。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种高强度、高密度陶粒支撑剂。  

本发明的目的在于提供一种强度、高密度陶粒支撑剂的制备方法。 

本发明在现有制造陶粒的方法基础上，采用未经焙烧的铝矾土生矿，通过改进原辅料的成分和配比，以及控制粉料的细度和烧结温度得到抗压强度高，密度高，圆球度好的的陶粒 支撑剂。 

本发明的目的可以通过以下技术方案实现： 

一种高强度、高密度陶粒支撑剂，其特征在于按重量份计，该支撑剂包括以下原料：生矾土100份、二氧化锰1-8份、锆英砂0.5-5份、氧化钡2-10份和锌粉2-10份。该配方中生矾土为基料，二氧化锰（MnO₂）、锆英砂、氧化钡（BaO）和锌粉（Zn）为辅料。辅料中的氧化钡起降低酸溶的作用，锌粉起助熔作用，锆英砂起增加体积密度，降低破碎率的作用。 

所述生矾土中Al₂O₃的质量百分含量≥75%，所述的生矾土为未经煅烧的铝矾土。所述锆英砂为主要化学组成为ZrO₂和SiO₂的矿物，其中ZrO₂的质量百分含量为60%~66%。 

配方中的基料和辅料越细越好，但是使用过细的基料辅料会增加产品的成本。所以所述生矾土的粒度优选为325~600目；二氧化锰的粒度优选为325~600目；锆英砂的粒度优选为325~800目；氧化钡的粒度优选为325~800目；锌粉的粒度优选为325~800目。 

上述的高强度、高密度陶粒支撑剂，采用以下步骤制备： 

（1）将生矾土、二氧化锰、锆英砂、氧化钡和锌粉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1300-1400℃下煅烧保温0.5~4小时，得到高强度、高密度陶粒支撑剂。 

上述的高强度、高密度陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤： 

（1）将生矾土、二氧化锰、锆英砂、氧化钡和锌粉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1300-1400℃下煅烧保温0.5~4小时，得到高强度、高密度陶粒支撑剂。 

本发明中所述的基料和辅料市场有售，均可购买获得。 

本发明的有益效果：