[发明专利]陶粒支撑剂组合物和陶粒支撑剂及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种陶粒支撑剂组合物，由该组合物制备得到的陶粒支撑剂及其制备方法和应用。

背景技术

支撑剂是油气深井、超深井的压裂工艺中的关键材料，对提高油气产量和延长油、气井的使用寿命有着重要作用。用于压裂工艺的支撑剂主要分为天然支撑剂和人造支撑剂两大类型，天然支撑剂主要以石英砂为代表，人造支撑剂以陶粒和树脂包层砂为代表。由于作为天然支撑剂的石英砂杂质含量较高且抗压强度低，难以满足高闭合压力下的油井开采的要求。而作为人造支撑剂的陶粒支撑剂产品大都采用经过600-1000℃焙烧后的铝矾土作基料，其制作成本高、能源的消耗高、资源的利用率低，并且难以制得满足超高强度高密度的陶粒支撑剂的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的陶粒支撑剂的制备工艺中存在的成本高、耗能大、难以获得超高强度高密度的陶粒支撑剂等缺陷，提供一种能够低成本地、低能耗地获得超高强度高密度的陶粒支撑剂的陶粒支撑剂组合物、陶粒支撑剂及其制备方法。

本发明提供一种陶粒支撑剂组合物，其中，该组合物含有铝矾土、氧化锰、氧化镁、氧化铁和烧结添加剂。

本发明还提供了一种陶粒支撑剂的制备方法，其中，该方法包括：将上述陶粒支撑剂组合物与水进行接触，并进行造粒和烧结。

本发明还提供了由上述制备方法制得的陶粒支撑剂。

本发明还提供了上述陶粒支撑剂在油井气井压裂中的应用。

通过本发明的陶粒支撑剂组合物，无需采用经过高温焙烧的铝钒土作为基料，因此其制备成本较低。并且本发明的陶粒支撑剂在86MPa的闭合压力下具有小于3%的破碎率，且具有大于3.3g/cm3的视密度和大于2.5g/cm3的体密度，其是一种具有良好圆球状的超高强度高密度的陶粒支撑剂，特别适用于油井气井的压裂。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式

以下对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

本发明提供一种陶粒支撑剂组合物，其中，该组合物含有铝矾土、氧化锰、氧化镁、氧化铁和烧结添加剂。

根据本发明，尽管当所述陶粒支撑剂组合物中含有铝矾土、氧化锰、氧化镁、氧化铁和烧结添加剂即可低成本地、低能耗地获得较高密度、较高强度的陶粒支撑剂，但是优选情况下，以100重量份的所述铝矾土为基准，氧化锰的含量为0.5-7重量份，氧化镁的含量为0.2-2.5重量份，氧化铁的含量为0.1-3.5重量份，所述烧结添加剂的含量为0.5-3重量份。更优选地，以100重量份的所述铝矾土为基准，氧化锰的含量为1-6重量份，氧化镁的含量为0.3-2重量份，氧化铁的含量为0.1-3重量份，所述烧结添加剂的含量为0.8-1.5重量份。更进一步优选地，以100重量份的所述铝矾土为基准，氧化锰的含量为1-2重量份，氧化镁的含量为0.3-1重量份，氧化铁的含量为0.1-0.5重量份，所述烧结添加剂的含量为0.8-1重量份。通过上述的组成可以获得更高强度更高密度的优良的陶粒支撑剂。

根据本发明，所述铝矾土可以为本领域公知的能够用于制备高强度高密度陶粒支撑剂的铝土矿。通常所述铝矾土中含有氧化铝、二氧化硅、氧化钛等，其中，所述铝矾土中含有的氧化铝可以在烧结过程中形成刚玉相、莫来石相等。为了获得高密度高强度的陶粒支撑剂，优选采用氧化铝含量较高的铝矾土，优选地，本发明中采用的铝矾土含有75重量%以上的氧化铝，更优选含有75-85重量%的氧化铝。当所述铝矾土中含有上述含量的氧化铝时，可以在后述制备陶粒支撑剂的烧结过程中获得较多的刚玉相，从而更可以获得高密度和高强度的陶粒支撑剂。

在本发明的一种优选实施方式中，所述铝矾土的组成为：75-85重量%的氧化铝，5-10重量%的二氧化硅，0.5-1.5重量%的氧化钙，1.2-5重量%的三氧化二铁。

根据本发明，所述铝矾土优选为颗粒状，且粒径为0.044mm以下。所述颗粒状的铝矾土可以通过将铝矾土进行研磨而得到。另外，更优选在进行研磨之前对所述铝矾土进行干燥，所述干燥的温度可以为100-200℃。通过将所述铝矾土干燥后，可以去除其中含有的水分，有利于将其研磨为均匀的较细粉末，同时不会因过多的水分而导致结块，还可以使得所述陶粒支撑剂组合物中的各个组分混合得更为均匀。