[發明專利]低密度高強度紅柱石壓裂支撐劑及其生產方法

有效

• 申請號: 201110186661.4
• 申請日: 2011-07-05
• 公開（公告）號: CN102268248A
• 公開（公告）日: 2011-12-07
• 發明（設計）人: 張玉明;張建軍
• 申請（專利權）人: 鄭州德賽爾陶粒有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C04B35/622;C04B35/10
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 張愛軍

技術領域

本發明涉及一種油、氣井壓裂工藝用的固體支撐劑，特別是涉及一種低密度高強度紅柱石壓裂支撐劑及其生產方法。

背景技術

在開發深層油、氣井，為提高油、氣井的產量，壓裂工藝被廣泛采用。為確保地下深層壓裂縫的有效撐開，必需選用合適的支撐劑。支撐劑可增加地層的導流能力，提高油或氣的產量，是壓裂工藝應用好壞的一個重要因素。燒結陶粒由于強度高、圓球度好，是人們優先選擇的壓裂支撐劑。我國石油行業中的壓裂支撐劑一般以鋁礬土為主要原料，并配合其他無機物料制造的壓裂支撐劑。

申請號為200410010272.6的專利申請公開一種高強度陶粒支撐劑及其制備方法，原料為：Al₂O₃74-80％?、SiO_2?5.5-10.5％?、Fe₂O₃4-9％?、TiO_2?2.5-3.5％?，其他輔料0-3％?。原料攪拌后成混合粉，經水氣霧化滾動成球，經高溫燒結而成。該產品具有較高的抗酸腐蝕性，可支撐壓裂裂縫，提高產油率。但是該支撐劑承壓能力較低，產品質量不穩定，不能滿足現有油、氣井壓裂用固體支撐劑的性能要求。因此，通過技術創新提高產品的性能已刻不容緩。

發明內容

本發明要解決的技術問題：提供一種低密度高強度的紅柱石壓裂支撐劑及其生產方法。

本發明的技術方案：

一種低密度高強度紅柱石壓裂支撐劑由下述重量百分比的原料組成：鋁礬土生料?65~75%，紅柱石2?~?20%，高嶺土5~20%，鋁酸鈣水泥1~8%，錳礦石粉3~10%。

所述的壓裂支撐劑，其中鋁礬土生料70%，紅柱石10%，高嶺土10%，鋁酸鈣水泥5%，錳礦石粉5%。

所述壓裂支撐劑的生產方法包括：稱取各原料，分別磨成細粉并過320目篩，混合攪拌均勻，加入旋轉制粒機中制粒，同時加霧化水氣，至混合料形成球形半成品；將球形半成品在220~280℃下烘干1-2h，烘干后含水率在2~3%以下，然后在回轉窯內燒制，燒制時窯頭溫度1300~1400℃，窯尾溫度280~320℃，燒制6~10h后出窯，即得到所述壓裂支撐劑成品。

所述球形半成品的粒度為18~30目。

所述成品出窯后，降溫至30℃以下，過20~40目篩篩分。

表1：本發明主要原料的性能要求（以重量百分比表示，%）

本發明的積極有益效果：

（1）本發明精選原料，各成分配伍合理，通過加入紅柱石和鋁酸鈣水泥，經錳礦石粉催化，使壓裂支撐劑在高溫下形成更多的莫來石相和部分剛玉相，大大提高了壓裂支撐劑的耐壓強度。本發明改變了以往的壓裂支撐劑采用低熔物作礦化劑，在高溫下形成各種晶相的混合體，導致壓裂支撐劑的強度較低的缺陷。

本發明中的各原料作用如下：

鋁礬土生料：主要是使球形半成品在1300-1400℃的高溫下其中的Al₂O₃和SiO₂發生反應，形成大量的莫來石相與少量剛玉相，從而起到骨架支撐作用，使陶粒具有較高的耐壓強度。紅柱石：在高溫下能穩定陶粒的體積密度和視密度，從而達到高強度的效果。高嶺土：主要起粘接固化作用，提高產品的早期強度。鋁酸鈣水泥：主要起催化劑和助燒劑作用，一方面鋁酸鈣水泥可以使鋁礬土生料在高溫下形成莫來石的固溶體；另一方面鋁礬土生料在較低溫度下形成剛玉相和莫來石相，使鋁礬土生料燒結更充分。錳礦石粉：主要起催化劑和著色劑作用，MnO₂在高溫下可以進入莫來石晶格內形成固溶體，部分形成玻璃相，降低了莫來石相的生成溫度。

（2）本發明產品在壓力52MPa和69MPa下的破碎率分別低于4.8%、6.9%，其強度高于其它同類產品；產品體積密度為1.40~1.60g/cm³，視密度為2.60~2.85?g/cm³，密度均低于行業標準；產品表面光潔度較高，可降低石油壓裂成本。產品性能見表3、表4。

（3）本發明原料較少，原料廉價易得，生產工藝簡化，投資少，成本低，易于推廣實施。

具體實施方式

實例1：高強度紅柱石壓裂支撐劑及其生產方法?

原料要求和配比見表1、2，以重量百分比計，即鋁礬土生料70%、紅柱石10%、高嶺土10?%、鋁酸鈣水泥5%、錳礦石粉5%。