[發明專利]一種水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒及其制備方法

無效

• 申請號: 201210211675.1
• 申請日: 2012-06-26
• 公開（公告）號: CN102718469A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 龍守強;李衛東
• 申請（專利權）人: 福建瑞合通新材料有限公司
• 主分類號: C04B33/22
• 分類號: C04B33/22;C04B33/13;C09K8/80
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

技術領域

本發明屬于無機材料制備領域，具體涉及一種水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒及其制備方法。

背景技術

在頁巖天然氣水平井開采的水力壓裂工藝中，需要用到輕質陶瓷顆粒，支撐人造裂縫，為頁巖天然氣的開發提供高導流能力的通道，增加天然氣開發產量。頁巖天然氣水力壓裂工藝需要輕質高強度的陶瓷顆粒。目前一般陶瓷顆粒的承壓能力可達到69MPa，但是一方面其原料主要采用鋁礬土，生產成本過高，并且資源逐漸稀少，其制備生產不適合我國具體國情；另一方面其原料配方繁雜，同時陶瓷顆粒密度偏高，對與之配套使用的壓裂液粘度有較高要求，不能適合頁巖天然氣水平井的水力壓裂施工。

發明內容

本發明的目的在于提供一種水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒及其制備方法，顆粒內部晶相結構穩定、抗壓強度高，視密度低，顆粒表面光潔度高，可有效地滿足頁巖天然氣水平井水力壓裂施工使用，增強頁巖天然氣水平井開發的導流能力，提高采氣率；另外原料配方簡單，利用福建當地豐富的瓷土資源，對原料要求低，制備簡單。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒，由下列重量份的原料制成：

瓷土礦????????????60-70份

鉀長石????????????10-15份

白云石?????????????5-10份

蒙脫石?????????????2-3?份

滑石???????????????5?份；

瓷土礦中三氧化二鋁質量百分比為30-40%。

在選用的原料中，瓷土礦中的Al₂O₃含量低，福建本地瓷土礦基本都能滿足，這就降低了對原料的采購要求，適合福建瓷土礦蘊藏量豐富的具體情況。具體的，本發明選用的原料中，鉀長石含有K₂O9.55%,?Al₂O₃16%以上,?SiO₂70%，此組成的鉀長石熔融粘度高，熔點低（1150±20℃），有利于陶瓷顆粒的低溫燒結；白云石的化學成本主要是CaMgCO₃₂，在顆粒燒結過程中能促進內部莫來石晶相得生成，是良好的催化劑；蒙脫石的化學成分為：（Al₂,Mg₃）Si₄O₁₀（OH）₂·nH₂O，在顆粒高溫燒結過程中具有良好的粘結性、吸附性、催化性、觸變性以及陽離子交換性；滑石主要是用以在制備過程中提高成粒能力，提高支撐劑的圓度和球度，并改善顆粒半成品的表面光潔度。

一種如上所述的水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒的制備方法包括以下步驟：

（1）按比例稱取各原料，分別經球磨機磨粉并全部通過400目篩網，強制拌粉，經對輥機擠壓后，打碎并進窖化池噴霧陳化60分鐘，經皮帶輸送至制粒車間經4.5M直徑盤式制粒機，制粒過程中霧化80-100min；

（2）控制半成品水分含量在7-10%，過12-70目滾筒篩后輸送至筒式烘干窯，控制半成品濕度在2%以下，烘干并除塵，輸送至高溫回轉窯燒結，回轉窯轉速控制在400-600轉/小時，窯頭溫度1100℃-1200℃，窯尾溫度500℃-300℃；并在此溫度和轉速范圍內每小時投料3-4噸，經自然冷卻后過12-70目震動平面篩即得所述水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒。其中篩分的大小，篩分的目數取決于成品使用的要求，一般情況是12-70目。

本發明有益效果：

本發明所述超輕質陶瓷顆粒內部結構穩定、抗壓強度高，視密度低，顆粒表面光潔度高，可有效地滿足頁巖天然氣水平井水力壓裂施工使用，提高井下頁巖天然氣的導流能力，提高采氣率，緩解了中國當前的天然氣短缺問題。另外原料配方簡單，利用福建當地豐富的瓷土資源，對原料要求低，制備簡單。

具體實施方式

實施例1

一種水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒，由下列重量份的原料制成：

瓷土礦????????????60份

鉀長石????????????10份

白云石?????????????5份

蒙脫石?????????????2份

滑石???????????????5份；

瓷土礦中三氧化二鋁質量百分比為30-40%。

一種如上所述的水力壓裂用超輕質陶瓷顆粒的制備方法包括以下步驟：