[發明專利]利用中、低品位鋁土礦制備中密度高強度支撐劑的方法

有效

• 申請號: 201310486637.1
• 申請日: 2013-10-17
• 公開（公告）號: CN103525396A
• 公開（公告）日: 2014-01-22
• 發明（設計）人: 劉作磊;趙金洲;李勇明
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 成都金英專利代理事務所(普通合伙) 51218
• 代理人: 袁英

技術領域

本發明涉及石油、天然氣井壓裂工藝用的固體支撐劑技術領域，特別是以配礦的方式，利用中、低品位鋁土礦制備中密度高強度石油壓裂支撐劑的方法。

背景技術

隨著工業的發展與生活水平的升高，當前國內外都面臨著石油天然氣與日俱增的需求與石油天然氣資源日益短缺的問題。為提高油氣采收能力，在石油天然氣開采過程中，不斷開發新的工藝措施來達到石油增產的目的。壓裂技術作為一種重要的石油增產技術之一，就是通過攜帶液將支撐劑攜帶至油氣裂縫，起到支撐裂縫，提高油氣倒流能力，來達到提高油氣采收效率，支撐劑的性能對壓裂效果有著顯著的影響。陶粒支撐劑憑借可調的密度、高耐酸度、高強度等特點，在壓裂工藝中成為主要被采用的石油壓裂固體支撐劑。

中國專利CN1833298A公開了一種超強度陶粒支撐劑及其準備方法，其原料包含10～30%鋁礬土（Al₂O₃含量85～90%），50～70%鋁土礦（Al₂O₃含量74～77%），8～15%高鐵鋁土礦，7～20%粘土，2～5%錳礦，0.5～2.5%鉀長石，0.1～1.2%糊精。將上述比例的礦物分別研磨成325目全部通過的細粉，然后混合攪拌均勻，再轉入滾動制粒機中制粒，過篩得到目標粒徑的半成品，高溫煅燒半成品，冷卻得到體密度1.80?g/cm³，視密度3.29?g/cm³的中密度陶粒支撐劑。中國專利CN103131407A公開了利用鎂渣作為礦化劑的高強度陶粒石油支撐劑及制備方法，其原料有100份輕燒鋁礬土礦（Al₂O₃含量不大于75%）、2～6份鎂渣、1～3份輔料、0.3～0.5份粘合劑，經破碎，制粒，高溫燒結，得到體積密度≤1.8?g/cm³，視密度≤3.35?g/cm³的陶粒支撐劑。目前國內中密度支撐劑制備還是非常依賴高品位鋁土礦，隨著國內優質鋁土礦資源的日益減少，以及國家對礦產資源更加嚴格的管理和規劃，中密度支撐劑對高品位鋁土礦的依賴問題亟需解決。

發明內容

本發明的目的在于提供利用中、低品位鋁土礦制備中密度高強度支撐劑的方法，該方法原理可靠，操作簡便，制備的支撐劑具有高強度、高圓度，能廣泛運用于石油壓裂工藝，同時降低了中密度支撐劑對高品位鋁土礦的依賴，擴大了低品位鋁土礦的應用范圍，降低了中密度支撐劑的生產成本，具有廣闊的市場前景。

為達到以上技術目的，本發明提供以下技術方案。

所述利用中、低品位鋁土礦制備中密度高強度支撐劑的方法，依次包括以下步驟：

（1）輕燒：將質量含量為65～72%的鋁土礦生礦在800℃～1000℃下進行1～3h煅燒后形成輕燒中品位鋁土礦，將質量含量為45～50%的鋁土礦生礦在950℃～1100℃下進行1～3h煅燒后形成輕燒低品位鋁土礦；

（2）磨粉：

按以下比例稱取各原料：

輕燒中品位鋁土礦???20～35%，

輕燒低品位鋁土礦???60～70%，

粘土???????????????2～5%，

鎂粉???????????????0.5～2%，

二氧化錳粉?????????2～6%，

以上物質均為質量百分比，將各原料混合并進行研磨均化，得到目標粒度的細粉；

（3）造粒：在圓盤造粒機的圓盤內加入上述干細粉，待圓盤轉動后，在細粉表面均勻噴入霧化水，待噴完霧化水，圓盤轉動一段時間后，形成大量表面濕潤的母核，隨后撒入干細粉，使胚球長大，重復交替進行噴入霧化水和撒入干粉，使胚球繼續長大直至所需粒度；

（4）干燥：將胚球干燥至水分的質量含量低于3%；

（5）燒結：將干燥后的半成品在1320～1360℃高溫下燒結并保溫0.5～2h；

（6）篩分：將高溫燒結后的產品冷卻直至60℃以下，震動篩分產品，獲得20～40目的支撐劑。

所述粘土中Al₂O₃的質量含量為26～35%，SiO₂的質量含量為49～68%，為四川攀枝花的軟質粘土。

所述鎂粉為高溫煅燒菱鎂礦所得的工業鎂粉，其MgO的質量含量為65～85%。

所述二氧化錳粉為工業錳粉，其MnO₂的質量含量為45～62%。

所述磨粉步驟中各原料混合并進行研磨均化后，得到細粉的粒度為600目水洗通過率不低于95%。