[發明專利]低密陶粒支撐劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310681600.4
• 申請日: 2013-12-13
• 公開（公告）號: CN103666443A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 吳濤;高光輝;孫洪巍;唐珂;金寶文
• 申請（專利權）人: 淄博嘉豐礦業有限公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C04B35/16;C04B35/622
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 耿霞

技術領域

本發明涉及一種支撐劑，具體涉及一種低密陶粒支撐劑及其制備方法。

背景技術

石油壓裂支撐劑是石油壓裂工藝技術中的主角，對提高油、氣產量和延長油、氣井的使用壽命起著重要作用。通常習慣根據支撐劑的密度將支撐劑劃分為三類：低密度、中密度和高密度。我國石油行業一般把體積密度不大于1.65g/cm³，視密度不大于3.00g/cm³,閉合壓力為52Mpa，破碎率不大于8%的支撐劑稱為低密度支撐劑。其特點為用量少，泵送方便，成本低，對今后石油、頁巖氣井的開采有較大的推廣功能。

目前超低密支撐劑主要使用石英砂，其密度較低便于泵送，價格便宜可就地取材，但是其缺點限制了其發展：（1）強度較低，其在開始破碎時的壓力約為20MPa；（2）抗壓強度低，破碎后將使裂縫的導流能力大大降低；（3）圓球度差、表面光潔度低的石英砂不利于支撐裂縫的滲透率。因此，石英砂僅適用于低閉合壓力油氣層及淺井的水力壓裂。

燒結陶粒可以獲得較高的強度以及可控密度，通常包括氧化鋁和二氧化硅，通過調劑原料比例來控制密度，添加適當的添加劑來增強強度。強度的獲得主要依靠莫來石相的存在，特別是二次針狀莫來石，經研究發現鉀長石利于二次莫來石的生成。鉀長石的存在，有利于液相的產生將有助于莫來石相的產生，但如果莫來石很少，就會重新溶解，這些熔解的莫來石在燒結冷卻過程中會重新析出產生二次針狀莫來石，這種二次針狀莫來石一般比較粗長，如果坯料中鉀長石用量很少，就會很難看到粗長的二次針狀莫來石從熔體中析出。如果鉀長石的用量大，且顆粒較大，則高溫反應中就會出現通過K⁺的擴散作用而導致的鉀長石自身轉化的針狀莫來石聚集體。另外鉀長石的熔融溫度范圍為1130℃-1450℃，有利于燒成控制。

發明內容

本發明目的是提供一種低密陶粒支撐劑及其制備方法，原料來源廣泛，生產工藝簡單，生產成本低，產品密度低，抗破碎能力強，降低水力壓裂施工過程中陶粒支撐劑對動力泵和管線磨損，減少支撐劑用量并降低成本。

本發明所述的低密陶粒支撐劑，原料的質量份數如下：

焦寶石90-97份、鉀長石3-10份、粘結劑0-1份、分散劑0-1份。

低密陶粒支撐劑，優選原料的質量份數如下：

焦寶石90份、鉀長石8份、粘結劑1份、分散劑1份。

焦寶石為輕燒焦寶石，煅燒溫度為800-1200℃，細度為100-200目；鉀長石為一級鉀長石，細度為100-200目。

粘結劑為羧甲基纖維素。

分散劑為聚丙烯酸鈉。

低密陶粒支撐劑的制備方法，步驟如下：

（1）將焦寶石、鉀長石均勻混合得到混合物料；

（2）向混合物料加入水、粘結劑和分散劑進行濕法研磨，將混料球磨20-60min到500-2000目，得到漿料；其中，加入到水為混合漿料的30-50%wt；

（3）將漿料噴霧干燥，得到水分≤5%wt的粉料；

（4）將粉料加入到造粒機，加入15-25%wt的水分，進行混合造粒，制得的球料過18-30目篩，得到半成品球粒；

（5）將半成品球粒在100-120℃下二次干燥，得到水分為3-5%wt的粉料；

（6）最后將干燥的球粒經高溫燒結得到成品。

燒結溫度為1300℃-1450℃。

燒結時間為2-3小時。

產品體積密度<1.65g/cm³，52MPa抗破碎能力<8%。

本發明與現有技術相比，具有以下有益效果：

本發明原料來源廣泛，生產工藝簡單，生產成本低，產品密度低，抗破碎能力強，產品的其他指標均符合行業標準，適用于新、老油氣井水力中淺井壓裂施工，能有效降低水力壓裂施工過程中陶粒支撐劑對動力泵和管線磨損，減少支撐劑用量并降低成本。陶粒支撐劑的破碎率顯著降低，同時其他指標均符合行業標準。

具體實施方案

下面結合實施例對本發明做進一步的說明。

實施例1

本實施例所述的低密陶粒支撐劑，原料的質量份數如下：