[發(fā)明專利]陶粒支撐劑組合物和陶粒支撐劑及其制備方法和應用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410131041.4
• 申請日: 2014-04-02
• 公開（公告）號: CN103992785A
• 公開（公告）日: 2014-08-20
• 發(fā)明（設計）人: 王全林;陳前林;黃勇;張加偉;郭妤;羅煥虎
• 申請（專利權）人: 貴州鑫益能陶粒支撐劑有限公司;貴州大學
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80;C04B35/10;C04B35/622
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李婉婉;張苗

技術領域

本發(fā)明涉及一種陶粒支撐劑組合物，由該組合物制備得到的陶粒支撐劑及其制備方法和應用。

背景技術

支撐劑是油氣深井、超深井的壓裂工藝中的關鍵材料，對提高油氣產量和延長油、氣井的使用壽命有著重要作用。用于壓裂工藝的支撐劑主要分為天然支撐劑和人造支撐劑兩大類型，天然支撐劑主要以石英砂為代表，人造支撐劑以陶粒和樹脂包層砂為代表。由于作為天然支撐劑的石英砂雜質含量較高且抗壓強度低，難以滿足高閉合壓力下的油井開采的要求。而作為人造支撐劑的陶粒支撐劑產品大都采用經過600-1000℃焙燒后的鋁礬土作基料，其制作成本高、能源的消耗高、資源的利用率低，并且難以制得滿足超高強度高密度的陶粒支撐劑的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現有的陶粒支撐劑的制備工藝中存在的成本高、耗能大、難以獲得超高強度高密度的陶粒支撐劑等缺陷，提供一種能夠低成本地、低能耗地獲得超高強度高密度的陶粒支撐劑的陶粒支撐劑組合物、陶粒支撐劑及其制備方法。

本發(fā)明提供一種陶粒支撐劑組合物，其中，該組合物含有鋁礬土、氧化錳、氧化鎂、氧化鐵和燒結添加劑。

本發(fā)明還提供了一種陶粒支撐劑的制備方法，其中，該方法包括：將上述陶粒支撐劑組合物與水進行接觸，并進行造粒和燒結。

本發(fā)明還提供了由上述制備方法制得的陶粒支撐劑。

本發(fā)明還提供了上述陶粒支撐劑在油井氣井壓裂中的應用。

通過本發(fā)明的陶粒支撐劑組合物，無需采用經過高溫焙燒的鋁釩土作為基料，因此其制備成本較低。并且本發(fā)明的陶粒支撐劑在86MPa的閉合壓力下具有小于3%的破碎率，且具有大于3.3g/cm3的視密度和大于2.5g/cm3的體密度，其是一種具有良好圓球狀的超高強度高密度的陶粒支撐劑，特別適用于油井氣井的壓裂。

本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點將在隨后的具體實施方式部分予以詳細說明。

具體實施方式

以下對本發(fā)明的具體實施方式進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的具體實施方式僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種陶粒支撐劑組合物，其中，該組合物含有鋁礬土、氧化錳、氧化鎂、氧化鐵和燒結添加劑。

根據本發(fā)明，盡管當所述陶粒支撐劑組合物中含有鋁礬土、氧化錳、氧化鎂、氧化鐵和燒結添加劑即可低成本地、低能耗地獲得較高密度、較高強度的陶粒支撐劑，但是優(yōu)選情況下，以100重量份的所述鋁礬土為基準，氧化錳的含量為0.5-7重量份，氧化鎂的含量為0.2-2.5重量份，氧化鐵的含量為0.1-3.5重量份，所述燒結添加劑的含量為0.5-3重量份。更優(yōu)選地，以100重量份的所述鋁礬土為基準，氧化錳的含量為1-6重量份，氧化鎂的含量為0.3-2重量份，氧化鐵的含量為0.1-3重量份，所述燒結添加劑的含量為0.8-1.5重量份。更進一步優(yōu)選地，以100重量份的所述鋁礬土為基準，氧化錳的含量為1-2重量份，氧化鎂的含量為0.3-1重量份，氧化鐵的含量為0.1-0.5重量份，所述燒結添加劑的含量為0.8-1重量份。通過上述的組成可以獲得更高強度更高密度的優(yōu)良的陶粒支撐劑。

根據本發(fā)明，所述鋁礬土可以為本領域公知的能夠用于制備高強度高密度陶粒支撐劑的鋁土礦。通常所述鋁礬土中含有氧化鋁、二氧化硅、氧化鈦等，其中，所述鋁礬土中含有的氧化鋁可以在燒結過程中形成剛玉相、莫來石相等。為了獲得高密度高強度的陶粒支撐劑，優(yōu)選采用氧化鋁含量較高的鋁礬土，優(yōu)選地，本發(fā)明中采用的鋁礬土含有75重量%以上的氧化鋁，更優(yōu)選含有75-85重量%的氧化鋁。當所述鋁礬土中含有上述含量的氧化鋁時，可以在后述制備陶粒支撐劑的燒結過程中獲得較多的剛玉相，從而更可以獲得高密度和高強度的陶粒支撐劑。

在本發(fā)明的一種優(yōu)選實施方式中，所述鋁礬土的組成為：75-85重量%的氧化鋁，5-10重量%的二氧化硅，0.5-1.5重量%的氧化鈣，1.2-5重量%的三氧化二鐵。

根據本發(fā)明，所述鋁礬土優(yōu)選為顆粒狀，且粒徑為0.044mm以下。所述顆粒狀的鋁礬土可以通過將鋁礬土進行研磨而得到。另外，更優(yōu)選在進行研磨之前對所述鋁礬土進行干燥，所述干燥的溫度可以為100-200℃。通過將所述鋁礬土干燥后，可以去除其中含有的水分，有利于將其研磨為均勻的較細粉末，同時不會因過多的水分而導致結塊，還可以使得所述陶粒支撐劑組合物中的各個組分混合得更為均勻。