专利名称：轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂及其制备方法
技术领域：
本发明涉及石油、天然气井压裂工艺用的固体支撑剂技术领域，特别是一种轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂及其制备方法。
背景技术：
随着石油资源的日益紧缺，在石油开采过程中，人们不断开发新的工艺措施来达到石油增产的目的。石油压裂技术就是一种重要的石油增产技术，而支撑剂的性能对石油压裂措施的效果起着非常重要的作用。支撑剂的作用在于填充压裂时产生的缝隙，待外部压力释放后支撑缝隙，形成具有高导流的油气流通通道，从而提高油气的产量，延长油气井的使用期限。目前常用的支撑剂主要包括天然石英砂和人造陶粒支撑剂，其中陶粒支撑剂凭借高抗压强度、高圆度、高球度等特点，在压裂工艺中已取代石英砂成为主要被采用的石油压裂固体支撑剂。目前国内陶粒支撑剂主要是采用Al2O3质量分数高于60%的铝土矿为主原料，且主要采用工艺更加简单的生矿生产，并添加少量增塑剂和烧结助剂，通过隧道窑或回转窑高温烧制而成。随着资源的日益减少，成本的上涨，国家对高品位铝土矿开采的限制，陶粒支撑剂生产厂家举步维艰,急需寻找出降低生产成本方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种降低对铝土矿品位要求、扩大低品位铝土矿的运用范围、同时降低了生产成本的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂及其制备方法。本发明的目的通过以下技术方案来实现轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，它由以下质量百分比的原料制备而成
轻烧铝土矿 87% 92%，
粘土0% 5%，
膨润土0% 4%，
二氧化锰粉 2% 6%，
重晶石0% 2%。所述的轻烧铝土矿为Al2O3的质量含量为45% 55%的铝土矿在800°C 1200°C下，煅烧I 3h得到的产物。所述的膨润土中Al2O3的质量含量不低于15%，SiO2的质量含量为55% 70%，MgO2的质量含量为4% 7%，CaO的质量含量为5% 10%。所述的粘土中Al2O3的质量含量为25% 40%，SiO2的质量含量为55% 65%。所述的二氧化锰粉中MnO2的质量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的质量含量不低于92%。轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，它包括以下步骤Si磨粉按上述比例称取各原料，使用磨粉机磨成细粉；
S2造粒在圆盘造粒机中，通过交替进行喷入水溶液和撒入干细粉，完成造粒，得到球型颗粒半成品；
S3干燥球型颗粒半成品干燥至水分质量分数低于3%，得到干燥半成品；
S4烧结将干燥半成品在1280 1350°C高温下烧结并保温O. 5 2h ;
S5成品将高温烧结后的产品自然冷却直至80°C以下，制得成品即陶粒支撑剂。所述的磨粉机为球磨机。所述的步骤SI中得到的细粉500目过筛率不低于95%。所述的步骤S2中得到的球形颗粒的粒度为O. 65mm O. 9mm。本发明具有以下优点本发明采用Al2O3的质量含量为45% 55%的低品位铝土矿作为主要原料制备陶粒支撑剂，从而降低了陶粒支撑剂对铝土矿品位的要求，扩大了陶粒支撑剂制备原料的选择范围，且低品位铝土矿价格低廉，降低了产品的原料成本；本发明采用轻烧铝土矿作为原料，轻烧铝土矿水分含量稳定，有利于生产工艺的稳定。
具体实施例方式下面结合实施例对本发明做进一步的描述，本发明的保护范围不局限于以下所述
实施例I:
轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，它由以下质量百分比的原料制备而成
轻烧铝土矿 87%，
粘土4%，
膨润土3%，
二氧化锰粉 4%，
重晶石2%。所述的轻烧铝土矿为Al2O3的质量含量为45% 55%的铝土矿生矿在800°C下，煅烧3h得到的产物。所述的膨润土中Al2O3的质量含量不低于15%，SiO2的质量含量为55% 70%，MgO2的质量含量为4% 7%，CaO的质量含量为5% 10%。所述的粘土中Al2O3的质量含量为25% 40%，SiO2的质量含量为55% 65%。所述的二氧化锰粉中MnO2的质量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的质量含量不低于9 2%。轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，它包括以下步骤
SI磨粉按上述比例称取各原料，使用球磨机磨成500目水洗过筛率不低于95%的细
粉；
S2造粒在圆盘造粒机中，通过交替进行喷入水溶液和撒入干细粉，直至粒度达到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型颗粒半成品；
S3干燥球型颗粒半成品干燥至水分质量分数低于3%，得到干燥半成品；
S4烧结将干燥半成品在1280°C高温下烧结并保温2h ；
S5成品将高温烧结后的产品自然冷却直至80°C以下，制得成品即陶粒支撑剂。
经检测，产品视密度I. 59g/cm3,体密度2. 77 g/cm3, 52MPa下破碎率为5. 5%。其它指标均符合国家石油天然气SY/T5108-2006的行业标准。实施例2
轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，它由以下质量百分比的原料制备而成
轻烧铝土矿 88%，
粘土5%， 二氧化锰粉 6%，
重晶石1%。所述的轻烧铝土矿为Al2O3的质量含量为45% 55%的铝土矿生矿在1000°C下，煅烧Ih得到的产物。所述的膨润土中Al2O3的质量含量不低于15%，SiO2的质量含量为55% 70%，MgO2的质量含量为4% 7%，CaO的质量含量为5% 10%。所述的粘土中Al2O3的质量含量为25% 40%，SiO2的质量含量为55% 65%。所述的二氧化锰粉中MnO2的质量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的质量含量不低于92%。轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，它包括以下步骤
SI磨粉按上述比例称取各原料，使用球磨机磨成500目水洗过筛率不低于95%的细
粉；
S2造粒在圆盘造粒机中，通过交替进行喷入水溶液和撒入干细粉，直至粒度达到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型颗粒半成品；
S3干燥球型颗粒半成品干燥至水分质量分数低于3%，得到干燥半成品；
S4烧结将干燥半成品在1320°C高温下烧结并保温I. 5h ；
S5成品将高温烧结后的产品自然冷却直至80°C以下，制得成品即陶粒支撑剂。经检测，产品视密度I. 61g/cm3，体密度2. 79 g/cm3，52MPa下破碎率为5. 1%。其它指标均符合国家石油天然气SY/T5108-2006的行业标准。实施例3
轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，它由以下质量百分比的原料制备而成
轻烧铝土矿 92%，
膨润土4%，
二氧化锰粉 4%。所述的轻烧铝土矿为Al2O3的质量含量为45% 55%的铝土矿生矿在1200°C下，煅烧I. 5h得到的产物。所述的膨润土中Al2O3的质量含量不低于15%，SiO2的质量含量为55% 70%，MgO2的质量含量为4% 7%，CaO的质量含量为5% 10%。所述的粘土中Al2O3的质量含量为25% 40%，SiO2的质量含量为55% 65%。所述的二氧化锰粉中MnO2的质量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的质量含量不低于92%。轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，它包括以下步骤
SI磨粉按上述比例称取各原料，使用球磨机磨成500目水洗过筛率不低于95%的细粉；
S2造粒在圆盘造粒机中，通过交替进行喷入水溶液和撒入干细粉，直至粒度达到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型颗粒半成品；
S3干燥球型颗粒半成品干燥至水分质量分数低于3%，得到干燥半成品；
S4烧结将干燥半成品在1350°C高温下烧结并保温O. 5h ；
S5成品将高温烧结后的产品自然冷却直至80°C以下，制得成品即陶粒支撑剂。经检测，产品视密度I. 64g/cm3,体密度2. 84 g/cm3, 52MPa下破碎率为4. 4%。其它指标均符合国家石油天然气SY/T5108-2006的行业标准。·
权利要求
1.轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，其特征在于它由以下质量百分比的原料制备而成 轻烧铝土矿 87% 92%， 粘土0% 5%， 膨润土0% 4%， 二氧化锰粉 2% 6%， 重晶石0% 2%。
2.根据权利要求I所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，其特征在于所述的轻烧铝土矿为Al2O3的质量含量为45% 55%的铝土矿在800°C 1200°C下，煅烧I 3h得到的产物。
3.根据权利要求I所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，其特征在于所述的膨润土中Al2O3的质量含量不低于15%，SiO2的质量含量为55% 70%，MgO2的质量含量为4% 7%, CaO的质量含量为5% 10%。
4.根据权利要求I所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，其特征在于所述的粘土中Al2O3的质量含量为25% 40%，SiO2的质量含量为55% 65%。
5.根据权利要求I所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，其特征在于所述的二氧化猛粉中MnO2的质量含量不低于60%。
6.根据权利要求I所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，其特征在于所述的重晶石中BaSO4的质量含量不低于92%。
7.如权利要求I所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于它包括以下步骤 Si磨粉按上述比例称取各原料，使用磨粉机磨成细粉； S2造粒在圆盘造粒机中，通过交替进行喷入水溶液和撒入干细粉，完成造粒，得到球型颗粒半成品； S3干燥球型颗粒半成品干燥至水分质量分数低于3%，得到干燥半成品； S4烧结将干燥半成品在1280 1350°C高温下烧结并保温O. 5 2h ; S5成品将高温烧结后的产品自然冷却直至80°C以下，制得成品即陶粒支撑剂。
8.根据权利要求7所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于所述的磨粉机为球磨机。
9.根据权利要求7所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于所述的步骤SI中得到的细粉500目过筛率不低于95%。
10.根据权利要求7所述的轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于所述的步骤S2中得到的球形颗粒的粒度为O. 65mm O. 9mm。
全文摘要
本发明公开了轻烧低品位铝土矿制备陶粒支撑剂，它由以下质量百分比的原料制备而成轻烧铝土矿87%～92%，粘土0%～5%，膨润土0%～4%，二氧化锰粉2%～6%，重晶石0%～2%；还公布了陶粒支撑剂的制备方法，其包括以下步骤S1磨粉，S2造粒，S3干燥，S4烧结，S5成品。本发明的有益效果是采用Al2O3的质量含量为45%～55%的低品位铝土矿作为主要原料制备陶粒支撑剂，从而降低了陶粒支撑剂对铝土矿品位的要求，扩大了陶粒支撑剂制备原料的选择范围，且低品位铝土矿价格低廉，降低了产品的原料成本；本发明采用轻烧铝土矿作为原料，轻烧铝土矿水分含量稳定，有利于生产工艺的稳定。
文档编号C09K8/80GK102942917SQ20121051910
公开日2013年2月27日 申请日期2012年12月6日 优先权日2012年12月6日
发明者刘作磊, 高英, 王蕾 申请人:广元市汉美矿业科技有限公司