1.本发明属于支撑剂的制作技术领域。
背景技术：
2.石油天然气深井开采时，用石油陶粒支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，使支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用高强石油陶粒支撑剂压裂的油井可提高产量30～50％，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料。
3.铝矾土是传统人工合成石油陶粒支撑剂的主要原材料，使用不同品质的铝矾土可以生产不同抗压强度等级的石油陶粒支撑剂，在制石油陶粒支撑剂时，铝矾土一般要经过破碎、配料、粉磨、造粒、烘干、筛分、煅烧、筛分、包装等工序，根据不同的工艺要求，来生产不同粒径、密度、抗压强度的石油陶粒支撑剂。
4.但是采用铝矾土作为石油陶粒支撑剂的原材料，不足之处在于，一是铝矾土资源紧张，每年有将近一半消耗量依赖于进口，价格偏高；二是铝矾土资源主要集中在山西、河南、贵州、和广西四个省(区)，在其它省、市、自治区就很难生产高质量石油陶粒支撑剂，想要大量持续生产就必须要外购运入当地，增加了交通成本。
5.专利cn 109337669a公开了一种高强度低密度石油支撑剂及其制备方法，该方法主要组分是铝矾土55～65份、生铝矿石22～25份、树脂12～18份、硅微粉10.5～13.5份、膨润土20～23份、白云石13～15份、碳酸钡2.5～5.5份、石英砂24～26份、紫砂土31～35份、固化剂5～11份、润滑剂13～16份、表面活性剂0.65～2.55份，经破碎、粉磨、搅拌、加热、冷却即可得到高强度低密度石油陶粒支撑剂。这种方法所用原料都很常见，但生产出的石油陶粒支撑剂强度高，还具有耐酸腐蚀性，不过此种方法铝矾土比例高，且原料组分就有12种，十分复杂，增加了生产难度，不适合广泛使用。
6.专利cn 104479667a公开了一种低密度中强度石油压裂支撑剂及其制备方法，主要成分是由粉料和其重量4％的硅溶胶，按照重量比，粉料组成是：生矾土85～90份、钼矿尾矿5～8份、膨润土2～3份、复合添加剂2～5份，经过常规工艺获得石油压裂支撑剂。这种方法制得的石油支撑剂，处理了工业固废钼矿尾矿，但生矾土所占比例将近90％，生矾土使用量过多，原料少，成本高，不适合广泛使用。
7.由此可见，现有技术基本都是以铝矾土作为石油陶粒支撑剂的主要原料，使用比例在50％以上，但是由于铝矾土的储存量及分布原因，增加了生产成本。
技术实现要素：
8.本发明目的在于提供一种低密度石油陶粒支撑剂，同时提供其相应的制备方法是本发明的另一发明目的。
9.基于上述目的，本发明采取以下技术方案：
10.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣25-60份、明矾土
15-45份、熟石灰3-20份、粘结剂0.2-3份、钨锰铁矿冶炼渣4-15份。
11.低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣30-50份、明矾土20-40份、熟石灰5-15份、粘结剂0.5-2份、钨锰铁矿冶炼渣6-10份。
12.低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣45份、明矾土30份、熟石灰15份、粘结剂1份、钨锰铁矿冶炼渣9份。
13.所述粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为(65-75):(8-15):(18-25)混合制成。
14.所述煤炉渣的化学成分组成为：sio
2 40-50％、al2o
3 30-35％、fe2o3为4-20％、cao为1-5％，余量为镁、硫或碳。
15.制备低密度石油陶粒支撑剂的方法，包括以下步骤：
16.1)原料前处理：煤炉渣破碎、煅烧、粉磨，备用；明矾土、熟石灰、钨锰铁矿冶炼渣破碎、粉磨，备用；
17.2)将步骤1)前处理后的煤炉渣、明矾土、熟石灰、钨锰铁矿冶炼渣和粘结剂搅拌混合，陈化7-10天，得生料；
18.3)将步骤2)生料造粒、煅烧、冷却，即可。
19.所述粘结剂由皂石、柠檬酸、水混合制成，具体方法：现将皂石粉磨，然后与柠檬酸、水混合，静置即可。
20.步骤3)煅烧条件，煅烧温度1120-1180℃，煅烧时间50-120min。
21.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
22.1)本发明以煤炉渣为主要原料生产低密度石油陶粒支撑剂，实现了固体废物的资源化循环利用，且煤炉渣来源广泛，价格低廉，降低了生产成本；
23.2)钨锰铁矿冶炼渣含有大量的氧化铁，在煅烧时氧化铁会与碳发生反应产生气体，对石油陶粒支撑剂有发泡的作用，能够保证石油支撑剂在产品质量达标的情况下有效的降低其密度；
24.3)使用的粘结剂一方面使混料有粘性，造粒简单，并且不容易破碎，另一方面也会在煅烧时迅速转化为坚硬的固体，提高石油支撑剂的硬度，降低破碎率；
25.4)本发明制得的石油陶粒支撑剂在常规性能上满足常规石油陶粒支撑剂的标准，耐酸碱性能好，比较适合石油开采等复杂的工况，综合性能满足中国石油天气集团公司企业标准(q/sy 125-2007)的要求。
具体实施方式
26.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面对本发明的技术方案进行详细描述，但下述实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
27.本发明实施例中，所述煤炉渣的化学成分组成为：sio
2 40-50％、al2o330-35％、fe2o3为4-20％、cao为1-5％，余量为镁、硫或碳。
28.实施例1
29.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣45份、明矾土30
份、熟石灰15份、粘结剂1份、钨锰铁矿冶炼渣9份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为68:12:20混合制成。
30.实施例2
31.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣50份、明矾土25份、熟石灰12份、粘结剂0.5份、钨锰铁矿冶炼渣10份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为70:15:15混合制成。
32.实施例3
33.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣50份、明矾土25份、熟石灰12份、粘结剂0.5份、钨锰铁矿冶炼渣10份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为65:15:18混合制成。
34.实施例4
35.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣30份、明矾土40份、熟石灰5份、粘结剂2份、钨锰铁矿冶炼渣6份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为74:8:18混合制成。
36.实施例5
37.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣25份、明矾土45份、熟石灰20份、粘结剂1份、钨锰铁矿冶炼渣15份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为70:12:18混合制成。
38.实施例6
39.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣25份、明矾土45份、熟石灰20份、粘结剂1份、钨锰铁矿冶炼渣15份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为75:8:20混合制成。
40.实施例7
41.一种低密度石油陶粒支撑剂，由以下重量份的原料制成：煤炉渣55份、明矾土15份、熟石灰5份、粘结剂0.5份、钨锰铁矿冶炼渣5份，粘结剂由皂石、柠檬酸、水按照质量比例为68:12:20混合制成。
42.实施例1-7低密度石油陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
43.1)原料前处理：煤炉渣经过颚式破碎机初次破碎，然后进入高温回转窑煅烧，在8000-1000℃的煅烧温度下，煅烧25min，球磨机粉磨至300目左右；明矾土、熟石灰和皂石分别经辊破碎机破碎，球磨机粉磨至500目左右；钨锰铁矿冶炼渣经锤式破碎机破碎，球磨机粉磨至300目左右，备用；
44.2)将粉磨后的皂石与柠檬酸、水搅拌混合，存放12h以上，得粘结剂；
45.3)将步骤1)前处理后的煤炉渣、明矾土、熟石灰、钨锰铁矿冶炼渣和和步骤2)粘结剂通过皮带输送机输送到双轴搅拌机，经过充分搅拌后，通过带式输送机送入陈化库，陈化7-10天，得生料；
46.4)将步骤3)生料送入强力制粒机进行造粒，造粒时间不低于35min，然后送入高温回转窑里煅烧，于1120-1180℃下，煅烧60min，经冷却机降温至80℃左右，然后空气冷却至室温，即可。
47.实施例8性能测试
48.对实施例1-7的石油陶粒支撑剂样品的平均破碎率、球度、圆度、耐酸度等进行测试，测试方法如下。
49.1、平均破碎率测试
50.试验前对制得的支撑剂样品进行筛选，筛除比规定粒径小的颗粒；根据破碎室规格称量对应的支撑剂质量，并将支撑剂在破碎室均匀分布；压力机一分钟之内将压力加到指定压力，稳压两分钟之后卸压。
51.试验后筛分支撑剂，将小于20目的颗粒筛除掉，并对筛余支撑剂进行称量。
52.m1＝c
·
d253.m1：支撑及样品质量，单位为克(g)；
54.c:计算系数，c＝1.54g/cm3；
55.d：支撑剂破碎室直径，单位为厘米(cm)。
[0056][0057]
η:支撑剂破碎率；
[0058]
m2：破碎样品的质量，单位为克(g)。
[0059]
2、球度和圆度的测试
[0060]
在被测试的支撑剂样品中任意取出20～30粒支撑剂，放在实体显微镜下进行观察或拍下显微镜照片；根据标准图版确定每粒支撑剂的球度和圆度，计算出这批支撑剂样品的平均球度和圆度。
[0061][0062]
χ：样品的平均球度或圆度；
[0063]
x1，x2，x3，x
30
：支撑剂样品的观察球度或圆度。
[0064]
3、耐酸碱度测试
[0065]
准备5％的naoh溶液作为耐碱度测试，准备5％hcl溶液作为耐酸度测试；将样品分为30组以上，并对测试样品进行筒压强度等测试；将测试样品放入溶液中，并在200h后每隔10h对测试样品进行一次性能测试，250h后每隔5h进行一次性能测试。
[0066]
经测试，实施例1-7的支撑剂样品52mpa下，平均破碎率小于4％，粒径在1.5-3.0mm，平均圆度大于等于0.9，平均球度大于等于0.9，5％naoh溶液中，287h支撑剂样品无变化，5％hcl溶液中，313h支撑剂样品无变化。
[0067]
由此得知，本发明制得的石油陶粒支撑剂在常规性能上满足常规石油陶粒支撑剂的标准，耐酸碱性能好，比较适合石油开采等复杂的工况，综合性能满足中国石油天气集团公司企业标准(q/sy 125-2007)的要求。
[0068]
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求书的保护范围为准。