[发明专利]超高强度、超高密度陶粒支撑剂及其制造方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种石油、天然气井压裂工艺使用的支撑剂制备方法，特别是一种超高强度超高密度的陶粒支撑剂的制造方法。

背景技术

支撑剂是油气深井、超深井压裂工艺特需的关键材料，对提高油气产量和延长油、气井的使用寿命起着重要作用。特别是103MPa以上破碎率＜6％、视密度＞3.50的超高强度、超高密度陶粒支撑剂目前只有国外三家大公司能够生产。并且大都采用经过600-1000℃焙烧后的铝矾土作原料。存在着制作成本高，能源的消耗高且资源的利用率低等缺陷。

发明内容：

本发明的目的在于提供超高强度、超高密度陶粒支撑剂及其方法。它是在现有制造陶粒的方法基础上，采用未经焙烧的铝矾土生矿，通过改进原辅料的成分和配比，以及控制粉料的粒径和烧结温度来达到发明的目的。

本发明的技术方案，按下述步骤制造：

a.将Al₂O₃含量≥76％的铝矾土生矿经100-200℃烘干后，经雷蒙磨磨成粒径≤0.049mm的粉料，得A料。

b.以100重量份A料为基料，在基料中加入以下重量份的铺料：高纯氧化锰0.5-5份、氧化镁0.3-2份、氧化铁0.1-3份。基辅料混合后得B料；

c.将B料转入成球机中制粒，在成球机单向匀速转动下、B料连续均匀加入成球机，同时加雾化水汽至形成粒径为0.45-0.9mm、圆度，球度≥0.9的球粒，得C料；

d.将C料送入转窑中烧制，烧结温度控制在1200℃-1400℃，烧结时间0.5-4小时即得本产品。

前述所有基，辅料均为粒径≤0.049mm的粉料。

与现有技术比较本发明改进了原、辅料成分和配比，特别是采用了未经焙烧的铝矾土生矿为原料，大大降低了对能源的消耗和资源的浪费，提高了对资源的合理利用率，并且采用了较低的烧成温度范围，大大的降低了能耗。制造出来的产品经权威机构检测抗压强度达到了在103Mpa闭合压力下成品破碎率＜6％，视密度＞3.50g/cm³。具有产品抗压强度高，圆球度好、工艺简单、制造成本低的特点。改变了原有陶粒支撑剂必须用经800-1000℃焙烧铝矾土作原料的方法。对合理利用资源、降低能耗起到了积极的作用。

具体实施实例1：

a.将Al₂O₃≥76％铝矾土生矿在100-200℃烘干后经雷蒙磨磨成粒径≤0.049mm的粉料，得A料；

b.以100重量份A料为基料，在基料中加入以下重量份的辅料：高纯氧化锰0.5-2份、氧化镁0.3-1份、氧化铁0.1-1.0份。基辅料混合后得B料；

c.将B料转入成球机中制粒，在成球机单向匀速转动下将B料连续均匀加入成球机，同时加雾化水汽至形成粒径为0.45-0.9mm的球粒，得C料；

d.将C料送入转窑中烧制，烧结温度控制在1200℃-1400℃，烧结时间0.5-4小时，得到103MPa，破碎率＜6％、视密度＞3.50g/cm³产品。

实施实例2：

a.将Al₂O₃≥76％铝矾土生矿在200℃烘干后经雷蒙磨磨成粒径≤0.049mm的粉料，得A料；

b.以100重量份A料为基料，在基料中加入以下重量份的辅料：高纯氧化锰1-3份、氧化镁0.5-1.5份、氧化铁1-2份。基辅料混合后得B料；

其他步骤不变，得到103MPa，破碎率＜6％、视密度＞3.52g/cm³产品。

实施实例3：

a.将Al₂O₃≥77％铝矾土生矿在200℃烘干后经雷蒙磨磨成粒径≤0.049mm的粉料，得A料；

b.以100重量份A料为基料，在基料中加入以下重量份的辅料：高纯氧化锰2-5份、氧化镁1-2份、氧化铁1.5-3份。基辅料混合后得B料；

其他步骤不变，得到103MPa，破碎率＜5.7％、视密度＞3.55g/cm³产品。