[发明专利]一种高强度陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油支撑剂技术领域，特别是涉及一种高强度陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

经过数十年对石油、天然气的开采，使石油、天然气开采深度不断加深，地层闭合压力也越来越大，渗透性能降低。为了给油气流的流通提供高渗透性的通道，保持高导流能力，提高油、气的产量，通常采用以支撑剂为主要材料的压裂工艺。然而，国内绝大多数厂家生产的支撑剂产品由于质量原因，使其产品不能用于深层油气井，导致对进口支撑剂产品的依赖性很大，但进口支撑剂的价格昂贵，限制我国对深层油气井的油气开采。

公开号为1179907的中国专利“高强度陶粒支撑剂的制造方法”是以熟铝土矿为主要原料，膨润土，镧系金属氧化物，二氧化锰，氧化镁为辅料按一定配比生产陶粒支撑剂。该工艺的不足在于采用的镧系金属氧化物资源短缺，价格昂贵，增加了产品成本，其次，镧系金属氧化物与铝矾土主料高温反应结合性不好，易造成产品质量不稳定，质量波动大。

目前，国内大多数厂家采用隧道窑烧结工艺，回转窑烧结工艺是比较先进的工艺，中国专利申请CN02112746“一种固体支撑剂及制造方法”使用的是天然气作为燃料的回转窑烧结工艺，其缺点是天然气做燃料，成本高，特别是在煤炭资源和制造陶粒支撑剂所用的主要原料铝土矿资源丰富的贵州地区尤其突出。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度陶粒支撑剂及其制备方法，该支撑剂强度高、破碎率低、质量稳定、圆球度高、色泽均匀发亮等。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：

按照重量份计算，本发明高强度陶粒支撑剂是由铝土矿粉100份、锰矿粉2～20份、钛精矿粉0.5～3份、膨润土3～10份和氧化镁1～5份制备而成。

优选的，上述高强度陶粒支撑剂是由铝土矿粉100份、锰矿粉8～15份、钛精矿粉1～2份、膨润土5～8份和氧化镁2～4份制备而成。

前述高强度陶粒支撑剂中所用的铝土矿中Al₂O₃的含量为85％或以上。

前述高强度陶粒支撑剂中所用的钛精矿粉中TiO₂的含量为45％或以上。

前述高强度陶粒支撑剂的制备方法：取铝土矿生矿焙烧成熟矿，粉碎，按比例将铝土矿粉、锰矿粉、钛精矿粉、膨润土和氧化镁混合均匀，制粒，干燥得半成品球，将半成品球置于回转窑内烧结，得粗产品，粗产品经常规处理，即得。

上述制备方法中回转窑的烧结温度为1200～1450℃、烧结时间15～120min、转速为1～2r/min。在无钛精矿粉加入的情况下，得到相同质量的高强度陶粒支撑剂产品，烧结温度需1700℃以上，因此，加入钛精矿粉可以降低烧结温度，节约能源。

前述制备方法中的回转窑采用煤气发生炉供热。煤气发生炉的原煤采用无烟煤，将无烟煤粉碎成3～5cm大小，经与空气充分混合后形成混合气，将混合气在回转窑内高速喷出燃烧，实现对产品的高温烧结。煤炭价格便宜，特别是对象贵州这样煤多气少的地区有现实意义，同时，煤气与天然气相比，燃烧火焰中的固体微粒能提高辐射传热，有利于提高设备的热效率，提高设备产能，降低生产成本。

前述制备方法中的回转窑的内壁是以本发明配方为基料的耐火砖。克服了传统回转窑中耐火砖掉渣而导致产品质量不稳定和颜色不均一的缺陷。

与现有技术相比，本发明在支撑剂中加入钛精矿粉，可以降低烧结温度，节约能源，钛精矿粉还可以增强内部结构的致密度，促进晶相(莫来石、刚玉相)形成，提高支撑剂的强度，还有利于增强韧性，降低破碎率，保持高的导流能力。本发明采用改进的煤气供热回转窑对半成品进行烧结，不但使制成的支撑剂质量稳定、圆球度高，而且色泽发亮均一。

具体实施方式

实施例1：

(1)将铝土矿生矿经机立窑高温焙烧成熟矿，经粉碎、研磨后得到粒径不小于325目的铝土矿粉；

(2)按重量配比，将上述铝土矿粉100份(Al₂O₃含量为85％)与锰矿粉10份，钛精矿粉1份(TiO₂含量为50％)，氧化镁3份，膨润土6份一起投到管式球磨机中进行混合，使主、辅料混合均匀，得混合料；

(3)将混合料送至滚动制粒机，通过水雾连续喷洒混合磨料，形成圆球度达0.9的颗粒，得坯球；