[发明专利]一种中密度陶粒支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于无机非金属陶瓷材料领域，具体涉及一种中密度陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

石油压裂支撑剂（陶粒砂）是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强度，主要用于油、气田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品。此产品是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品，对增产石油天然气有良好效果。

石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用石油压裂支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，使用石油压裂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。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。

通常人们习惯将支撑剂密度划分为三种类别：低密度、中密度和高密度，一般情况下以体积密度和视密度分别是1.65 g/cm³以下和3.0 g/cm³以下称为低密度支撑剂；1.65 g/cm³～1.80 g/cm³和3.00 g/cm³～3.35g/cm³为中密度支撑剂；1.80g/cm³以上和3.35 g/cm³以上为高密度支撑剂。

在中国的陶粒行业中，大部分企业采用以生铝矾土为主要原料的，加入助熔剂，依靠材料本身的粘结性，以水为揉合剂进行成球，然后再烘干、焙烧。这种方式的缺点：一、在烘干时会产生大量粉尘；二、烘干过程很难把握，过干会脱粉，过湿会影响产品的分级，甚至堵塞设备影响产品的质量。

发明内容

本发明的目的在于提供一种中密度陶粒支撑剂。

本发明的另一目的在于提供一种中密度陶粒支撑剂的制备方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种中密度陶粒支撑剂，按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原料：铝矾土87%~95%、粘结剂0.5%~3%和锰粉4%~10%；各原料的重量百分含量之和为100%。所述的粘结剂为乙基纤维素、甲基纤维素或木质素；所述的粘结剂优选为木质素。

所述铝矾土的粒径≤300目（0.045mm），优选为300~600目；所述锰粉的粒径≤300目（0.045mm），优选为300~600目。

所述铝矾土中主要化学成分的重量百分含量为：Al₂含量65%~78%， Si含量4%-12%、Fe含量1%~7%、Ti含量2%~4%；所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为：锰含量55%~65%、Si含量25%~35%。

上述的中密度陶粒支撑剂，其在于所述的粘结剂为乙基纤维素或甲基纤维素时，所述的中密度陶粒支撑剂采用以下步骤制备：

（1）按比例将铝矾土和锰粉混合均匀得到混合物料，将乙基纤维素或甲基纤维素用水调成糊状，然后均匀分散到制粒时需要加入的水中制成乙基纤维素或甲基纤维素分散液；

（2）将混合物料投入到造粒机中采用喷雾法加乙基纤维素或甲基纤维素分散液制粒，得到陶粒坯体；制粒时需要加入的水的用量为铝矾土、锰粉和粘结剂总重量的5%~9%；

（3）将陶粒坯体筛分烘干后，在1280~1340℃下煅烧保温2~4小时，得到中密度陶粒支撑剂。

上述的中密度陶粒支撑剂，其在于所述的粘结剂为木质素时，所述的中密度陶粒支撑剂采用以下步骤制备：

（1）按比例将铝矾土、木质素和锰粉混合均匀得到混合物料；

（2）将混合物料投入到造粒机中采用喷雾法加水制粒，得到陶粒坯体；制粒时需要加入的水的用量为混合物料重量的5%~9%；

（3）将陶粒坯体筛分烘干后，在1280~1340℃下煅烧保温2~4小时，得到中密度陶粒支撑剂。

上述的中密度陶粒支撑剂的制备方法，其在于所述的粘结剂为乙基纤维素或甲基纤维素时，包括以下步骤：

（1）按比例将铝矾土和锰粉混合均匀得到混合物料，将乙基纤维素或甲基纤维素用水调成糊状，然后均匀分散到制粒时需要加入的水中制成乙基纤维素或甲基纤维素分散液；