[发明专利]页岩气专用陶粒及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及石油支撑剂技术领域，尤其涉及一种页岩气专用陶粒及其制备方法。

背景技术

石油天然气深井开采时，经常进行压裂处理，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用石油支撑剂随同压裂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。

目前常用的石油支撑剂主要有低密中强陶粒和中密中强陶粒来适用于不同深度以及与不同的压裂液相匹配。现有工艺生产低密中强陶粒的原料的铝含量需要在72％以上，与耐火材料冲击较大，且原料成本较高。另外，由于现有技术中制备低密中强陶粒的主要原料的铝含量高，为了降低陶粒砂的体积密度，不得不要添加各种辅料，配方复杂，同时产品的酸溶解度较高。

页岩气开采的深度大多不超过4000米，闭合压力不会超过50MPa，页岩气的开采大都是体积压裂，以便形成天然裂缝和人工裂缝交错的网状裂缝，提高压裂效果。小规格的陶粒砂更有利于形成均匀的人造裂缝；页岩气压裂液多为清洁型压裂液，陶粒砂的体积密度、视密度愈小愈有利于压裂的实施；因此页岩气开采对陶粒有其特殊的要求。并且现有的陶粒从性能及成本等方面考虑均不适用。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种页岩气专用陶粒及其制备方法，主要目的在于提供一种低密度、低成本、易于制备的页岩气专用陶粒。

为达到上述目的，本发明主要提供如下技术方案：

一方面，本发明实施例提供了一种页岩气专用陶粒，其原料由主组分和外加组分组成，其中

所述主组分及其质量百分比为：

所述外加组分的添加量为主组分总质量的1～3％，所述外加组分为结合剂。

作为优选，所述页岩气专用陶粒的原料中所述主组分的质量百分比为：

所述结合剂的添加量为主组分总质量的2％。作为优选，所述轻烧铝矾土中铝的质量百分含量为50～60％。

作为优选，所述结合剂为变性淀粉。

另一方面，本发明实施例提供了一种上述任一种页岩气专用陶粒的制备方法，包括如下步骤：

将原料按比例配好后，经球磨机研磨使粉料细度达到600目通过率在90％以上；

造粒后，在150-220℃下烘干得陶粒半成品；

筛分得到合格的陶粒半成品，在1300-1380℃高温下烧制得到成品的陶粒。

作为优选，得到的所述成品的陶粒满足40/70目的体积密度不大于1.35g/cm³，视密度不大于2.65，69MPa破碎率不大于9％，酸溶解度不大于5.5％；30/50目的体积密度不大于1.40g/cm³，视密度不大于2.7，52MPa破碎率不大于7％，酸溶解度不大于5.5％。

本发明与现有技术相比具有如下优点：

本发明实施例提出的一种页岩气专用陶粒及其制备方法采用铝矾土矿藏开采时的低铝“边角料”作为制备页岩气专用陶粒的主要原料，原料成本低，易于得到，同时引进粉煤灰、长石等低成本矿物质，一方面降低原料成本和扩大原料来源，另一方面降低烧成温度，有助于降低生产成本。并且进一步降低了陶粒的体积密度及视密度。采用该种原料制备陶粒的工艺简单，生产成本低，易于实施，可进行大量生产。本发明的陶粒具有低体积密度、低视密度，适中强度的特点，特别适合页岩气开采之用。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。

实施例1

页岩气专用陶粒，其原料组成如下：

轻烧铝矾土(铝的质量百分含量为59.2％)2370g，变性粘土90g，长石180g，煤粉灰360g，变性淀粉(外加组分)60g。

制备步骤如下：

将原料按比例配好后，经球磨机研磨使粉料细度达到600目通过率在90％以上；

造粒后，在150℃下烘干得陶粒半成品；

筛分出合格的陶粒半成品，在1350℃高温下烧制得到成品的陶粒。

得到的成品的陶粒40/70目的体积密度为1.32g/cm³，视密度为2.63，69MPa破碎率为7.58％，酸溶解度为4.97％；30/50目的体积密度为1.37g/cm³，视密度为2.68，52MPa破碎率为6.21％，酸溶解度为4.77％

实施例2

页岩气专用陶粒，其原料组成如下：