[发明专利]一种低密度陶瓷压裂支撑剂及其制备方法

说明书

本发明提供一种生产成本低的低密度陶瓷压裂支撑剂，包括如下重量份的原料制备而成：高岭土60～80份、泥煤15～25份和陶瓷添加剂5～15份。本发明还提供一种低密度陶瓷压裂支撑剂的制备方法，将高岭土、泥煤和陶瓷添加剂混合后依次进行粉碎、造粒、烧结、覆膜和固化，烧结温度为1100～1300℃，烧结时间为5～10h，覆膜中加入树脂，所述树脂的重量为高岭土、泥煤和陶瓷添加剂总重量的2％～10％，固化温度≤170℃，即得陶瓷压裂支撑剂成品。本发明的低密度陶瓷压裂支撑剂的制备方法具有烧结温度低、生产成本低和易推广的优点，其制备出的低密度陶瓷压裂支撑剂的体积密度低和视密度低、导流能力高且抗破碎能力强。

技术领域

本发明涉及煤层气压裂用填充介质领域，具体地说是一种低密度陶瓷压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术

陶瓷压裂支撑剂是石油页岩气和煤层气开发过程中必需的压裂用填充介质，在世界范围内煤层气的开发尚处于起步阶段，因此对煤层气开发所用陶瓷压裂支撑剂的研究成果较少。

目前国内外所用压裂支撑剂主要是基于石油页岩气开发使用的高密度(体积密度≥1.5g/cm³)、高强度(闭合压力≥52MPa)产品，该产品的主要特点是密度大、强度高，缺点是由于密度大，导致其悬浮性能和导流能力较差，使得压裂施工成本高、压裂面积小。

基于煤层气的开采深度比石油页岩气浅的事实，其所需要的陶瓷支撑剂的强度相对较低，因此开发低密度的陶瓷压裂支撑剂可以降低压裂施工成本，提高压裂效率。

公开号为CN104910891A的发明专利公开了一种低密度陶瓷压裂支撑剂及其制备方法，该陶瓷压裂支撑剂包括以下重量份的原料制备而成：高岭土70～85份、稻壳类植物外壳8～20份和陶瓷添加剂5～15份，所述稻壳类植物外壳经过缺氧碳化处理。本发明还涉及一种低密度陶瓷压裂支撑剂的制备方法，将高岭土70～85份、稻壳类植物外壳8～20份和陶瓷添加剂5～15份按重量份比例混合后，依次进行粉碎、造粒、烧结、覆膜和固化，所述烧结的温度为1150～1250℃，时间为5～12h，所述覆膜中加入树脂，所述树脂的重量为所述高岭土、稻壳类植物壳和陶瓷添加剂的总重量的2～10％，所述固化的温度小于或等于170℃。该制备方法得到的陶瓷压裂支撑剂虽然在一定程度上降低了陶瓷压裂支撑剂的密度，但由于需将稻壳类植物外壳在氮气或二氧化碳条件下进行加热碳化，成本较高，且条件较为苛刻；另外，炭化后植物外壳呈片状结构，对支撑剂成球后的圆度有影响，进而影响支撑剂的导流性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种生产成本低的低密度陶瓷压裂支撑剂及其制备方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案之一为：一种低密度陶瓷压裂支撑剂，包括如下重量份的原料制备而成：高岭土60～80份、泥煤15～25份和陶瓷添加剂5～15份。

本发明提供的另一技术方案为：一种低密度陶瓷压裂支撑剂的制备方法，包括：将高岭土60～80份、泥煤15～25份和陶瓷添加剂5～15份按重量份比例混合后，依次进行粉碎、造粒、烧结、覆膜和固化，其中，烧结温度为1100～1300℃，烧结时间为5～10h，覆膜中加入树脂，所述树脂的重量为所述高岭土、泥煤和陶瓷添加剂的总重量的2％～10％，固化温度≤170℃，即得陶瓷压裂支撑剂成品。

本发明的低密度陶瓷压裂支撑剂的有益效果在于：

1、本发明的低密度陶瓷压裂支撑剂采用泥煤作为造孔剂，使得产品结构较为疏松，密度减小，与采用需要经过缺氧碳化处理的植物外壳为原料相比，可可采用劣质泥煤，对原料质量要求较低，降低了原料成本的同时，减少了生产工序；

2、本发明的低密度陶瓷压裂支撑剂的体积密度为1.10～1.20g/cm³、视密度为1.65～1.95g/cm³，产品体积密度、视密度与现有产品相比大幅度降低，导流能力提高，从而降低施工成本，提高压裂面积；