輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑及其製備方法
2023-09-16 09:05:15
專利名稱：輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑及其製備方法
技術領域：
本發明涉及石油、天然氣井壓裂工藝用的固體支撐劑技術領域，特別是一種輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑及其製備方法。
背景技術：
隨著石油資源的日益緊缺，在石油開採過程中，人們不斷開發新的工藝措施來達到石油增產的目的。石油壓裂技術就是一種重要的石油增產技術，而支撐劑的性能對石油壓裂措施的效果起著非常重要的作用。支撐劑的作用在於填充壓裂時產生的縫隙，待外部壓力釋放後支撐縫隙，形成具有高導流的油氣流通通道，從而提高油氣的產量，延長油氣井的使用期限。目前常用的支撐劑主要包括天然石英砂和人造陶粒支撐劑，其中陶粒支撐劑憑藉高抗壓強度、高圓度、高球度等特點，在壓裂工藝中已取代石英砂成為主要被採用的石油壓裂固體支撐劑。目前國內陶粒支撐劑主要是採用Al2O3質量分數高於60%的鋁土礦為主原料，且主要採用工藝更加簡單的生礦生產，並添加少量增塑劑和燒結助劑，通過隧道窯或迴轉窯高溫燒制而成。隨著資源的日益減少，成本的上漲，國家對高品位鋁土礦開採的限制，陶粒支撐劑生產廠家舉步維艱,急需尋找出降低生產成本方法。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種降低對鋁土礦品位要求、擴大低品位鋁土礦的運用範圍、同時降低了生產成本的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑及其製備方法。本發明的目的通過以下技術方案來實現輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，它由以下質量百分比的原料製備而成
輕燒鋁土礦 87% 92%，
粘土0% 5%，
膨潤土0% 4%，
二氧化錳粉 2% 6%，
重晶石0% 2%。所述的輕燒鋁土礦為Al2O3的質量含量為45% 55%的鋁土礦在800°C 1200°C下，煅燒I 3h得到的產物。所述的膨潤土中Al2O3的質量含量不低於15%，SiO2的質量含量為55% 70%，MgO2的質量含量為4% 7%，CaO的質量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質量含量為25% 40%，SiO2的質量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質量含量不低於60%。所述的重晶石中BaSO4的質量含量不低於92%。輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，它包括以下步驟Si磨粉按上述比例稱取各原料，使用磨粉機磨成細粉；
S2造粒在圓盤造粒機中，通過交替進行噴入水溶液和撒入幹細粉，完成造粒，得到球型顆粒半成品；
S3乾燥球型顆粒半成品乾燥至水分質量分數低於3%，得到乾燥半成品；
S4燒結將乾燥半成品在1280 1350°C高溫下燒結並保溫O. 5 2h ;
S5成品將高溫燒結後的產品自然冷卻直至80°C以下，製得成品即陶粒支撐劑。所述的磨粉機為球磨機。所述的步驟SI中得到的細粉500目過篩率不低於95%。所述的步驟S2中得到的球形顆粒的粒度為O. 65mm O. 9mm。本發明具有以下優點本發明採用Al2O3的質量含量為45% 55%的低品位鋁土礦作為主要原料製備陶粒支撐劑，從而降低了陶粒支撐劑對鋁土礦品位的要求，擴大了陶粒支撐劑製備原料的選擇範圍，且低品位鋁土礦價格低廉，降低了產品的原料成本；本發明採用輕燒鋁土礦作為原料，輕燒鋁土礦水分含量穩定，有利於生產工藝的穩定。
具體實施例方式下面結合實施例對本發明做進一步的描述，本發明的保護範圍不局限於以下所述
實施例I:
輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，它由以下質量百分比的原料製備而成
輕燒鋁土礦 87%，
粘土4%，
膨潤土3%，
二氧化錳粉 4%，
重晶石2%。所述的輕燒鋁土礦為Al2O3的質量含量為45% 55%的鋁土礦生礦在800°C下，煅燒3h得到的產物。所述的膨潤土中Al2O3的質量含量不低於15%，SiO2的質量含量為55% 70%，MgO2的質量含量為4% 7%，CaO的質量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質量含量為25% 40%，SiO2的質量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質量含量不低於60%。所述的重晶石中BaSO4的質量含量不低於9 2%。輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，使用球磨機磨成500目水洗過篩率不低於95%的細
粉；
S2造粒在圓盤造粒機中，通過交替進行噴入水溶液和撒入幹細粉，直至粒度達到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型顆粒半成品；
S3乾燥球型顆粒半成品乾燥至水分質量分數低於3%，得到乾燥半成品；
S4燒結將乾燥半成品在1280°C高溫下燒結並保溫2h ；
S5成品將高溫燒結後的產品自然冷卻直至80°C以下，製得成品即陶粒支撐劑。
經檢測，產品視密度I. 59g/cm3,體密度2. 77 g/cm3, 52MPa下破碎率為5. 5%。其它指標均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業標準。實施例2
輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，它由以下質量百分比的原料製備而成
輕燒鋁土礦 88%，
粘土5%， 二氧化錳粉 6%，
重晶石1%。所述的輕燒鋁土礦為Al2O3的質量含量為45% 55%的鋁土礦生礦在1000°C下，煅燒Ih得到的產物。所述的膨潤土中Al2O3的質量含量不低於15%，SiO2的質量含量為55% 70%，MgO2的質量含量為4% 7%，CaO的質量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質量含量為25% 40%，SiO2的質量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質量含量不低於60%。所述的重晶石中BaSO4的質量含量不低於92%。輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，使用球磨機磨成500目水洗過篩率不低於95%的細
粉；
S2造粒在圓盤造粒機中，通過交替進行噴入水溶液和撒入幹細粉，直至粒度達到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型顆粒半成品；
S3乾燥球型顆粒半成品乾燥至水分質量分數低於3%，得到乾燥半成品；
S4燒結將乾燥半成品在1320°C高溫下燒結並保溫I. 5h ；
S5成品將高溫燒結後的產品自然冷卻直至80°C以下，製得成品即陶粒支撐劑。經檢測，產品視密度I. 61g/cm3，體密度2. 79 g/cm3，52MPa下破碎率為5. 1%。其它指標均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業標準。實施例3
輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，它由以下質量百分比的原料製備而成
輕燒鋁土礦 92%，
膨潤土4%，
二氧化錳粉 4%。所述的輕燒鋁土礦為Al2O3的質量含量為45% 55%的鋁土礦生礦在1200°C下，煅燒I. 5h得到的產物。所述的膨潤土中Al2O3的質量含量不低於15%，SiO2的質量含量為55% 70%，MgO2的質量含量為4% 7%，CaO的質量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質量含量為25% 40%，SiO2的質量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質量含量不低於60%。所述的重晶石中BaSO4的質量含量不低於92%。輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，它包括以下步驟
SI磨粉按上述比例稱取各原料，使用球磨機磨成500目水洗過篩率不低於95%的細粉；
S2造粒在圓盤造粒機中，通過交替進行噴入水溶液和撒入幹細粉，直至粒度達到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型顆粒半成品；
S3乾燥球型顆粒半成品乾燥至水分質量分數低於3%，得到乾燥半成品；
S4燒結將乾燥半成品在1350°C高溫下燒結並保溫O. 5h ；
S5成品將高溫燒結後的產品自然冷卻直至80°C以下，製得成品即陶粒支撐劑。經檢測，產品視密度I. 64g/cm3,體密度2. 84 g/cm3, 52MPa下破碎率為4. 4%。其它指標均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業標準。·
權利要求
1.輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，其特徵在於它由以下質量百分比的原料製備而成 輕燒鋁土礦 87% 92%， 粘土0% 5%， 膨潤土0% 4%， 二氧化錳粉 2% 6%， 重晶石0% 2%。
2.根據權利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，其特徵在於所述的輕燒鋁土礦為Al2O3的質量含量為45% 55%的鋁土礦在800°C 1200°C下，煅燒I 3h得到的產物。
3.根據權利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，其特徵在於所述的膨潤土中Al2O3的質量含量不低於15%，SiO2的質量含量為55% 70%，MgO2的質量含量為4% 7%, CaO的質量含量為5% 10%。
4.根據權利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，其特徵在於所述的粘土中Al2O3的質量含量為25% 40%，SiO2的質量含量為55% 65%。
5.根據權利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，其特徵在於所述的二氧化猛粉中MnO2的質量含量不低於60%。
6.根據權利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，其特徵在於所述的重晶石中BaSO4的質量含量不低於92%。
7.如權利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，其特徵在於它包括以下步驟 Si磨粉按上述比例稱取各原料，使用磨粉機磨成細粉； S2造粒在圓盤造粒機中，通過交替進行噴入水溶液和撒入幹細粉，完成造粒，得到球型顆粒半成品； S3乾燥球型顆粒半成品乾燥至水分質量分數低於3%，得到乾燥半成品； S4燒結將乾燥半成品在1280 1350°C高溫下燒結並保溫O. 5 2h ; S5成品將高溫燒結後的產品自然冷卻直至80°C以下，製得成品即陶粒支撐劑。
8.根據權利要求7所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，其特徵在於所述的磨粉機為球磨機。
9.根據權利要求7所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，其特徵在於所述的步驟SI中得到的細粉500目過篩率不低於95%。
10.根據權利要求7所述的輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑的製備方法，其特徵在於所述的步驟S2中得到的球形顆粒的粒度為O. 65mm O. 9mm。
全文摘要
本發明公開了輕燒低品位鋁土礦製備陶粒支撐劑，它由以下質量百分比的原料製備而成輕燒鋁土礦87%～92%，粘土0%～5%，膨潤土0%～4%，二氧化錳粉2%～6%，重晶石0%～2%；還公布了陶粒支撐劑的製備方法，其包括以下步驟S1磨粉，S2造粒，S3乾燥，S4燒結，S5成品。本發明的有益效果是採用Al2O3的質量含量為45%～55%的低品位鋁土礦作為主要原料製備陶粒支撐劑，從而降低了陶粒支撐劑對鋁土礦品位的要求，擴大了陶粒支撐劑製備原料的選擇範圍，且低品位鋁土礦價格低廉，降低了產品的原料成本；本發明採用輕燒鋁土礦作為原料，輕燒鋁土礦水分含量穩定，有利於生產工藝的穩定。
文檔編號C09K8/80GK102942917SQ20121051910
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日
發明者劉作磊, 高英, 王蕾 申請人:廣元市漢美礦業科技有限公司