CN102268248A - 低密度高强度红柱石压裂支撑剂及其生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低密度高强度红柱石压裂支撑剂及其生产方法。原料组成为:铝矾土生料65~75%、红柱石2~20%、高岭土5~20%、铝酸钙水泥1~8%、锰矿石粉3~10%。生产方法包括:称取原料,磨成细粉并过筛,混合均匀后加入旋转制粒机制粒,同时加雾化水气,至混合料形成球形半成品,烘干;然后在回转窑内烧制,烧制时窑头温度1300~1400℃,窑尾温度280~320℃,烧制6~10h后出窑,即得成品。本发明产品在压力52MPa和69MPa下的破碎率分别低于4.8%、6.9%,强度高于其它同类产品;产品体积密度为1.40~1.60g/cm3,视密度为2.60~2.85g/cm3,密度均低于行业标准;产品表面光洁度较高,有效降低石油压裂成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种油、气井压裂工艺用的固体支撑剂,特别是涉及一种低密度高强度红柱石压裂支撑剂及其生产方法。
背景技术
在开发深层油、气井,为提高油、气井的产量,压裂工艺被广泛采用。为确保地下深层压裂缝的有效撑开,必需选用合适的支撑剂。支撑剂可增加地层的导流能力,提高油或气的产量,是压裂工艺应用好坏的一个重要因素。烧结陶粒由于强度高、圆球度好,是人们优先选择的压裂支撑剂。我国石油行业中的压裂支撑剂一般以铝矾土为主要原料,并配合其他无机物料制造的压裂支撑剂。
申请号为200410010272.6的专利申请公开一种高强度陶粒支撑剂及其制备方法,原料为:Al2O374-80% 、SiO2 5.5-10.5% 、Fe2O34-9% 、TiO2 2.5-3.5% ,其他辅料0-3% 。原料搅拌后成混合粉,经水气雾化滚动成球,经高温烧结而成。该产品具有较高的抗酸腐蚀性,可支撑压裂裂缝,提高产油率。但是该支撑剂承压能力较低,产品质量不稳定,不能满足现有油、气井压裂用固体支撑剂的性能要求。因此,通过技术创新提高产品的性能已刻不容缓。
发明内容
本发明要解决的技术问题:提供一种低密度高强度的红柱石压裂支撑剂及其生产方法。
本发明的技术方案:
一种低密度高强度红柱石压裂支撑剂由下述重量百分比的原料组成:铝矾土生料 65~75%,红柱石2 ~ 20%,高岭土5~20%,铝酸钙水泥1~8%,锰矿石粉3~10%。
所述的压裂支撑剂,其中铝矾土生料70%,红柱石10%,高岭土10%,铝酸钙水泥5%,锰矿石粉5%。
所述压裂支撑剂的生产方法包括:称取各原料,分别磨成细粉并过320目筛,混合搅拌均匀,加入旋转制粒机中制粒,同时加雾化水气,至混合料形成球形半成品;将球形半成品在220~280℃下烘干1-2h,烘干后含水率在2~3%以下,然后在回转窑内烧制,烧制时窑头温度1300~1400℃,窑尾温度280~320℃,烧制6~10h后出窑,即得到所述压裂支撑剂成品。
所述球形半成品的粒度为18~30目。
所述成品出窑后,降温至30℃以下,过20~40目筛筛分。
表1:本发明主要原料的性能要求(以重量百分比表示,%)
本发明的积极有益效果:
(1)本发明精选原料,各成分配伍合理,通过加入红柱石和铝酸钙水泥,经锰矿石粉催化,使压裂支撑剂在高温下形成更多的莫来石相和部分刚玉相,大大提高了压裂支撑剂的耐压强度。本发明改变了以往的压裂支撑剂采用低熔物作矿化剂,在高温下形成各种晶相的混合体,导致压裂支撑剂的强度较低的缺陷。
本发明中的各原料作用如下:
铝矾土生料:主要是使球形半成品在1300-1400℃的高温下其中的Al2O3和SiO2发生反应,形成大量的莫来石相与少量刚玉相,从而起到骨架支撑作用,使陶粒具有较高的耐压强度。红柱石:在高温下能稳定陶粒的体积密度和视密度,从而达到高强度的效果。高岭土:主要起粘接固化作用,提高产品的早期强度。铝酸钙水泥:主要起催化剂和助烧剂作用,一方面铝酸钙水泥可以使铝矾土生料在高温下形成莫来石的固溶体;另一方面铝矾土生料在较低温度下形成刚玉相和莫来石相,使铝矾土生料烧结更充分。锰矿石粉:主要起催化剂和着色剂作用,MnO2在高温下可以进入莫来石晶格内形成固溶体,部分形成玻璃相,降低了莫来石相的生成温度。
(2)本发明产品在压力52MPa和69MPa下的破碎率分别低于4.8%、6.9%,其强度高于其它同类产品;产品体积密度为1.40~1.60g/cm3,视密度为2.60~2.85 g/cm3,密度均低于行业标准;产品表面光洁度较高,可降低石油压裂成本。产品性能见表3、表4。
(3)本发明原料较少,原料廉价易得,生产工艺简化,投资少,成本低,易于推广实施。
具体实施方式
实例1:高强度红柱石压裂支撑剂及其生产方法
原料要求和配比见表1、2,以重量百分比计,即铝矾土生料70%、红柱石10%、高岭土10 %、铝酸钙水泥5%、锰矿石粉5%。
生产方法:称取各原料,分别磨成细粉,过320目筛,过筛率大于98.5%,将原料混合搅拌均匀,在制粒机单向匀速转动下,混合料连续均匀加入制粒机,同时加雾化水气,至混合料形成大小不一的圆粒;过18~30目筛,要求过筛率大于80%以上,然后转动10-15分钟,过18~30目筛后得到半成品;将半成品在烘干机内烘干筛分,传送至回转窑内烧制,按窑体每转一圈4~6分钟的转速转动,控制窑头温度1300~1400℃,窑尾温度280~320℃,烧制6~10h后出窑;经活水喷淋式滚动冷却窑冷却10-25分钟,降温至30℃以下,过20~40目筛后得到成品。产品性能见表3、表4。
实例2:原料要求和配比见表1、2,生产方法和实例1基本相同,不同之处在于:
将半成品在回转窑中烧制时,窑头温度1320~1360℃,窑尾温度310~320℃,烧制6h后出窑,得到成品。
实例3:原料组成见表2,生产方法和实例1基本相同,不同之处在于:
将半成品在回转窑中烧制时,窑头温度1380~1400℃,窑尾温度300~310℃,烧制7h后出窑。
实例4:原料要求和配比见表1、2,生产方法和实例1基本相同,不同之处在于:
将半成品在回转窑中烧制时,窑头温度1320~1360℃,窑尾温度290~300℃,烧制10h后出窑。
实例5~8:原料要求和配比见表1、2,生产方法同实例1。
表2:各实例的原料组成
表3:各实例中产品的性能指标
表4:本发明产品的性能指标和行业标准的比较。
Claims (5)
1.一种低密度高强度红柱石压裂支撑剂,其特征在于:由下述重量百分比的原料组成:铝矾土生料 65~75%,红柱石2 ~ 20%,高岭土5~20%,铝酸钙水泥1~8%,锰矿石粉3~10%。
2.根据权利要求1所述的压裂支撑剂,其原料特征在于:其中铝矾土生料 70%,红柱石10%,高岭土10%,铝酸钙水泥5%,锰矿石粉5%。
3.权利要求1所述的压裂支撑剂的生产方法,其特征在于:称取各原料,分别磨成细粉并过320目筛,混合搅拌均匀,加入旋转制粒机中制粒,同时加雾化水气,至混合料形成球形半成品;将球形半成品在220~280℃下烘干1-2h,烘干后含水率在2~3%以下,然后在回转窑内烧制,烧制时窑头温度1300~1400℃,窑尾温度280~320℃,烧制6~10h后出窑,即得到所述压裂支撑剂成品。
4.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于:所述球形半成品的粒度为18~30目。
5.根据权利要求3所述的生产方法,其特征在于:所述成品出窑后,降温至30℃以下,过20~40目筛筛分。
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