CN103450873A - 石油压裂支撑剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法。目前，国内多采用压裂陶粒、石英砂等，陶粒、石英砂强度较低,只能用于浅层油井开采，若将这些支撑剂使用在深井中，将难以承受岩层巨大的压力及地层环境中的各种腐蚀，阻止了石油的流出。石油压裂支撑剂，其特征在于：以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成：77～89%的铝矾土，8～15%的钾长石和3～8%的锰矿。本发明采用铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球，配料简单，降低了生产的成本，同时也降低了陶粒砂的酸解度并增加了陶粒砂的强度，获得密度低、破碎率低的陶粒砂成品；本发明的生产方法简单，能耗较小，而且获得的成品密度低、破碎率低。
Description
技术领域
本发明属于石油压裂支撑剂制备技术领域，涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法。
背景技术
压裂工艺技术对全世界范围的石油开采起着非常重要的作用 ,而石油压裂支撑剂是石油压裂工艺技术能否获得成功的关键。高质量的支撑剂可为原油的开采发挥重要的作用。石油压裂支撑剂 ,是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物，粒径 0. 4 - 0. 9 mm ,有一定圆度和球度。在使用过程中 ,把支撑剂混入压裂液中，利用高压手段注入深层岩石裂缝中支撑岩层 ,以提高导油率，增加原油产量。
目前，国内多采用压裂陶粒、石英砂等，但是陶粒、石英砂强度较低 ,只能用于浅层油井开采，若将这些支撑剂使用在深井中，将难以承受岩层巨大的压力及地层环境中的各种腐蚀 ，会大量破碎，其破碎率一般在 15 % -25 % ，阻止了石油的流出 ,难以满足油井的要求；国际上(如美国)多采用烧结刚玉制品 ,但这种制品虽然在理化性能上可以满足要求，可是原料来源困难，加工工艺复杂，且能耗大、成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种抗压性能强、破碎率低、制作成本低的石油压裂支撑剂及其制备方法。
本发明所采用的技术方案是：石油压裂支撑剂，其特别之处在于：以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成：77～89%的铝矾土，8～15%的钾长石和3～8%的锰矿。
所述铝矾土的铝含量为60%-70%，锰矿中锰的含量为50%-60%。
上述石油压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：（1）采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的耳机破碎***，将待破碎的原矿石破碎成粒径≤10mm；
（2）将破碎后的材料磨粉成粒径为≥400μm后，经混料机充分搅拌混合均匀；
（3）在大容器中将水雾化与原料均匀搅拌均化10-15天后，用成球机自然成球，所称球的直径为20μm-140μm；
（4）根据需求对其按照粒径大小规格进行一级筛分，符合规格的进入下一步，其余继续均化；
（5）将旋转烘干窑温度控制在140°-400°，将成球的原料进行大水分烘干预热，烘干预热20-40分钟；
（6）烘干后的成球原料进行二级筛分，将成品筛分到下一步进行煅烧，不符合规格的继续均化；
（7）将成品进行煅烧，煅烧时间为1-3小时，温度控制在1400℃±50℃；
（8）成品进入旋转冷却窑，先进行风冷，待温度降到1300-700后，再进行浇水冷却，温度降到700-40°；
（9）将冷却完的成品进行三级筛分，根据需要筛分符合规格的成品。
本发明的有益效果是：本发明采用铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球，配料简单，降低了生产的成本，同时也降低了陶粒砂的酸解度并增加了陶粒砂的强度，获得密度低、破碎率低的陶粒砂成品；本发明的生产方法简单，能耗较小，而且获得的成品密度低、破碎率低。
附图说明
图1是石油压裂支撑剂制作流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
石油压裂支撑剂，以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成：77～89%的铝矾土，8～15%的钾长石和3～8%的锰矿。
铝矾土的铝含量为60%-70%，锰矿中锰的含量为50%-60%。
上述石油压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的耳机破碎***，将待破碎的原矿石破碎成粒径≤10mm；
（2）将破碎后的材料磨粉成粒径为≥400μm后，经混料机充分搅拌混合均匀；
（3）在大容器中将水雾化与原料均匀搅拌均化10-15天后，用成球机自然成球，所称球的直径为20μm-140μm；
（4）根据需求对其按照粒径大小规格进行一级筛分，符合规格的进入下一步，其余继续均化；
（5）将旋转烘干窑温度控制在140°-400°，将成球的原料进行大水分烘干预热，烘干预热20-40分钟；
（6）烘干后的成球原料进行二级筛分，将成品筛分到下一步进行煅烧，不符合规格的继续均化；
（7）将成品进行煅烧，煅烧时间为1-3小时，温度控制在1400℃±50℃；
（8）成品进入旋转冷却窑，先进行风冷，待温度降到1300-700后，再进行浇水冷却，温度降到700-40°；
（9）将冷却完的成品进行三级筛分，根据需要筛分符合规格的成品。
实施例1：
石油压裂支撑剂，以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成：77%的铝矾土，15%的钾长石和8%的锰矿。
铝矾土的铝含量为60%-70%，锰矿中锰的含量为50%-60%。
上述石油压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的耳机破碎***，将待破碎的原矿石破碎成粒径≤10mm；
（2）将破碎后的材料磨粉成粒径为≥400μm后，经混料机充分搅拌混合均匀；
（3）在大容器中将水雾化与原料均匀搅拌均化10天后，用成球机自然成球，所称球的直径为20μm；
（4）根据需求对其按照粒径大小规格进行一级筛分，符合规格的进入下一步，其余继续均化；
（5）将旋转烘干窑温度控制在140°，将成球的原料进行大水分烘干预热，烘干预热20分钟；
（6）烘干后的成球原料进行二级筛分，将成品筛分到下一步进行煅烧，不符合规格的继续均化；
（7）将成品进行煅烧，煅烧时间为1小时，温度控制在1400℃±50℃；
（8）成品进入旋转冷却窑，先进行风冷，待温度降到1300-700后，再进行浇水冷却，温度降到700-40°；
（9）将冷却完的成品进行三级筛分，根据需要筛分符合规格的成品。
实施例2：
石油压裂支撑剂，以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成： 89%的铝矾土， 8%的钾长石和3%的锰矿。
铝矾土的铝含量为60%-70%，锰矿中锰的含量为50%-60%。
上述石油压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的耳机破碎***，将待破碎的原矿石破碎成粒径≤10mm；
（2）将破碎后的材料磨粉成粒径为≥400μm后，经混料机充分搅拌混合均匀；
（3）在大容器中将水雾化与原料均匀搅拌均化15天后，用成球机自然成球，所称球的直径为140μm；
（4）根据需求对其按照粒径大小规格进行一级筛分，符合规格的进入下一步，其余继续均化；
（5）将旋转烘干窑温度控制在400°，将成球的原料进行大水分烘干预热，烘干预热40分钟；
（6）烘干后的成球原料进行二级筛分，将成品筛分到下一步进行煅烧，不符合规格的继续均化；
（7）将成品进行煅烧，煅烧时间为3小时，温度控制在1400℃±50℃；
（8）成品进入旋转冷却窑，先进行风冷，待温度降到1300-700后，再进行浇水冷却，温度降到700-40°；
（9）将冷却完的成品进行三级筛分，根据需要筛分符合规格的成品。
实施例3：
石油压裂支撑剂，以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成： 82%的铝矾土， 13%的钾长石和5%的锰矿。
铝矾土的铝含量为60%-70%，锰矿中锰的含量为50%-60%。
上述石油压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：
（1）采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的耳机破碎***，将待破碎的原矿石破碎成粒径≤10mm；
（2）将破碎后的材料磨粉成粒径为≥400μm后，经混料机充分搅拌混合均匀；
（3）在大容器中将水雾化与原料均匀搅拌均化13天后，用成球机自然成球，所称球的直径为130μm；
（4）根据需求对其按照粒径大小规格进行一级筛分，符合规格的进入下一步，其余继续均化；
（5）将旋转烘干窑温度控制在300°，将成球的原料进行大水分烘干预热，烘干预热30分钟；
（6）烘干后的成球原料进行二级筛分，将成品筛分到下一步进行煅烧，不符合规格的继续均化；
（7）将成品进行煅烧，煅烧时间为2小时，温度控制在1400℃±50℃；
（8）成品进入旋转冷却窑，先进行风冷，待温度降到1300-700后，再进行浇水冷却，温度降到700-40°；
（9）将冷却完的成品进行三级筛分，根据需要筛分符合规格的成品。
通过我们对生产过程中大量数据的筛选、加工、处理 ,得到一组最佳工艺参数 ,在此参数的基础上加工出的产品经测试得到了很好的效果 ,并就主要性能与于其他配方比列作比较。
表1 配料方案
| 编号 | 铝矾土（铝含量60%-70%） | 钾长石 | 锰矿（锰含量50%-60%） | 粉煤灰 |
| 1 | 82 | 13 | 5 | 0 |
| 2 | 89 | 8 | 3 | 0 |
| 3 | 77 | 15 | 8 | 0 |
表2 支撑剂性能对比表
| 1 | 2 | 3 | |
| 体积密度/ g· cm-3 | 1.68 | 1.78 | 1.58 |
| 视密度/ g· cm-3 | 2.98 | 3.1 | 3.67 |
| 浊度(NTU) | 29 | 33 | 35 |
| 圆度 | 0.9 | 0.9 | 0.9 |
| 球度 | 0.9 | 0.9 | 0.9 |
| 酸溶解度/ % | 3.5 | 4.5 | 5.1 |
| 抗破碎率/ % | 3.01 | 7.12 | 8.10 |
由以上可以看出，第1组的配方所得支撑剂的性能更好。
Claims (3)
1.石油压裂支撑剂，其特征在于：以铝矾土、钾长石和锰矿以骨料烧结成球状，其中化学成分按照重量百分比组成：77～89%的铝矾土，8～15%的钾长石和3～8%的锰矿。
2.根据权利要求1所述的石油压裂支撑剂，其特征在于：所述铝矾土的铝含量为60%-70%，锰矿中锰的含量为50%-60%。
3.一种权利要求1所述的石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的耳机破碎***，将待破碎的原矿石破碎成粒径≤10mm；
（2）将破碎后的材料磨粉成粒径为≥400μm后，经混料机充分搅拌混合均匀；
（3）在大容器中将水雾化与原料均匀搅拌均化10-15天后，用成球机自然成球，所称球的直径为20μm-140μm；
（4）根据需求对其按照粒径大小规格进行一级筛分，符合规格的进入下一步，其余继续均化；
（5）将旋转烘干窑温度控制在140°-400°，将成球的原料进行大水分烘干预热，烘干预热20-40分钟；
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