CN1699265A - 高强度陶粒支撑剂及其制备方法 - Google Patents

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CN1699265A CN 200410010272 CN200410010272A CN1699265A CN 1699265 A CN1699265 A CN 1699265A CN 200410010272 CN200410010272 CN 200410010272 CN 200410010272 A CN200410010272 A CN 200410010272A CN 1699265 A CN1699265 A CN 1699265A
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张希君
程传文
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Abstract

本发明涉及一种高强度陶粒支撑剂，同时还涉及一种该产品的制备方法，它由以下重量百分比含量的组分组成：Al2O3 74－80％，SiO2 5.5－10.5％，TiO2 2.5－3.5％，Fe2O3 4－9％，其它辅料0－3％。本发明的主要原料Al2O3可以取自铝矾土，其来源丰富，成本低，本发明中还含有SiO2、TiO2、Fe2O3、MnO2、K2O、Na2O、CaO、MgO，上述各组分混合搅拌均匀后成混合粉，经水气雾化滚动成球，并经高温烧结而成。实验证明，本发明的产品抗破碎能力高；且由于本发明的各组分比例适当，使得本产品的酸溶解度指标符合标准要求。本发明的产品具有较高的抗酸腐蚀性，油气流通顺畅，可有效地支撑压裂裂缝，大大提高裂缝内的渗透率，产油率高。

Description

高强度陶粒支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度陶粒支撑剂，同时，还涉及一种该陶粒支撑剂的制备方法。
背景技术
通常在石油、天燃气深井开采及超深井的压裂工艺中，都会用到支撑剂，为油气流的流通提供高渗透性的通道，保持高导流能力，提高油、气的产量。传统的石油开采中，一般采用天然砂做支撑剂，也有采用其它材料如粘土、镧系金属氧化物及二氧化锰等为原料做成的支撑剂。国家的行业标准规定：陶粒支撑剂的抗酸腐蚀性必须小于或等于5％，在使用中必须要求陶粒支撑剂有较高的抗酸腐蚀性，这是因为：井下开采的原油中含有酸性矿物质，陶粒支撑剂在酸性环境中浸泡，油气不断通过时，会对支撑剂进行酸洗，使支撑剂溶解成粉状，这样，不仅起不到支撑作用，还会堵塞油气流，从而使油井的寿命缩短。目前，所使用的陶粒支撑剂在使用时存在如下缺点：颗粒大小不均匀，抗压性能差、易破碎；但最主要的缺点在于：抗酸腐蚀性低，很容易导致形成局部堵塞，油气流通不畅，无法更有效地支撑压裂裂缝，使裂缝内的渗透率降低，产油率低，浪费资源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高强度陶粒支撑剂，以提高其酸溶解度，提高抗酸腐蚀性，延长油井的寿命。
同时，本发明的目的还在于提供了一种该陶粒支撑剂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明的技术方案在于采用了一种高强度陶粒支撑剂，它由以下重量百分比含量的组分组成：
Al2O3  74-80％
SiO2    5.5-10.5％
TiO2    2.5-3.5％
Fe2O3  4-9％
其它辅料 0-3％。
所述的其它辅料为：MnO2、K2O、Na2O、CaO、MgO，其中各成分占总量的重量百分比如下：MnO2：0-2.3％，K2O：0-0.4％，Na2O：0-0.2％，CaO：0-0.3％，MgO：0-0.2％。
同时，本发明的技术方案还在于采用了一种高强度陶粒支撑剂的制备方法，取上述比例的组分，分别磨成细粉，混合、搅拌，得混合料，化验合格后送至滚动制粒机；加水气成雾装置，在制粒机单向匀速转动下，混合料连续由少到多添加，通过水雾的连续喷洒，形成大小不一的圆粒，进一步转动，得半成品，经检测合格后出锅；然后将合格的半成品经升温，冷却，即可制得成品。
所述的合格的半成品在煤烧式隧道窑内进行升温，在煤烧式隧道窑内的温度从35-45℃开始，经15-17小时后，匀速移动并通过煤烧式隧道窑的预热带，使温度达到1050-1150℃，然后进入高温烧成带，用1300℃-1350℃-1300℃的温度烧结7-9小时后进入冷却带，经15-17小时的冷却，产品在运动中由1300℃冷却至250-300℃后出窑，自然冷却即可得本发明的产品。
本发明的主要原料Al2O3可以取自铝矾土，其来源丰富，成本低，本发明中还含有SiO2、TiO2、Fe2O3、MnO2、K2O、Na2O、CaO、MgO，上述各组分混合搅拌均匀后成混合粉，经水气雾化滚动成球，并经高温烧结而成。实验证明，本发明的产品抗破碎能力高；且由于本发明的各组分比例适当，使得本产品的酸溶解度指标符合标准要求。本发明的产品具有较高的抗酸腐蚀性，油气流通顺畅，可有效地支撑压裂裂缝，大大提高裂缝内的渗透率，产油率高。另外，本发明的产品不含Cr、Pb、S等有毒元素，属环保产品。
采用本发明的方法所制备的陶粒支撑剂的各项性能指标测定与行业标准及113号文件要求对比如下：
本发明所制备的产品   行业标准要求     113号文件要求
筛析(大粒径含量)     70.92％     无     ＞65％
筛析合格率     99.76％     ≥90％     ≥90％
体积密度     1.74g/cm3     无     1.65-1.80g/cm3
视密度     3.38g/cm3     无     无
圆度     0.9     ＞0.8     ＞0.8
球度     0.9     ＞0.8     ＞0.8
浊度     42NTU     ≤100NTU     ≤100NTU
酸溶解度     4.26％     ≤5％     ≤5％
破碎率   52MPa     2.96％     ≤10％     ≤5％
  69MPa     7.69％     无     无
  86MPa     无     无
其中113号文件为中国石油天然气股份有限公司签发。
具体实施方式
实施例1
本发明的陶粒支撑剂由以下重量百分比含量的组分组成：Al2O3：74％，SiO2：10.5％，TiO2：3.5％，Fe2O3：9％，MnO2：2.3％，K2O：0.3％，Na2O：0.1％，CaO：0.2％，MgO：0.1％。其中本发明各组分的原料来源为：Al2O3取自72.5％以上Al2O3的矿石，MnO2取自二氧化锰含量为44-46％的二氧化锰矿石，SiO2取自二氧化硅含量为20-25％的高岭土矿石，K2O、Na2O取自K2O含量为7.5％、Na2O含量为3.5％的钾长石矿石。
制备时，用超细雷锰磨分别将以上原料磨成325目以上的细粉入库，配料车间按照本发明的各组分组成将上述各比例的细粉料进行混合，搅拌40分钟，配制成小样料，将一定比例的混合料配一定比例的小料再由大混合机进行混合搅拌30分钟以上，化验合格后进入制粒车间；经圆形滚动制粒机，加配水气成雾设施，在制粒机单向匀速转动下，混合料连续由少至多加至锅内1/2，通过水雾的不断喷洒，制粒机的不停转动，形成大小不一的圆粒，转动80分钟，经检测符合要求后出锅，出锅后的小圆粒具有要求的强度、圆度、光度。然后通过传动输道，配装后装上窑车由轨道引入煤烧式隧道窑，产品在窑车上从40℃开始，16小时后，匀速移动通过控制升温的预热带，进入高温烧成带，使产品温度达到1100C，产品在烧成带匀速移动，用1300℃-1350℃-1300℃的温度烧结8小时后进入冷却带，通过16小时控制冷却，产品在运动过程中由1300℃冷却至300℃，自然冷却即可得本发明的陶粒支撑剂。
实施例2
本发明的陶粒支撑剂由以下重量百分比含量的组分组成：Al2O3：78％，SiO2：9.5％，TiO2：2.5％，Fe2O3：7％，MnO2：2.0％，K2O：0.4％，Na2O：0.2％，CaO：0.2％，MgO：0.2％。其中本发明各组分的原料来源为：Al2O3取自72.5％以上Al2O3的矿石，MnO2取自二氧化锰含量为44-46％的二氧化锰矿石，SiO2取自二氧化硅含量为20-25％的高岭土矿石，K2O、Na2O取自K2O含量为7.5％、Na2O含量为3.5％的钾长石矿石。
制备时，用超细雷锰磨分别将以上原料磨成325目以上的细粉入库，配料车间按照本发明的各组分组成将上述各比例的细粉料进行混合，搅拌50分钟，配制成小样料，将一定比例的混合料配一定比例的小料再由大混合机进行混合搅拌30分钟以上，化验合格后进入制粒车间；经圆形滚动制粒机，加配水气成雾设施，在制粒机单向匀速转动下，混合料连续由少至多加至锅内1/2，通过水雾的不断喷洒，制粒机的不停转动，形成大小不一的圆粒，转动80分钟，经检测符合要求后出锅，出锅后的小圆粒具有要求的强度、圆度、光度。然后通过传动输道，配装后装上窑车由轨道引入煤烧式隧道窑，产品在窑车上从40℃开始，15小时后，匀速移动通过控制升温的预热带，进入高温烧成带，使产品温度达到1050℃，产品在烧成带匀速移动，用1300℃-1350℃-1300℃的温度烧结7小时后进入冷却带，通过15小时控制冷却，产品在运动过程中由1300℃冷却至350℃，自然冷却即可得本发明的陶粒支撑剂。
实施例3
本发明的陶粒支撑剂由以下重量百分比含量的组分组成：Al2O3：80％，SiO2：8.5％，TiO2：3.5％，Fe2O3：5％，MnO2：1.9％，K2O：0.4％，Na2O：0.2％，CaO：0.3％，MgO：0.2％。其中本发明各组分的原料来源为：Al2O3取自72.5％以上Al2O3的矿石，MnO2取自二氧化锰含量为44-46％的二氧化锰矿石，SiO2取自二氧化硅含量为20-25％的高岭土矿石，K2O、Na2O取自K2O含量为7.5％、Na2O含量为3.5％的钾长石矿石。
制备时，用超细雷锰磨分别将以上原料磨成325目以上的细粉入库，配料车间按照本发明的各组分组成将上述各比例的细粉料进行混合，搅拌50分钟，配制成小样料，将一定比例的混合料配一定比例的小料再由大混合机进行混合搅拌30分钟以上，化验合格后进入制粒车间；经圆形滚动制粒机，加配水气成雾设施，在制粒机单向匀速转动下，混合料连续由少至多加至锅内1/2，通过水雾的不断喷洒，制粒机的不停转动，形成大小不一的圆粒，转动80分钟，经检测符合要求后出锅，出锅后的小圆粒具有要求的强度、圆度、光度。然后通过传动输道，配装后装上窑车由轨道引入煤烧式隧道窑，产品在窑车上从40℃开始，17小时后，匀速移动通过控制升温的预热带，进入高温烧成带，使产品温度达到1150℃，产品在烧成带匀速移动，用1300℃-1350℃-1300℃的温度烧结9小时后进入冷却带，通过17小时控制冷却，产品在运动过程中由1300℃冷却至250℃，自然冷却即可制得本发明的陶粒支撑剂。

Claims (4)

1、一种高强度陶粒支撑剂，其特征在于：它由以下重量百分比含量的组分组成：
    Al2O3         74-80％
    SiO2            5.5-10.5％
    TiO2            2.5-3.5％
    Fe2O3         4-9％
    其它辅料         0-3％。
2、根据权利要求1所述的高强度陶粒支撑剂，其特征在于：所述的其它辅料为：MnO2、K2O、Na2O、CaO、MgO，其中各成分占总量的重量百分比如下：MnO2：0-2.3％，K2O：0-0.4％，Na2O：0-0.2％，CaO：0-0.3％，MgO：0-0.2％。
3、一种如权利要求1或2所述的高强度陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于：取上述比例的组分，分别磨成细粉，混合、搅拌，得混合料，化验合格后送至滚动制粒机；加水气成雾装置，在制粒机单向匀速转动下，混合料连续由少到多添加，通过水雾的连续喷洒，形成大小不一的圆粒，进一步转动，得半成品，经检测合格后出锅；然后将合格的半成品经升温，冷却，即可制得成品。
4、根据权利要求3所述的高强度陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于：所述的合格的半成品在煤烧式隧道窑内进行升温，在煤烧式隧道窑内的温度从35-45℃开始，经15-17小时后，匀速移动并通过煤烧式隧道窑的预热带，使温度达到1050-1150℃，然后进入高温烧成带，用1300℃-1350℃-1300℃的温度烧结7-9小时后进入冷却带，经15-17小时的冷却，产品在运动中由1300℃冷却至250-300℃后出窑，自然冷却即可得本发明的产品。
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