專利名稱：輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及石油、天然氣井壓裂工藝用的固體支撐劑技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著石油資源的日益緊缺，在石油開采過程中，人們不斷開發(fā)新的工藝措施來達(dá)到石油增產(chǎn)的目的。石油壓裂技術(shù)就是一種重要的石油增產(chǎn)技術(shù)，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。支撐劑的作用在于填充壓裂時(shí)產(chǎn)生的縫隙，待外部壓力釋放后支撐縫隙，形成具有高導(dǎo)流的油氣流通通道，從而提高油氣的產(chǎn)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，其中陶粒支撐劑憑借高抗壓強(qiáng)度、高圓度、高球度等特點(diǎn)，在壓裂工藝中已取代石英砂成為主要被采用的石油壓裂固體支撐劑。目前國內(nèi)陶粒支撐劑主要是采用Al2O3質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于60%的鋁土礦為主原料，且主要采用工藝更加簡單的生礦生產(chǎn)，并添加少量增塑劑和燒結(jié)助劑，通過隧道窯或回轉(zhuǎn)窯高溫?zé)贫?。隨著資源的日益減少，成本的上漲，國家對高品位鋁土礦開采的限制，陶粒支撐劑生產(chǎn)廠家舉步維艱,急需尋找出降低生產(chǎn)成本方法。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種降低對鋁土礦品位要求、擴(kuò)大低品位鋁土礦的運(yùn)用范圍、同時(shí)降低了生產(chǎn)成本的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑及其制備方法。本發(fā)明的目的通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
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(zhì)量含量為45% 55%的鋁土礦在800°C 1200°C下，煅燒I 3h得到的產(chǎn)物。所述的膨潤土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于15%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 70%，MgO2的質(zhì)量含量為4% 7%，CaO的質(zhì)量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量為25% 40%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質(zhì)量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的質(zhì)量含量不低于92%。輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，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(jī)磨成細(xì)粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入水溶液和撒入干細(xì)粉，完成造粒，得到球型顆粒半成品；
S3干燥球型顆粒半成品干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%，得到干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1280 1350°C高溫下燒結(jié)并保溫O. 5 2h ;
S5成品將高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻直至80°C以下，制得成品即陶粒支撐劑。所述的磨粉機(jī)為球磨機(jī)。所述的步驟SI中得到的細(xì)粉500目過篩率不低于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(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明采用Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%的低品位鋁土礦作為主要原料制備陶粒支撐劑，從而降低了陶粒支撐劑對鋁土礦品位的要求，擴(kuò)大了陶粒支撐劑制備原料的選擇范圍，且低品位鋁土礦價(jià)格低廉，降低了產(chǎn)品的原料成本；本發(fā)明采用輕燒鋁土礦作為原料，輕燒鋁土礦水分含量穩(wěn)定，有利于生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的描述，本發(fā)明的保護(hù)范圍不局限于以下所述
實(shí)施例I:
輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
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(zhì)量含量為45% 55%的鋁土礦生礦在800°C下，煅燒3h得到的產(chǎn)物。所述的膨潤土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于15%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 70%，MgO2的質(zhì)量含量為4% 7%，CaO的質(zhì)量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量為25% 40%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質(zhì)量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的質(zhì)量含量不低于9 2%。輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，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(jī)磨成500目水洗過篩率不低于95%的細(xì)
粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入水溶液和撒入干細(xì)粉，直至粒度達(dá)到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型顆粒半成品；
S3干燥球型顆粒半成品干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%，得到干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1280°C高溫下燒結(jié)并保溫2h ；
S5成品將高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻直至80°C以下，制得成品即陶粒支撐劑。
經(jīng)檢測，產(chǎn)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(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例2
輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
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(zhì)量含量為45% 55%的鋁土礦生礦在1000°C下，煅燒Ih得到的產(chǎn)物。所述的膨潤土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于15%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 70%，MgO2的質(zhì)量含量為4% 7%，CaO的質(zhì)量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量為25% 40%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質(zhì)量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的質(zhì)量含量不低于92%。輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，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(jī)磨成500目水洗過篩率不低于95%的細(xì)
粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入水溶液和撒入干細(xì)粉，直至粒度達(dá)到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型顆粒半成品；
S3干燥球型顆粒半成品干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%，得到干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1320°C高溫下燒結(jié)并保溫I. 5h ；
S5成品將高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻直至80°C以下，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測，產(chǎn)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(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。實(shí)施例3
輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成
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(zhì)量含量為45% 55%的鋁土礦生礦在1200°C下，煅燒I. 5h得到的產(chǎn)物。所述的膨潤土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于15%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 70%，MgO2的質(zhì)量含量為4% 7%，CaO的質(zhì)量含量為5% 10%。所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量為25% 40%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 65%。所述的二氧化錳粉中MnO2的質(zhì)量含量不低于60%。所述的重晶石中BaSO4的質(zhì)量含量不低于92%。輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，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(jī)磨成500目水洗過篩率不低于95%的細(xì)粉；
S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入水溶液和撒入干細(xì)粉，直至粒度達(dá)到
O.65mm O. 9mm,完成造粒,得到球型顆粒半成品；
S3干燥球型顆粒半成品干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%，得到干燥半成品；
S4燒結(jié)將干燥半成品在1350°C高溫下燒結(jié)并保溫O. 5h ；
S5成品將高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻直至80°C以下，制得成品即陶粒支撐劑。經(jīng)檢測，產(chǎn)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(biāo)均符合國家石油天然氣SY/T5108-2006的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。·
權(quán)利要求
1.輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成 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(jù)權(quán)利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的輕燒鋁土礦為Al2O3的質(zhì)量含量為45% 55%的鋁土礦在800°C 1200°C下，煅燒I 3h得到的產(chǎn)物。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的膨潤土中Al2O3的質(zhì)量含量不低于15%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 70%，MgO2的質(zhì)量含量為4% 7%, CaO的質(zhì)量含量為5% 10%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的粘土中Al2O3的質(zhì)量含量為25% 40%，SiO2的質(zhì)量含量為55% 65%。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的二氧化猛粉中MnO2的質(zhì)量含量不低于60%。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，其特征在于所述的重晶石中BaSO4的質(zhì)量含量不低于92%。
7.如權(quán)利要求I所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于它包括以下步驟 Si磨粉按上述比例稱取各原料，使用磨粉機(jī)磨成細(xì)粉； S2造粒在圓盤造粒機(jī)中，通過交替進(jìn)行噴入水溶液和撒入干細(xì)粉，完成造粒，得到球型顆粒半成品； S3干燥球型顆粒半成品干燥至水分質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于3%，得到干燥半成品； S4燒結(jié)將干燥半成品在1280 1350°C高溫下燒結(jié)并保溫O. 5 2h ; S5成品將高溫?zé)Y(jié)后的產(chǎn)品自然冷卻直至80°C以下，制得成品即陶粒支撐劑。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的磨粉機(jī)為球磨機(jī)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的步驟SI中得到的細(xì)粉500目過篩率不低于95%。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑的制備方法，其特征在于所述的步驟S2中得到的球形顆粒的粒度為O. 65mm O. 9mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了輕燒低品位鋁土礦制備陶粒支撐劑，它由以下質(zhì)量百分比的原料制備而成輕燒鋁土礦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制備方法，其包括以下步驟S1磨粉，S2造粒，S3干燥，S4燒結(jié)，S5成品。本發(fā)明的有益效果是采用Al2O3的質(zhì)量含量為45%～55%的低品位鋁土礦作為主要原料制備陶粒支撐劑，從而降低了陶粒支撐劑對鋁土礦品位的要求，擴(kuò)大了陶粒支撐劑制備原料的選擇范圍，且低品位鋁土礦價(jià)格低廉，降低了產(chǎn)品的原料成本；本發(fā)明采用輕燒鋁土礦作為原料，輕燒鋁土礦水分含量穩(wěn)定，有利于生產(chǎn)工藝的穩(wěn)定。
文檔編號(hào)C09K8/80GK102942917SQ20121051910
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者劉作磊, 高英, 王蕾 申請人:廣元市漢美礦業(yè)科技有限公司