一种低密度石油压裂支撑剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法，属于石油压裂支撑剂技术领域。该低密度石油压裂支撑剂由轻烧铝矾土、膨润土、轻烧镁粉、锰粉、过烧回用粉、硅灰以及低铝粉煤灰制备而成。本发明专利技术还公开了上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，该方法包括配料、制浆、均化、烘干、造粒、筛分，并将过烧坯球粉碎后作为过烧回用粉使用，减少了原料浪费的问题，同时降低了产品的密度，提升了产品的稳定性及其强度，资源化使用，利于大规模生产。

A proppant for low density oil fracturing and its preparation

【技术实现步骤摘要】
一种低密度石油压裂支撑剂及制备方法
本专利技术涉及石油压裂支撑剂
，尤其涉及一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法。
技术介绍
在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。目前油气行业压裂酸化常用的支撑剂种类很多，但综合性能较好的只有石英砂和人造烧结陶粒。石英砂的优势在于成本低、导流能力较好，但是抗压强度差、球度低，一般在21～35MPa左右，适用范围仅限于浅井，不适用于闭合压力高的深井，且制造石英砂的主要原料是铝矾土，受国家环保政策的影响，以铝矾土为主要原料的烧结陶粒支撑剂厂纷纷停产，产品不能满足市场；传统人造烧结陶粒抗压强度高、导流能力好，但是成本高。随着压裂技术的发展，同时迫于环保及经济形式的压力，油气田急需一种强度高、密度低、成本也较低的石油支撑剂产品。此外，目前石油压裂支撑剂生产过程中还会产生约1％的过烧不合格的支撑剂废料，过烧的石油压裂支撑剂性能较低，对过烧的石油压裂支撑剂的常规处理方式是将过烧的石油压裂支撑剂填埋处理，这样存在资源浪费的问题。鉴于此，有必要提供一种新的低密度石油压裂支撑剂，以解决现有技术的不足。
技术实现思路
本专利技术的目的之一是提供一种低密度石油压裂支撑剂。本专利技术采用电厂的工业固废物为主要原料，制备得到低密度的石油压裂支撑剂，同时在闭合压力下破碎地低，合理的利用制备过程的物料，减少资源损耗。本专利技术解决所述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种低密度石油压裂支撑剂，由以下组分制备而成：4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。本专利技术的原理是：在本专利技术中，轻烧铝矾土是作为铝补充剂；膨润土作为粘接剂；锰粉、轻烧镁粉作为助熔剂；硅粉作为抗热震剂；过烧回用粉作为骨料；采用低铝粉煤灰为原料的陶粒支撑剂，密度低，强度远高于石英砂，仅次于铝矾土陶粒支撑剂，球度好，耐腐蚀，耐高温，耐高压，成本却远低于铝矾土支撑剂，因此市场前景好，且属于国大力扶持的绿色环保产品。本专利技术的低密度石油压裂支撑剂，体积密度为1.28g/cm3～1.40g/cm3，视密度为2.65g/cm3～2.80g/cm3，28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下破碎率均小于3％。而现有技术的石油压裂支撑剂的体积密度为1.45g/cm3～1.60g/cm3，视密度为2.70g/cm3～2.80g/cm3，28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下破碎率均小于9％。相对于现有技术，本专利技术的低密度石油压裂支撑剂，在视密度基本不变的情况下，体积密度与现有技术相比最高降低了10％，即提升了低密度石油支撑剂的开口空隙，增大了油气产物通过石油压裂支撑剂的顺畅度，其次在相同的闭合压力下，本专利技术的低密度石油压裂支撑剂的在28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下的破碎率均不超过现有技术破碎率的33％。本专利技术的有益效果是：与现有技术相比，本专利技术以低铝粉煤灰为原料，过烧回用粉作为骨料，在视密度基本不变的情况下，体积密度与现有技术相比最高降低10％，有效的提升了石油产物通过石油支撑剂的顺畅度，同时可以增强支撑剂的稳定性及其强度，闭合压力下破碎率低于现有技术的破碎率，减少了废料的产生。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。优选的，所述轻烧铝矾土中，Al2O3的质量百分含量为70％～75％；所述膨润土中，蒙脱石的质量百分含量为85％～90％；所述低铝粉煤灰中，Al2O3的质量百分含量为33.08％～50.10％，SiO2的质量百分含量为35.10％～42.67％，Fe2O3的质量百分含量为1.8％～4.0％，CaO的质量百分含量为8％～12％；所述轻烧铝矾土、所述膨润土、所述锰粉、所述轻烧镁粉、所述低铝粉煤灰以及所述硅灰均过200目筛。本专利技术的目的之二是提供上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法。本专利技术的制备方法简单，操作容易，市场前景广阔，适合规模化生产。本专利技术解决所述技术问题的技术方案如下：一种低密度石油压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：S1：将低铝粉煤灰粗品加入到直管球磨机中，去除大块物料，过200目～300目筛，得到低铝粉煤灰球磨粉；S2：按如下质量百分数称取原料：4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％来自S6的过烧回用粉以及余量为步骤S1得到的低铝粉煤灰球磨粉，混合均化，得到混合粉料，再将所述混合粉料与水混合制浆，得到浆料；S3：将步骤S2得到的所述浆料在陶瓷球磨机中研磨至600目～800目，得到超细微粉桨，将所述超细微粉浆在烘干机中烘干，然后将其中5wt％～15wt％的所述超细微粉浆烘干制成水分含量≤2.0％的干粉，将剩余的所述超细微粉浆烘干制成水分含量为7.5％～8.5％的半湿粉；S4：将步骤S3得到的所述干粉和所述半湿粉在造粒机中加水喷雾，造粒成型，得到半成品坯球，所述造粒成型的时间为1.4h～1.6h，将所述半成品坯球干燥，然后按粒径分级筛分,分别得到合格坯球、大颗粒坯球以及小颗粒坯球，将所述大颗粒坯球破碎至600目～800目后与步骤S3中的所述半湿粉混合，将所述小颗粒坯球返回所述造粒机重新造粒；S5:将步骤S4得到的合格坯球在自动高温电阻炉或回转窑中程序升温烧结,烧成温度为1350±20℃，烧成保温时间为0.8h～1.2h，烧制完成后自然冷却至常温，冷却时间5h，得到烧制坯球；S6:将步骤S5得到的烧制坯球逐级筛选，先通过颜色筛选机选出其中的欠烧坯球，再通过粒径筛选出其中的过烧坯球，最后得到成品坯球，将所述欠烧坯球回到步骤S5中重新烧制，将所述过烧坯球在27MPa～29MPa下进行冲压破碎，再振动筛分得到粉料，将所述粉料经过超细粉碎机粉碎至600目～800目作为步骤S2的所述过烧回用粉；S7:将筛选后的所述成品坯球通过标准筛分级筛分，即得到低密度石油压裂支撑剂。本专利技术的有益效果是：本专利技术通过陶瓷球磨机，得到超细微粉浆能够有效的使混合粉料进行均化粉碎，有利于成型；将干料添加以坯球成型的成长速度进行调整，这样可以避免坯球成型过快，影响最终的产品；将过烧的坯球进行粉碎后回用到配料中作为骨料，可以减少工艺过程中废物的产生，资源化的使用各种物料，利于大规模生产，且制备的石油压裂支撑剂性能符合SY/T5108-2014的技术标准。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，步骤S2中所述混合粉料与所述水混合制浆的体积比例为1:1.5。采用所述进一步方案的有益效果是：可以有本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低密度石油压裂支撑剂，其特征在于，由以下质量百分数的组分制备而成：/n4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。/n

【技术特征摘要】
1.一种低密度石油压裂支撑剂，其特征在于，由以下质量百分数的组分制备而成：
4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。


2.根据权利要求1所述的低密度石油压裂支撑剂，其特征在于，所述轻烧铝矾土中，Al2O3的质量百分含量为70％～75％；所述膨润土中，蒙脱石的质量百分含量为85％～90％；所述低铝粉煤灰中，Al2O3的质量百分含量为33.08％～50.10％，SiO2的质量百分含量为35.10％～42.67％，Fe2O3的质量百分含量为1.8％～4.0％，CaO的质量百分含量为8％～12％；所述轻烧铝矾土、所述膨润土、所述锰粉、所述轻烧镁粉、所述低铝粉煤灰以及所述硅灰均过200目筛。


3.一种低密度石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将低铝粉煤灰粗品加入到直管球磨机中，去除大块物料，过200目～300目筛，得到低铝粉煤灰球磨粉；
S2：按如下质量百分数称取原料：4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％来自S6的过烧回用粉以及余量为步骤S1得到的低铝粉煤灰球磨粉，混合均化，得到混合粉料，再将所述混合粉料与水混合制浆，得到浆料；
S3：将步骤S2得到的所述浆料在陶瓷球磨机中研磨至600目～800目，得到超细微粉桨，将所述超细微粉浆在烘干机中烘干，然后将其中5wt％～15wt％的所述超细微粉浆烘干制成水分含量≤2.0％的干粉，将剩余的所述超细微粉浆烘干制成水分含量为7.5％～8.5％的半湿粉；
S4：将步骤S3得到的所述干粉和所述半湿粉在造粒机中加水喷雾，造粒成型，得到半成品坯球，所述造粒成型的时间为1.4h～1.6h，将所述半成品坯球干燥，然后按粒径分级筛分,分别得到合格坯球、大颗粒坯球以及小颗粒坯球，将所述大颗粒坯球破碎至600目～800目后与步骤S3中的所述半湿粉混合，将所述小颗粒坯球返回所述造粒机重新造粒；
S5:将步骤S4得到的合格坯球在自动高温电阻炉或回转窑中程序升温烧结,烧成温度为1350±20℃，烧成保温时间为0.8h～1.2h，烧制完成后自然冷却至常温，冷却时间5h，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：司峻山，贺永利，
申请(专利权)人：大唐同舟科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11