一种低密度石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN113773829A(43)申请公布日2021.12.10(21)申请号202110953915.4(22)申请日2021.08.19(71)申请人东南大学地址211189江苏省南京市江宁区东南大学路2号(72)发明人张云升赵鸣宇刘志勇张卓杨李之恒毕金旭(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.C09K8/80(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种低密度石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种低密度石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法，该支撑剂按质量百分比包含以下原料：粉煤灰20.0％～32.4％，低品位铝矾土51.7％～60.0％，粘土12.8％～20.0％，二氧化锰1.0％～2.0％。该支撑剂是以粉煤灰、低品位铝矾土和粘土为主要原料，通过糖衣机成球和高温煅烧制备而成。本发明制备的低密度陶粒支撑剂体积密度低，为1.36～1.42g/cm3，圆球度高，强度高，35Mpa下破碎率低于9％。陶粒支撑剂采用的原材料价格普遍较低，很大程度上降低了生产成本。CN113773829ACN113773829A权利要求书1/1页1.一种低密度石油压裂陶粒支撑剂，其特征在于，按质量百分比包含以下原料：2.根据权利要求1所述的低密度石油压裂陶粒支撑剂，其特征在于，所述的粉煤灰中Al2O3含量为35.6～44.7％。3.根据权利要求1所述的低密度石油压裂陶粒支撑剂，其特征在于，所述的低品位铝矾土中Al2O3含量为58.6％～70.2％。4.根据权利要求1所述的低密度石油压裂陶粒支撑剂，其特征在于，所述粘土按质量百分比包括以下组分：Al2O329.26％～35.45％，SiO260.27％～64.77％，CaO1.03％～2.71％，其余为杂质。5.一种权利要求1所述低密度石油压裂陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)按质量百分比称取各组分，混合后球磨备用；(2)将原料倒入糖衣机中成球，成球期间向糖衣机内喷入水；(3)待生料球粒径达到要求后继续进行成球，过筛得到生料球；(4)将步骤(3)得到的生料球进行干燥；然后进行高温煅烧，随炉冷却后制得。6.根据权利要求5所述低密度石油压裂陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述的球磨时间为6h～8h。7.根据权利要求5所述低密度石油压裂陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，球磨后原料粒度为325目～500目。8.根据权利要求5所述低密度石油压裂陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述的生料球粒径为0.6mm～1.18mm。9.根据权利要求5所述低密度石油压裂陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述的煅烧温度为1350℃～1400℃，煅烧后保温1.5h～2h。2CN113773829A说明书1/4页一种低密度石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种石油压裂支撑剂及其制备方法，尤其涉及一种低密度石油压裂陶粒支撑剂及其制备方法。背景技术[0002]陶粒支撑剂属于石油压裂支撑剂的一种，是水力压裂作业过程中用来支撑岩缝的具有一定强度的固体颗粒，其主要应用于油气水利压裂技术。基本原理是通过地面的高压泵系统将含有一定支撑剂材料的压裂液注入油气层中，当液压远远高于岩石破碎压力时，会导致油气层出现裂缝，支撑剂进入裂缝后一方面可以使裂缝继续延伸，另一方面可以使裂缝保持张开状态，确保当压裂完成，压裂液排除井筒后，油气层仍具有一定长度和宽度的裂缝，提高其渗透能力，增加产量。[0003]传统陶粒支撑剂的生产需要大量铝矾土，铝矾土的主要化学组成为氧化铝，根据氧化铝含量的不同分为特级、一级、二级、三级等不同等级。虽然我国铝矾土储量丰富，但对铝矾土的应用主要是高铝含量的优质铝矾土，这导致对优质铝矾土资源需求量大，为了实现资源和环境的可持续发展，必须合理配置优质铝矾土资源，或寻找其他可代替的经济型原材料，最大限度提高其综合利用率。[0004]粉煤灰是在燃煤电厂发电过程中产生的一种固体废弃物。粉煤灰的堆积会带来严重的环境问题，在雨天被雨水冲刷后，粉煤灰含有的金属离子溶解在水体中对地下水造成污染。当粉煤灰暴露在大气中时，它将对人类健康和呼吸道构成威胁，并引起相关疾病。粉煤灰的综合利用无疑是当务之急，对工业和环境的长期可持续发展具有重要意义。粉煤灰的主要化学组成和铝矾土类似，主要是SiO2和Al2O3，主要物相为莫来石相，能一定程度上部分代替铝矾土，实现固体废弃物再利用。此外，常规陶粒支撑剂密度大，在压裂过程中容易发生沉降现象，导流能力差，粉煤灰由于其铝含量低于铝矾土，加入后能有效降低支撑剂密度，在裂