一种超轻质多孔陶粒支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种超轻质多孔陶粒支撑剂及其制备方法，涉及油气开采用材料技术领域。该超轻质多孔陶粒支撑剂按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰35‑50份、高岭土40‑64份和发泡剂1‑10份。该超轻质多孔陶粒支撑剂具有低密度、孔隙率高、质量轻和成本低的优点，解决了现有产品由于采用优质矿产资源造成的生态环境破坏及石油压裂支撑材料成本居高不下的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及油气开采用材料
，具体而言，涉及一种超轻质多孔陶粒支撑剂及其制备方法。
技术介绍
陶粒支撑剂是由几种矿石经过配料、研磨成粉体、团聚成球体颗粒、干燥、高温烧结、冷却、按规定粒径筛分后而成的一种陶瓷材料，是用于油气开采过程的填充剂，用于增加油气的产量，提高导流能力、渗透率和油气井的寿命。陶粒支撑剂按其体积密度(堆积密度)和视密度(真实密度)的高低划分为4种产品，即高密度、中密度、低密度和超低密度。市场上现有产品虽然命名为超低密度产品，但体积密度、视密度、强度均达不到客户要求，客户只能降低产品质量指标要求。此外，现有产品的原材料配方多采用优质铝矾土、锰粉、白云石、优质焦宝石等矿产资源，矿石的大量开采不仅对生态环境造成破坏，而且导致石油压裂支撑材料的成本居高不下。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种超轻质多孔陶粒支撑剂，该超轻质多孔陶粒支撑剂具有低密度、孔隙率高、质量轻和成本低的优点。本专利技术的第二目的在于提供一种超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，该方法具有节能减排的优点，利用该方法制备的超轻质多孔陶粒支撑剂具有强度高和破碎率低的优点。为了实现本专利技术的上述目的，特采用以下技术方案：一种超轻质多孔陶粒支撑剂，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰35-50份、高岭土40-64份和发泡剂1-10份。该超轻质多孔陶粒支撑剂通过采用煤灰代替传统的优质铝矾土、锰粉、白云石、优质焦宝石等矿产资源，使得制造成本大幅降低，同时降低了由于开采对生态环境造成的破坏程度。由于煤灰和发泡剂的创新性搭配使用，使得制备的超轻质多孔陶粒支撑剂具有较高的孔隙率和较低的密度，单位体积用量下使用量大幅降低，节约了客户的使用成本。该超轻质多孔陶粒支撑剂的孔隙率为55％-70％，比常规产品40-45％的孔隙率高出50％左右，视密度由常规产品的2.65-2.85g/cm3降为1.2-1.5g/cm3。由于该超轻质多孔陶粒支撑剂的低密度性能，在油气开采的过程中，可悬浮于水中，从而可降低胍胶等关联产品的使用量。本专利技术中，煤灰按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：35份、36份、37份、38份、39份、40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份或50份。本专利技术中，高岭土按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：40份、41份、42份、43份、44份、45份、46份、47份、48份、49份、50份、51份、52份、53份、54份、55份、56份、57份、58份、59份、60份、61份、62份、63份或64份。本专利技术中，发泡剂按重量份数计典型但非限制性的含量例如为：1份、1份、2份、3份、4份、5份、6份、7份、8份、9份或10份。优选地，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰40-45份、高岭土45-60份和发泡剂2-8份。优选地，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰43份、高岭土52份和发泡剂5份。本专利技术中，通过对各原料用量的进一步调整和优化，从而进一步优化了本专利技术所提供的超轻质多孔陶粒支撑剂的各项性能。上述超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：1)原料粉碎：取煤灰和高岭土，并粉碎；2)研磨：按上述配比称取发泡剂、粉碎后的煤灰和高岭土，进行研磨处理，得到粉体，粉体粒径≤21微米；3)制粒：将研磨后的粉体进行制粒操作；4)烧结：制粒后进行烧结，即得超轻质多孔陶粒支撑剂。煤灰和高岭土共融时，可大幅降低烧结温度，因此，制备超轻质多孔陶粒支撑剂时添加煤灰，在降低产品的密度的同时也降低了产品制备工艺中的烧结温度，节省了能源，降低了碳排放量。通过在煤灰和高岭土中加入发泡剂，并控制研磨后粉体粒径≤21微米，可在烧结过程中在球体内部形成多孔状结构，提高了孔隙率；同时，可使物料之间的化学反应更充分，反应速度更快，最终降低烧结后的球体密度。另外，由于煤灰均属于熟料性质，没有粘结力，尤其是煤灰在团聚制粒过程中粘结力差，粉体粒径≤21微米时，可显著增加煤灰的粘结力。此外，粉体粒径≤21微米时，可增加球体的表面光洁度，尤其烧结后球体表面光洁度，减少粉刺，使破碎率明显降低。优选地，所述研磨为多次研磨。多次研磨至少为2次，可在进一步减少粉体粒径的同时，使各原料充分混合。优选地，所述方法还包括将研磨后得到的粉体均化然后制粒的步骤，所述均化为沉腐均化。对粉体进行沉腐均化工艺处理，可消除粉体内部的热应力，在制粒过程中，增加了陶粒胚体的粘结度和密实度，从而增加烧结后的超轻质多孔陶粒支撑剂的强度。优选地，制粒过程采用雾化制粒工艺制粒：将水雾化后与沉腐均化后的混合原料进行混合后，在转动中聚团制粒；其中，水的质量为沉腐均化后的混合原料的质量的5～20％。优选地，所述方法还包括制粒后进行筛分、干燥、储存均化、表面处理然后进行烧结的步骤。优选地，所述方法还包括烧结后进行冷却、均化、筛分、检测、包装和储存的步骤。优选地，上述超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，包括以下步骤：1)原料粉碎：取煤灰和高岭土，并粉碎；粉碎后均化处理；2)研磨：按上述配比称取发泡剂、粉碎后的煤灰和高岭土，进行研磨处理；研磨分多次进行，研磨后粉体粒径≤21微米；3)沉腐均化：将研磨后的粉体进行沉腐均化处理；4)制粒：采用雾化制粒工艺制粒：将水雾化后与沉腐均化后的混合原料进行混合后，在转动中聚团制粒，得到陶粒胚体；其中，水的质量为沉腐均化后的混合原料的质量的5～20％；5)筛分：用不同目数的筛子对陶粒胚体进行粒径分级；6)干燥：将筛分后的陶粒胚体进行干燥；7)储存均化：将干燥后的陶粒胚体储存均化；8)表面处理：去除陶粒胚体表面的毛刺；9)烧结：将经表面处理后的陶粒胚体置于1000～1400℃下进行烧结，烧结的时间为5-10min；10)均化、筛分：烧结后进行冷却、均化处理，均化完毕后用不同目数的筛子对陶粒进行粒径分级；11)检测、覆膜：筛分后进行检测，合格后进行覆膜处理；12)包装、储存：覆膜后进行包装储存，即得超轻质多孔陶粒支撑剂。与已有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：1)该超轻质多孔陶粒支撑剂通过采用煤灰代替传统的优质铝矾土、锰粉、白云石、优质焦宝石等矿产资源，使得制造成本大幅降低，同时降低了由于开采对生态环境造成的破坏程度。由于煤灰和发泡剂的创新性搭配使用，使得制备的超轻质多孔陶粒支撑剂具有较高的孔隙率和较低的密度，单位体积用量下使用量大幅降低，节约了客户的使用成本。该超轻质多孔陶粒支撑剂的孔隙率为55％-70％，比常规产品40-45％的孔隙率高出近一倍，密度由常规产品的2.65-2.85g/cm3降为1.2-1.5g/cm3。由于该超轻质多孔陶粒支撑剂的低密度性能，在油气开采的过程中，可悬浮于水中，从而可降低胍胶等压裂液的使用量。2)煤灰和高岭土共融时，可大幅降低烧结温度，因此，制备超轻质多孔陶粒支撑剂时添加煤灰，在降低产品的密度的同时也降低了产品制备工艺中的烧结温度，节省了能源，降低了碳排放量。通过在煤灰和高岭土中加入发泡剂，并控制研磨后粉体粒径≤21微米，可在烧结过程中在球体内部形成多孔状结构，提高了孔隙率；同时，可使物料之间的化学反应更充分，反应速度更快，最终降低烧结后的球体密度。另外，由于煤灰均属于熟料性质本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种超轻质多孔陶粒支撑剂，其特征在于，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰35‑50份、高岭土40‑64份和发泡剂1‑10份。

【技术特征摘要】
1.一种超轻质多孔陶粒支撑剂，其特征在于，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰35-50份、高岭土40-64份和发泡剂1-10份。2.根据权利要求1所述的超轻质多孔陶粒支撑剂，其特征在于，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰40-45份、高岭土45-60份和发泡剂2-8份。3.根据权利要求1或2所述的超轻质多孔陶粒支撑剂，其特征在于，按重量份数计主要由如下原料制备得到：煤灰43份、高岭土52份和发泡剂5份。4.一种权利要求1-3任一项所述的超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)原料粉碎：取煤灰和高岭土，并粉碎；2)研磨：称取发泡剂、粉碎后的煤灰和高岭土，进行研磨处理，得到粉体，粉体粒径≤21微米；3)制粒：将研磨后的粉体进行制粒处理；4)烧结：制粒后进行烧结，即得超轻质多孔陶粒支撑剂。5.根据权利要求4所述的超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，所述研磨为多次研磨。6.根据权利要求4或5所述的超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，所述方法还包括将研磨后得到的粉体均化然后制粒的步骤，所述均化为沉腐均化。7.根据权利要求6所述的超轻质多孔陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，制粒过程采用雾化制粒工艺制粒：将水雾化后与沉腐均化后的混合原料进行混合后，在转动中聚团制粒；其中，水的质量为沉腐均化后的混合原料的质量的5～20％。8...

【专利技术属性】
技术研发人员：安丽丽，
申请(专利权)人：邯郸市马头盛火陶瓷有限公司，
类型：发明
国别省市：河北;13