利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂及制备方法技术

本发明专利技术属于固体废弃物利用技术领域，公开了一种利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂及制备方法，该支撑剂是以煤系高岭岩为核芯，以软锰矿、铝矾土和白云石的混料为壳层的核壳结构；其制备方法，将煤系高岭岩除杂、配矿至烧失量小于20%，经干磨、制浆、湿法研磨、第一次喷雾造粒干燥，得到含水量为4~10%、粒径为60~120目的煤系高岭岩核芯；将软锰矿、铝矾土和白云石磨粉至325目筛余物≤10%，并混合均匀为混料；然后将煤系高岭岩核芯与混料混合进行第二次造粒、干燥、煅烧，得到高强低密石油压裂支撑剂。本发明专利技术使高铁钛的煤系高岭岩以及低铝铝矾土得到有效的利用，提高固体废弃物资源综合利用率，在提高石油压裂支撑剂导流能力的同时降低其生产成本。

Preparation of High Strength and Low Density Oil Fracturing Propellant from Coal-measures Kaolin and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂及制备方法
本专利技术属于固体废弃物利用
，涉及一种固体废弃物制备新型无机非金属复合新材料的方法，特别涉及一种利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂及制备方法。
技术介绍
在利用煤系高岭岩生产超细超白煅烧高岭土的过程中，为了保持产品的白度，对原材料煤系高岭岩的铁、钛含量有一定的要求，造成部分铁钛含量高的煤系高岭岩资源利用率低，同时在生产石油压裂支撑剂过程中对低品位铝土矿(Al2O3≤70wt%)资源利用率较低。拓展低品位铝土矿资源以及煤系高岭岩的应用领域，提高资源利用率具有重要的意义。而在油气田开采过程中，压裂支撑剂可用于支撑油气井中水力压裂所形成的裂缝，提高高渗透性原油流动通道，从而最大限度地挖掘油气井产能。目前压裂支撑剂的生产主要以原料铝矾土烧结制备而成，存在体积密度高、视密度高等问题，从而影响其导流能力以及使用成本。
技术实现思路
为了解决现有煤系高岭土和压裂支撑剂存在的问题，本专利技术公开了一种利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂及制备方法，使高铁钛的煤系高岭岩以及低铝铝矾土得到有效的利用，提高固体废弃物资源综合利用率，在提高石油压裂支撑剂导流能力的同时降低其生产成本。本专利技术是通过如下技术方案实现的：一方面，本专利技术公开了一种利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂，所述高强低密石油压裂支撑剂是以煤系高岭岩为核芯，以软锰矿、铝矾土和白云石的混料为壳层的核壳结构。作为一种优选实施方式，所述高强低密石油压裂支撑剂是由如下重量份的原料制备而成的：煤系高岭岩10~40份、铝矾土50~80份、分散剂0.1~0.5份、白云石0.5~5份、软锰矿0.5~5份。进一步地，所述高强低密石油压裂支撑剂是由如下重量份的原料制备而成的：煤系高岭岩20~30份、铝矾土60~80份、分散剂0.3~0.4份、白云石0.5~2份、软锰矿0.5~4份；优选地，所述高强低密石油压裂支撑剂是由如下重量份的原料制备而成的：煤系高岭岩25份、铝矾土70份、分散剂0.4份、白云石0.6份、软锰矿4份。另一方面，本专利技术还公开了所述的利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂的制备方法，将煤系高岭岩除杂、配矿至烧失量小于20%，经干磨、制浆、湿法研磨、第一次喷雾造粒干燥，得到含水量为4~10%、粒径为60~120目的煤系高岭岩核芯；将软锰矿、铝矾土和白云石磨粉至325目筛余物≤10%，并混合均匀为混料；然后将煤系高岭岩核芯与混料混合进行第二次造粒、干燥、煅烧，得到高强低密石油压裂支撑剂。优选地，煤系高岭岩配矿后的烧失量16%~20%。作为一种优选实施方式，煤系高岭岩干磨后200目筛余物≤15%，制浆过程中加入占煤系高岭岩的重量为0.1~0.5%分散剂；优选地，所述分散剂为六偏磷酸钠和/或聚丙烯酸钠。进一步地，湿法研磨后得到力度为-2μm含量在75~90%的煤系高岭岩泥浆。优选地，第一次喷雾造粒干燥过程中，喷雾塔内的热风温度为600~800℃。较佳地，第二次造粒过程中均匀加入占混料总重量10~12%的水，得到粒径为18~25目的素坯。作为一种优选实施方式，第二次造粒后的干燥温度≤150℃，干燥后的素坯体水分＜5%；煅烧温度在1200~1500℃。本专利技术与现有技术相比，具有如下有益效果：（1）本专利技术选用层状且硅铝比在1.9-2.1之间的铝硅酸盐煤系高岭岩做核芯，以铝矾土为铝源主原料、辅以软锰矿和白云石的混料做壳层，先将煤系高岭岩湿法研磨至2μm后再进行第一喷雾干燥，不仅能在煅烧过程中内部形成微孔，降低其体积密度及视密度，而且能加快煤系高岭岩的分解速率，实现低温脱碳，减少了核壳结构在高温阶段出现大量棒状莫来石和颗粒刚玉交叉生长中产生大量气体，为高温阶段包裹壳层后的核壳结构进行核芯和壳层增强强度做准备，其中核芯形成高强度的网络骨架莫来石相，增强了核心强度，混料壳层经高温烧结形成更高强度的刚玉-莫来石相壳层；（2）先把煤系高岭土超细研磨制成基核坯体，即核芯，在煅烧过程中内部形成微孔，降低其体积密度及视密度，然后再核芯外部包裹一层由铝矾土辅以软锰矿、白云石混料形成的壳层，并通过控制核芯的含水量来调整壳层的包裹厚度，从而调整核壳比，来达到调整高强低密石油压裂支撑剂的密度和强度。具体实施方式以下描述用于揭示本专利技术以使本领域技术人员能够实现本专利技术。以下描述中的优选实施例只作为举例，本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。实施例1将煤炭开采过程中硅铝比2.0的高岭岩的矿石经过挑拣去除粘土及杂石，再将不同的高岭岩经破碎后配矿至烧失量20%，选用立磨干法研磨至200目筛余物15%，加入0.3%的六偏磷酸钠配制成配矿质量分数为45%的泥浆，经过搅拌磨研磨至粒径-2μm含量75%，在700℃温度下喷雾造粒得到粒径60目、含水量8%（质量分数）的核芯。再将核芯体输送至造粒机中，将提前按照铝矾土：白云石：软锰矿=48：1：1混合的325目粉均匀的加入造粒机中，并均匀的加入12%的水分，造粒成型至素坯体颗粒18~25目左右。在130℃下干燥至水分3%，在1400℃下煅烧2小时，降温冷却，过筛、检测、计量、成品包装。制备的20-40目低密度产品技术指标是：52MPa闭合压力下，破碎率8.2%；体积密度在1.56g/cm3，视密度约2.60g/cm3，试样各项指标均符合石油行业标准SY/T5108-2006的要求。实施例2将煤炭开采过程中硅铝比2.1的高岭岩的矿石经过挑拣去除粘土及杂石，再将不同的高岭岩经破碎后配矿至烧失量18%，选用立磨干法研磨至200目筛余物15%，加入0.5%的聚丙烯酸钠配制成配矿质量分数为45%的泥浆，经过搅拌磨研磨至粒径-2μm含量90%，在700℃温度下喷雾造粒得到粒径100目、含水量8%（质量分数）的核芯。再将核芯体输送至造粒机中，将提前按照铝矾土：白云石：软锰矿=48：0.5：1.5混合的325目粉均匀的加入造粒机中，并均匀的加入12%的水分，造粒成型至素坯体颗粒18~25目左右。在130℃下干燥至水分3%，在1420℃下煅烧2小时，降温冷却，过筛、检测、计量、成品包装。制备的20-40目低密度产品技术指标是：52MPa闭合压力下，破碎率6.2%；体积密度在1.58g/cm3，视密度2.62g/cm3，试样各项指标均符合石油行业标准SY/T5108-2006的要求。实施例3将煤炭开采过程中硅铝比1.9的高岭岩的矿石经过挑拣去除粘土及杂石，再将不同的高岭岩经破碎后配矿至烧失量16%，选用立磨干法研磨至200目筛余物5%，加入0.5%的六偏磷酸钠配制成配矿质量分数为45%的泥浆，经过搅拌磨研磨至粒径-2μm含量90%，在700℃温度下喷雾造粒得到粒径120目、含水量10%（质量分数）的核芯。再将核芯体输送至造粒机中，将提前按照铝矾土：白云石：软锰矿=48：0.5：1.5混合的325目粉均匀的加入造粒机中，并均匀的加入10%的水分，造粒成型至素坯体颗粒18~25目左右。在130℃下干燥至水分3%，在1420℃下煅烧2小时，降温冷却，过筛、检测、计量、成品包装。制备的20-40目低密度产品技术指标是：52MPa闭合压力下，破碎率2.2%；体积密度在1.51g/cm3，视密度2.58g/cm3，试样各项指本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂，其特征在于，所述高强低密石油压裂支撑剂是以煤系高岭岩为核芯，以软锰矿、铝矾土和白云石的混料为壳层的核壳结构。

【技术特征摘要】
1.一种利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂，其特征在于，所述高强低密石油压裂支撑剂是以煤系高岭岩为核芯，以软锰矿、铝矾土和白云石的混料为壳层的核壳结构。2.如权利要求1所述的利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂，其特征在于：是由如下重量份的原料制备而成的：煤系高岭岩10~40份、铝矾土50~80份、分散剂0.1~0.5份、白云石0.5~5份、软锰矿0.5~5份。3.如权利要求2所述的利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂，其特征在于：是由如下重量份的原料制备而成的：煤系高岭岩20~30份、铝矾土60~80份、分散剂0.3~0.4份、白云石0.5~2份、软锰矿0.5~4份。4.如权利要求3所述的利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂，其特征在于：是由如下重量份的原料制备而成的：煤系高岭岩25份、铝矾土70份、分散剂0.4份、白云石0.6份、软锰矿4份。5.如权利要求1~4中任一所述的利用煤系高岭土制备高强低密石油压裂支撑剂的制备方法，其特征在于：将煤系高岭岩除杂、配矿至烧失量小于20%，经干磨、制浆、湿法研磨、第一次喷雾造粒干燥，得到含水量为4~10%、粒径为60~120目的...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴尧鹏，侯新花，肖喜生，高荣伟，张凯朝，王永红，赵雁斌，贾国兴，罗一，罗训樵，
申请(专利权)人：山西金宇科林科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14