專利名稱：尖晶石質高強度石油壓裂支撐劑及其生產方法
技術領域：
本發明涉及石油行業用的壓裂支撐劑，特別是涉及一種尖晶石質高強度石油支撐劑及其生產方法。
背景技術：
在石油、天然氣深井開采的壓裂過程中都需要用到壓裂支撐劑，為油氣的流通提供高滲透性通道，保持高導流能力，提高油氣產量。我國石油行業一般把承壓能力69MPa、 86MPa的支撐劑稱為高強度陶粒支撐劑。經檢索，申請號為200410010272. 6的專利申請公開一種陶粒支撐劑及其制備方法，其原料組成為A1203 74-80%、SiO2 5. 5-10. 5%、Fe2O3 4-9%、TiO2 2. 5-3. 5%。將上述原料攪拌均勻，經水氣霧化滾動成球，經高溫燒結而成。該產品的抗酸腐蝕性較好，但其承壓能力較低，僅達到69MPa，不能滿足現有油、氣井壓裂用固體支撐劑的性能要求。

發明內容
本發明解決的技術問題提供一種致密性好、抗破碎能力強的尖晶石質高強石油壓裂支撐劑及其生產方法。本發明的技術方案
一種尖晶石質高強度石油壓裂支撐劑，由下述重量百分比的原料制成鋁礬土生料 63-70%、鎂橄欖石5-10%、白云石2 5-6%、硼酸0. 5_3%、錳礦石粉3_7%、鎂尖晶石13-20%。所述原料為鋁礬土生料65-68%、鎂橄欖石5 - 8%、白云石2. 5_4%、硼酸0. 5-1. 5%、 猛礦石粉3. 5_5%、續尖晶石17-20%。所述鋁礬土生料中Al2O3的重量含量為65-75% ;鎂橄欖石中MgO的重量含量為
66-70%、SiO2 的重量含量為 28. 5_35%。所述錳礦石粉成分以重量計，其中Al2O3 9. 5-14. 5%、SiO2 32-38%、MnO2 45-50%、 MgO 5-10%、CaO 1-3%。所述鎂尖晶石成分以重量計，其中Al2O3 70-72%、MgO 28-30%。一種尖晶石質高強度石油壓裂支撐劑的生產方法，包括稱取各原料，分別磨成細粉，過320目篩；將原料混合均勻，加入旋轉制粒機中同時加霧化水氣，將混合料制成大小不一的圓粒，過18 -30目篩后得到半成品；將半成品送入烘箱中烘干至含水率6%以下；然后送入回轉窯中燒制，窯體轉速每轉一圈6-10分鐘，控制窯頭溫度1285-1400°C，窯尾溫度 280-325°C，燒制6-8h出窯；經滾筒冷卻器冷卻降溫至25°C以下，過20-40目篩即得到成品。所述過320目篩時的過篩率大于98. 5% ;所述的冷卻時間為20_30min。所述烘箱溫度為200-250°C，烘烤時間為2-3h。本發明的積極有益效果
(I)本發明的原料選用鋁礬土生料為主要原料，按比例加入鎂橄欖石、白云石、鎂尖晶石和硼酸，經錳礦石粉催化，使陶粒支撐劑在高溫下形成大量鎂鋁尖晶石相，能大大提高陶粒支撐劑的機械強度。其中鋁礬土生料和鎂橄欖石在1285-1400°C下其中的Al2O3和MgO發生反應，形成大量鎂鋁尖晶石相，從而起到骨架支撐作用；硼酸和白云石在高溫下形成固熔體和液相，能增加陶粒的體密度和視密度，從而到達致密性好、抗破碎能力強的效果；錳礦石粉主要起催化和著色作用，MnO2在溫度下形成大量玻璃固熔體，可降低燒成溫度，降低石油的壓裂成本。(2)本發明產品在52 MPa、69MPa、86MPa下的破碎率分別低于3. 5%、7. 5%、10. 5%,
強度高于其它同類產品，表面光潔度較高，其體積密度、圓度、球度、濁度、酸溶解度等性能指標均符合有關標準，產品性能優良。具體性能參見表3。(3)本發明在燒成前先將半成品烘干，通過嚴格控制窯頭和窯尾溫度燒制出窯，能有效降低燒成時產品的開裂，提高產品的強度，能確保成品質量。(4)本發明原料精簡，原料易得，生產工藝優化，投資少，成本低，易于推廣實施。
具體實施例方式下面通過實施例說明本發明，以下實施例并不表示對本發明的任何限制。其中的原料要求、原料組成和產品性能分別見表I、表2、表3。實施例I :尖晶石質高強度陶粒支撐劑及其生產方法
原料以重量百分比計，鋁礬土生料65%、鎂橄欖石8%、白云石2. 5 %、硼酸1%、錳礦石粉
3.5%、鎂尖晶石20%，參見表2。生產方法稱取各原料，分別磨成細粉，過320目篩，過篩率大于98. 5% ;將原料混合均勻，加入旋轉制粒機中同時加霧化水氣，將混合料制成大小不一的圓粒，過18-30目篩，要求過篩率大于90%以上，然后再轉動15-20min，過18-30目篩后得到半成品；
將半成品送入200-250°C的烘箱中烘烤2-3h，烘干至含水率6%以下；將半成品提入料倉，經傳送帶送入回轉窯中燒制，按窯體每轉一圈6-10min的轉速轉動，控制窯頭溫度 1285-1300°C、窯尾溫度280-300°C，燒制8h出窯；再經滾筒冷卻器冷卻20_30min，降溫至 25°C以下，過20-40目篩，即得到成品。實施例2 :原料組成見表2,生產方法和實施例I基本相同,不同之處在于
烘烤后的半成品在回轉窯中燒制時，窯頭溫度1300-1350°C，窯尾溫度295-310°C，燒
制7. 5h出窯。實施例3 :原料組成見表2,生產方法和實施例I基本相同,不同之處在于
烘烤后的半成品在回轉窯中燒制時，窯頭溫度1320-1365°C，窯尾溫度300-315°C，燒
制7. 5h出窯。實施例4 :原料組成見表2,生產方法和實施例I基本相同,不同之處在于
烘烤后的半成品在回轉窯中燒制時，窯頭溫度1365-1385°C，窯尾溫度315-325°C，燒
制7h出窯。實施例5 :原料組成見表2,生產方法和實施例I基本相同,不同之處在于
烘烤后的半成品在回轉窯中燒制時，窯頭溫度1375-1400°C，窯尾溫度315-325°C，燒
制6h出窯。實施例6-8 :原料見表2,生產方法和實施例I基本相同,不同之處在于
4烘烤后的半成品在回轉窯中燒制時，窯頭溫度1380-1400°C，窯尾溫度310-320°C，燒制7h出窯。 表I :本發明中部分原材料的性能要求(重量，%)
權利要求
1.一種尖晶石質高強度石油壓裂支撐劑，其特征是所述支撐劑由下述重量百分比的原料制成鋁礬土生料63-70%、鎂橄欖石5-10%、白云石2 . 5-6%、硼酸0. 5_3%、錳礦石粉 3_7%、鎂尖晶石13-20%。
2.如權利要求I所述的支撐劑，其特征是所述原料為鋁礬土生料65-68%、鎂橄欖石5 -8%、白云石2. 5-4%、硼酸0. 5-1. 5%、錳礦石粉3. 5_5%、鎂尖晶石17-20%。
3.如權利要求I所述的支撐劑，其特征是所述鋁礬土生料中Al2O3的重量含量為65-75% ;鎂橄欖石中MgO的重量含量為66-70%、SiO2的重量含量為28. 5_35%。
4.如權利要求I所述的支撐劑，其特征是所述錳礦石粉成分以重量計，其中Al2O3 9.5-14. 5%、SiO2 32-38%、MnO2 45-50%、MgO 5-10%,CaO 1_3%。
5.如權利要求I所述的支撐劑，其特征是所述鎂尖晶石成分以重量計，其中Al2O3 70-72%、MgO 28-30%o
6.一種權利要求1-5任一項所述的尖晶石質高強度石油壓裂支撐劑的生產方法，其特征是稱取各原料，分別磨成細粉，過320目篩；將原料混合均勻，加入旋轉制粒機中同時加霧化水氣，將混合料制成大小不一的圓粒，過18 -30目篩后得到半成品；將半成品送入烘箱中烘干至含水率6%以下；然后送入回轉窯中燒制，窯體轉速每轉一圈6-10分鐘，控制窯頭溫度1285-1400°C，窯尾溫度280-325°C，燒制6_8h出窯；經滾筒冷卻器冷卻降溫至25°C 以下，過20-40目篩即得到成品。
7.如權利要求6所述的生產方法，其特征是所述過320目篩時的過篩率大于98.5%; 所述的冷卻時間為20-30min。
8.如權利要求6所述的生產方法，其特征是所述烘箱溫度為200-250°C，烘烤時間為 2-3h。
全文摘要
本發明涉及一種尖晶石質高強度石油支撐劑及其生產方法。支撐劑原料為鋁礬土生料63-70%、鎂橄欖石5-10%、白云石2.5-6%、硼酸0.5-3%、錳礦石粉3-7%、鎂尖晶石13-20%。制成時將各原料分別磨成細粉，過320目篩；混合均勻后加入旋轉制粒機同時加霧化水氣，將混合料制成圓粒，過18-30目篩后得到半成品；烘干至含水率6%以下；送入回轉窯中燒制，控制窯頭溫度1285-1400℃，窯尾溫度280-325℃，燒制6-8h出窯。本發明原料在高溫下形成大量鎂鋁尖晶石相，從而起到骨架支撐作用；得到的產品致密性好、抗破碎能力強；產品在52MPa、69MPa、86MPa下的破碎率分別低于3.5%、7.5%、10.5%，強度高于其它同類產品，性能優良；同時生產工藝優化，成本低，易于推廣實施。
文檔編號C04B35/622GK102585798SQ201210004478
公開日2012年7月18日 申請日期2012年1月9日 優先權日2012年1月9日
發明者周平, 張玉明 申請人:鄭州德賽爾陶粒有限公司