[发明专利]一种页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂及其制造方法。 

技术背景

现有的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂主要以高品位铝矾土为主料，白云石、锰矿为辅料配比经成球、煅烧、筛分等工艺制成。现有陶粒支撑剂的生产对高品位铝矾土有很强的依赖性，由于国内氧化铝产能提高，市场上高品位铝矾土资源日益匮乏的原因，因此，如何利用本地区工业废料，降低成本，减少对高品位铝矾土的依赖，开发优质陶粒支撑剂使用技术已迫在眉睫。 

发明内容

为了克服现有的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂的上述不足，本发明提供一种成本低、利用工业废料、能够满足比较深的井开采所需要的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂，同时提供该页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂的制造方法。 

为了实现以上目的，本发明的技术方案在于提供一种页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂，该压裂支撑剂以窑皮为主，它由下列质量百分比的原料制成： 

窑皮   65～72％；     铝土矿  20～28％；

粉煤灰   2～5％；     菱苦土2.5～5％。

上述各原料的混合物的细度≤500目（英制目）。 

    上述的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂，其特征是：所述的铝土矿为低品位铝土矿石，铝土矿石中Al₂O₃≥58%，Al/Si≥4。 

上述的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂，其特征是所述的窑皮中的Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、K₂O、CaO与MgO的质量百分比为： 

Al₂O₃   65%-73%； SiO₂  10%-20%； Fe₂O₃   3.5%-6%；TiO₂  2%-3%；  

K₂O  1%-2.5%；  CaO  1.5%-3%；  MgO  1.5%-2.5%。

所述的窑皮是孝义市及周边汾阳市、介休市、交口县煅烧铝矾土产生的固体废弃物。 

上述的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂，其特征是所述的粉煤灰中的Al₂O₃、SiO₂、Fe₂O₃、TiO₂、K₂O、CaO与MgO的质量百分比为： 

Al₂O₃  20%-68%； SiO₂  15%-65%；

Fe₂O₃  2%-6%； TiO₂  2%-3%；  K₂O  1%-2.5%；    CaO  1%-2.5%     

MgO  1.5%-3%。

所述的粉煤灰为山西孝义市地区的煤炭燃烧的煤炭工业固体废弃物。 

上述的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂，其特征是所述的菱苦土以天然菱镁石为原料，在800～850℃温度下轻烧而成。菱苦土原料廉价，制作工艺简单。菱苦土MgO含量≥75%，铝土矿中的Al₂O₃和菱苦土中的MgO在1300°发生反应，转化成铝镁尖晶石相，不仅提高了支撑剂的机械强度，而且降低了烧成温度，并且菱苦土中的杂质含量较少，能有效弥补白云石的不足。 

本发明的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂的制造方法采用二次成球工艺，即将A料加水打湿再经过对辊挤压两次成制粒需要的引子，然后再加水加A料制得合格半成品B料，最后经过筛分，进入半成品仓。 

本发明的页岩油气开采压裂用陶粒支撑剂的制造方法包括下述依次的步骤： 

Ⅰ  备料

将窑皮、铝土矿、粉煤灰与菱苦土按照下述的质量百分比备料：

窑皮    65～72％；       铝土矿   20～28％；  

粉煤灰   2～5％；       菱苦土    2.5～5％。

Ⅱ  破碎混合均匀 

将上述的四种原料分别破碎成不大于10mm的颗粒，微机自动配料混合均匀。

Ⅲ  磨粉