技术领域
本发明属于无机非金属陶瓷材料领域，具体涉及一种超低密度陶粒支 撑剂及其制备方法。
背景技术
石油压裂支撑剂（陶粒砂）是一种陶瓷颗粒产品，具有很高的压裂强 度，主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品 。此产品是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品 ，对增产石油天然气有良好效果。
石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使 含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用石油压裂支 撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应 力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量 。实践证明，使用石油压裂支撑剂压裂的油井可提高产量30-50%，还 能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的 关键材料。产品应用于深井压裂施工时，将其填充到低渗透矿床的岩 层裂隙中，进行高闭合压裂处理，使含油气岩层裂开，起到支撑裂隙 不因应力释放而闭合，从而保持油气的高导流能力，不但能增加油气 产量，而且更能延长油气井服务年限。
在石油天然气深井开采的压裂工艺中，都会用到支撑剂，为油气流的 流通提供了渗透性的通道，保持高导流能力，提高油、气的产量。通 常人们习惯将支撑剂密度划分为三种类别：低密度、中密度和高密度 ，我国石油行业一般把体积密度不大于1.65g/cm3，视密度不大于2.9 0g/cm3，闭合压力为52Mpa，破碎率不大于8%的陶粒支撑剂称为低密度 支撑剂。其特点为用量少，施工方便，成本低，对今后页岩气层的开 采有较大的推广功能。
现有的超低密度低铝陶粒支撑剂的原料一般采用石英砂，该支撑剂破 碎率高，产品质量不稳定，强度低。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超低密度陶粒支撑剂。
本发明的另一目的在于提供一种超低密度陶粒支撑剂的制备方法。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种超低密度陶粒支撑剂，按重量百分含量计，该支撑剂包括以下原 料：生矾土73%-85%、硅藻土5%-10%、轻质MgO 1.0%-5%和粘土3%-15 %。
配方中的硅藻土起轻质作用；轻质MgO（轻质氧化镁）起轻质作用和助 熔剂作用，且在高温时形成镁铝尖晶石起到保障强度作用；粘土起粘 结剂作用。各组分重量百分含量之和为100%。
所述生矾土的粒度优选为300-600目；
所述硅藻土的粒度优选为300-600目；
所述粘土的粒度优选为300-600目。
所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为：Al2O3含量45%-65%， SiO2含量7%-14%；所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%。
所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为： Al2O3含量32%-38%， SiO2含量40%-46%。
上述的超低密度陶粒支撑剂，其在于采用以下步骤制备：
（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物 料；
（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加 水，加水量为混合物料重量的10%~20%；
（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1280~1350℃下煅烧保温0.5~4小 时，得到超低密度陶粒支撑剂。
上述的超低密度陶粒支撑剂的制备方法，其在于包括以下步骤：
（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物 料；
（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体；使用喷雾法加 水，加水量为混合物料重量的10%~20%；
（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1280~1350℃下煅烧保温0.5~4小 时，得到超低密度陶粒支撑剂。
本发明的有益效果：
本发明采取的技术方案与现代技术相比具有原料来源广泛，生产工艺 简单，生产成本低等特点，其产品体积密度<1.60g/cm3，适用于新、 老油气井水力中浅井压裂施工，能有效降低水力压裂施工过程中陶粒 支撑剂对动力泵和管线磨损，减少支撑剂用量并降低成本等。且所制 备的陶粒支撑剂的破碎率显著降低。且产品的其他指标均符合行业标 准。
具体实施方式
实施例1
按重量百分含量计支撑剂的原料为：生矾土80%、硅藻土6%、轻质MgO 3%和粘土11%。
所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为：Al2O3含量45%-65%， SiO2含量7%-14%，所述生矾土的粒度为400目；
所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度为400目；
所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为： Al2O3含量32%-38%， SiO2含量40%-46%，粒度为400目；
轻质MgO为市售产品。
制备过程为：
（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物 料；
（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体（成型粒径为0 .5-1.0mm）；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15%；
（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1340℃下煅烧保温2小时，得到 超低密度陶粒支撑剂。
实施例2
按重量百分含量计支撑剂的原料为：生矾土74%、硅藻土10%、轻质Mg O 4%和粘土12%。
所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为：Al2O3含量45%-65%， SiO2含量7%-14%，所述生矾土的粒度为400目；
所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度为400目；
所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为： Al2O3含量32%-38%， SiO2含量40%-46%，粒度为400目；
轻质MgO为市售产品。
制备过程为：
（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物 料；
（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体（成型粒径为0 .5-1.0mm）；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15%；
（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320℃下煅烧保温2小时，得到 超低密度陶粒支 撑剂。
实施例3
按重量百分含量计支撑剂的原料为：生矾土85%、硅藻土6%、轻质MgO 5%和粘土4%。
所述生矾土中主要化学成分的重量百分含量为：Al2O3含量45%-65%， SiO2含量7%-14%，所述生矾土的粒度为400目；
所述硅藻土中SiO2的重量百分含量不低于70%，粒度为400目；
所述粘土中主要化学成分的重量百分含量为： Al2O3含量32%-38%， SiO2含量40%-46%，粒度为400目；
轻质MgO为市售产品。
制备过程为：
（1）按比例将生矾土、硅藻土、轻质MgO和粘土混合均匀得到混合物 料；
（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体（成型粒径为0 .5-1.0mm）；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15%；
（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320℃下煅烧保温2小时，得到 超低密度陶粒支撑剂。
比较例1
按重量百分含量计支撑剂的原料为：熟铝矾土92%和锰粉8%。
所述熟铝矾土的粒度为400目；
所述的锰粉为锰矿石粉，所述锰粉中主要化学成分的重量百分含量为 ：锰含量55%~65%、Si含量10%~20%；所述锰粉的粒度为400目。
制备过程为：
（1）按比例熟铝矾土和锰粉混合均匀得到混合物料；
（2）将混合物料投入到造粒机中制粒，得到陶粒坯体（成型粒径为0 .5-1.0mm）；使用喷雾法加水，加水量为混合物料重量的15%；
（3）将陶粒坯体筛分后烘干，然后在1320℃下煅烧保温2小时，得到 陶粒支撑剂。
表1实施例1-3和比较例1的超低密度陶粒支撑剂产品质量检测结果
检测项目 实施例1 实施例2 实施例3 比较例1 体积密度g/cm3 1.54 1.50 1.52 1.63 52MPa破碎率 6.08 6.04 6.10 7.85 圆度 >0.9 >0.9 >0.9 >0.9 球度 >0.9 >0.9 >0.9 >0.9 浊度NTV 46.1 46.0 46.2 60.1 酸溶度% 6.35 6.40 6.39 6.45 视密度g/cm3 2.72 2.69 2.71 2.85
结果显示，实施例1-3制备的陶粒支撑剂与比较例1制备的陶粒支撑剂 的相比体积密度更小，破碎率有显著的降低。