作为压裂技术中的关键和核心材料,压裂支撑剂在页岩气开采过程中占据重要位置。页岩气用陶粒支撑剂产品对低密度和高强度提出了较高要求,因此,低密度高强度支撑剂的研究和批量化生产,有利于突破现有技术壁垒,打破国际品牌垄断地位,促进页岩气的规模化生产。 本文的主要内容为:第一步,通过利用不同原材料进行大量实验,探索多种原料在配方内作用及确定最优配方,第二步,对比分析各支撑剂制作方法现状,从而确定更好的制备方法。第三步,通过各个制备环节采用的不同的工艺参数探索确定各项制备参数,研究各工艺参数对陶粒支撑剂各个性能指标的影响。在查阅资料、市场调研的基础上,结合国内外成功经验教训,根据压裂支撑剂特性、技术要求及市场需求,通过反复验证焦宝石、高岭土为主要原料的配方,采用多级原料均化、连续干磨加连续湿磨均化、超细水气雾化制粒、高速滚动增湿压实、多层窄分布滚筒筛分、一体化烘干烧成等用于超低密度高强度陶粒支撑剂的生产制备过程的多种工艺方法。采用工业废弃物作为原料制作超低密度支撑剂研究,通过满足当前市场需求的各项性能指标检测,最后通过多项各工艺参数的可靠性及工艺试验验证配方,确定了制备低密度高强度陶粒支撑剂的技术。 具体成果如下:初步确定了配方的组成为焦宝石A80%、生焦宝石4%、烧滑石3%、煤矿高岭土5%、锰矿5%、白云石1%、复合烧结助剂1.5%、煤粉1%,浆料采用先干磨后湿磨的方法,可以达到理想的状态。浆料分散剂聚乙烯醇加入量为5-10kg/55t,粒径为20/40目,采用喷雾干燥的方法制得陶粒生坯,烧结温度为1390℃,保温0.5小时。陶粒支撑剂的真密度为2.74g/cm3,体密度为1.48g/cm3,酸溶解度为3.8%,52MPa的破碎率为2.0,69MPa破碎率为5.1。导流能力优异。具有优于国家标准要求的各项性能参数。与普通陶粒支撑剂相比,悬浮性能更佳,更有利于支撑剂在裂缝中运移,对压裂液性能要求低。