阅读说明：本技术 一种低密度石油压裂支撑剂及制备方法 (Low-density petroleum fracturing propping agent and preparation method thereof ) 是由 司峻山 贺永利 于 2019-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法,属于石油压裂支撑剂技术领域。该低密度石油压裂支撑剂由轻烧铝矾土、膨润土、轻烧镁粉、锰粉、过烧回用粉、硅灰以及低铝粉煤灰制备而成。本发明还公开了上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法,该方法包括配料、制浆、均化、烘干、造粒、筛分,并将过烧坯球粉碎后作为过烧回用粉使用,减少了原料浪费的问题,同时降低了产品的密度,提升了产品的稳定性及其强度,资源化使用,利于大规模生产。(The invention discloses a low-density petroleum fracturing propping agent and a preparation method thereof, and belongs to the technical field of petroleum fracturing propping agents. The low-density petroleum fracturing propping agent is prepared from light-burned bauxite, bentonite, light-burned magnesium powder, manganese powder, overburning recycled powder, silica fume and low-alumina fly ash. The invention also discloses a preparation method of the low-density petroleum fracturing propping agent, which comprises the steps of proportioning, pulping, homogenizing, drying, granulating and screening, and the calcined blank balls are crushed and then used as calcined recycling powder, so that the problem of raw material waste is reduced, the density of the product is reduced, the stability and strength of the product are improved, the resource utilization is realized, and the large-scale production is facilitated.)

一种低密度石油压裂支撑剂及制备方法

技术领域

本发明涉及石油压裂支撑剂技术领域，尤其涉及一种低密度石油压裂支撑剂及其制备方法。

背景技术

在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，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。

目前油气行业压裂酸化常用的支撑剂种类很多，但综合性能较好的只有石英砂和人造烧结陶粒。石英砂的优势在于成本低、导流能力较好，但是抗压强度差、球度低，一般在21～35MPa左右，适用范围仅限于浅井，不适用于闭合压力高的深井，且制造石英砂的主要原料是铝矾土，受国家环保政策的影响，以铝矾土为主要原料的烧结陶粒支撑剂厂纷纷停产，产品不能满足市场；传统人造烧结陶粒抗压强度高、导流能力好，但是成本高。随着压裂技术的发展，同时迫于环保及经济形式的压力，油气田急需一种强度高、密度低、成本也较低的石油支撑剂产品。

此外，目前石油压裂支撑剂生产过程中还会产生约1％的过烧不合格的支撑剂废料，过烧的石油压裂支撑剂性能较低，对过烧的石油压裂支撑剂的常规处理方式是将过烧的石油压裂支撑剂填埋处理，这样存在资源浪费的问题。

鉴于此，有必要提供一种新的低密度石油压裂支撑剂，以解决现有技术的不足。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种低密度石油压裂支撑剂。本发明采用电厂的工业固废物为主要原料，制备得到低密度的石油压裂支撑剂，同时在闭合压力下破碎地低，合理的利用制备过程的物料，减少资源损耗。

本发明解决所述技术问题的技术方案如下：

本发明提供一种低密度石油压裂支撑剂，由以下组分制备而成：

4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。

本发明的原理是：

在本发明中，轻烧铝矾土是作为铝补充剂；膨润土作为粘接剂；锰粉、轻烧镁粉作为助熔剂；硅粉作为抗热震剂；过烧回用粉作为骨料；采用低铝粉煤灰为原料的陶粒支撑剂，密度低，强度远高于石英砂，仅次于铝矾土陶粒支撑剂，球度好，耐腐蚀，耐高温，耐高压，成本却远低于铝矾土支撑剂，因此市场前景好，且属于国大力扶持的绿色环保产品。

本发明的低密度石油压裂支撑剂，体积密度为1.28g/cm³～1.40g/cm³，视密度为2.65g/cm³～2.80g/cm³，28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下破碎率均小于3％。而现有技术的石油压裂支撑剂的体积密度为1.45g/cm³～1.60g/cm³，视密度为2.70g/cm³～2.80g/cm³，28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下破碎率均小于9％。相对于现有技术，本发明的低密度石油压裂支撑剂，在视密度基本不变的情况下，体积密度与现有技术相比最高降低了10％，即提升了低密度石油支撑剂的开口空隙，增大了油气产物通过石油压裂支撑剂的顺畅度，其次在相同的闭合压力下，本发明的低密度石油压裂支撑剂的在28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下的破碎率均不超过现有技术破碎率的33％。

本发明的有益效果是：与现有技术相比，本发明以低铝粉煤灰为原料，过烧回用粉作为骨料，在视密度基本不变的情况下，体积密度与现有技术相比最高降低10％，有效的提升了石油产物通过石油支撑剂的顺畅度，同时可以增强支撑剂的稳定性及其强度，闭合压力下破碎率低于现有技术的破碎率，减少了废料的产生。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

优选的，所述轻烧铝矾土中，Al₂O₃的质量百分含量为70％～75％；所述膨润土中，蒙脱石的质量百分含量为85％～90％；所述低铝粉煤灰中，Al₂O₃的质量百分含量为33.08％～50.10％，SiO₂的质量百分含量为35.10％～42.67％，Fe₂O₃的质量百分含量为1.8％～4.0％，CaO的质量百分含量为8％～12％；所述轻烧铝矾土、所述膨润土、所述锰粉、所述轻烧镁粉、所述低铝粉煤灰以及所述硅灰均过200目筛。

本发明的目的之二是提供上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法。本发明的制备方法简单，操作容易，市场前景广阔，适合规模化生产。

本发明解决所述技术问题的技术方案如下：一种低密度石油压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将低铝粉煤灰粗品加入到直管球磨机中，去除大块物料，过200目～300目筛，得到低铝粉煤灰球磨粉；

S2：按如下质量百分数称取原料：4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％来自S6的过烧回用粉以及余量为步骤S1得到的低铝粉煤灰球磨粉，混合均化，得到混合粉料，再将所述混合粉料与水混合制浆，得到浆料；

S3：将步骤S2得到的所述浆料在陶瓷球磨机中研磨至600目～800目，得到超细微粉桨，将所述超细微粉浆在烘干机中烘干，然后将其中5wt％～15wt％的所述超细微粉浆烘干制成水分含量≤2.0％的干粉，将剩余的所述超细微粉浆烘干制成水分含量为7.5％～8.5％的半湿粉；

S4：将步骤S3得到的所述干粉和所述半湿粉在造粒机中加水喷雾，造粒成型，得到半成品坯球，所述造粒成型的时间为1.4h～1.6h，将所述半成品坯球干燥，然后按粒径分级筛分,分别得到合格坯球、大颗粒坯球以及小颗粒坯球，将所述大颗粒坯球破碎至600目～800目后与步骤S3中的所述半湿粉混合，将所述小颗粒坯球返回所述造粒机重新造粒；

S5:将步骤S4得到的合格坯球在自动高温电阻炉或回转窑中程序升温烧结,烧成温度为1350±20℃，烧成保温时间为0.8h～1.2h，烧制完成后自然冷却至常温，冷却时间5h，得到烧制坯球；

S6:将步骤S5得到的烧制坯球逐级筛选，先通过颜色筛选机选出其中的欠烧坯球，再通过粒径筛选出其中的过烧坯球，最后得到成品坯球，将所述欠烧坯球回到步骤S5中重新烧制，将所述过烧坯球在27MPa～29MPa下进行冲压破碎，再振动筛分得到粉料，将所述粉料经过超细粉碎机粉碎至600目～800目作为步骤S2的所述过烧回用粉；

S7:将筛选后的所述成品坯球通过标准筛分级筛分，即得到低密度石油压裂支撑剂。

本发明的有益效果是：本发明通过陶瓷球磨机，得到超细微粉浆能够有效的使混合粉料进行均化粉碎，有利于成型；将干料添加以坯球成型的成长速度进行调整，这样可以避免坯球成型过快，影响最终的产品；将过烧的坯球进行粉碎后回用到配料中作为骨料，可以减少工艺过程中废物的产生，资源化的使用各种物料，利于大规模生产，且制备的石油压裂支撑剂性能符合SY/T 5108-2014的技术标准。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。

进一步，步骤S2中所述混合粉料与所述水混合制浆的体积比例为1:1.5。

采用所述进一步方案的有益效果是：可以有效的将混合粉料进行分散，便于后续的球磨。

进一步，步骤S3中，所述超细微粉浆过600目水筛后的通过率为90％～100％。

采用所述进一步方案的有益效果是：这样可以保证超细微粉浆内的固形粉料达到尺寸，是石油支撑剂能够降低体积密度。

进一步，步骤S4中，所述干粉和所述半湿粉在所述造粒机中加水喷雾造粒成型时，所述干粉的质量百分含量为0％～10％，所述半湿粉的质量百分含量为90％～100％。

采用所述进一步方案的有益效果是：转速以及水雾拨动变化都会影响坯球成型的成长速度，加入适当的干粉，能够使坯球成型到合适尺寸的时间，能够相对稳定，这样可以减少大颗粒或者小颗粒的坯球成型。

进一步，所述合格坯球是经20目～40目标准筛、30目～50目标准筛、40目～60目标准筛中的任一标准筛筛分的坯球，所述大颗粒坯球是不能通过其中一个所述标准筛的上限筛分得到的坯球，所述小颗粒坯球是能通过其中一个所述标准筛的下限筛分得到的坯球。

采用所述进一步方案的有益效果是：经过筛选可以有效的将半成品坯球中的不合格品剔除，这样可以使烧结过程中的粒径在合理的范围内，避免不合格品进入烧结步骤中，减少烧结能源浪费。

进一步，步骤S4中，所述半成品坯球经所述干燥至水分含量小于2％，烘干温度为103℃～107℃。

采用所述进一步方案的有益效果是：半成品坯球经过干燥后的可以有效的提升半成品坯球的强度，避免半成品坯球经分级筛分时因强度低，减少筛网对半成品坯球造成的损伤。

进一步，步骤S5中，所述程序升温的升温速率为3℃/min～5℃/min，所述程序升温的时间5.8h～6.2h。

采用所述进一步方案的有益效果是：采用程序升温的方式可以使坯球在加热过程中坯球中心处与坯球外壁的温度差小，便于坯球的烧制。

进一步，步骤S6中，所述颜色筛选机将所述合格坯球的颜色标识为红色，将色度低于所述合格坯球30％的标识为绿色，所述颜色筛选机将其中标识为绿色的筛选出来作为所述欠烧坯球，所述过烧坯球经20目筛网筛选出来，筛选后得到的所述过烧坯球在经所述冲压破碎前，预先经过颚式破碎机初破碎。

采用所述进一步方案的有益效果是：颚式破碎机能够将因过烧而成型的片状或块状的结构破坏，形成小颗粒的结构更利于冲压破碎，进而可以有效的将过烧的坯球多层次的破碎，有利于形成高于600目的粉料进行配料；颜色筛选机，可以将色度较差即欠烧坯球筛选出来，重新烧结，提升合格坯球的总产量。

附图说明

图1为本发明的低密度石油压裂支撑剂的制备方法的流程图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

实施例1

本实施例的低密度石油压裂支撑剂，由以下组分制备而成：

4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。

其中，所述轻烧铝矾土中，Al₂O₃的质量百分含量为70％；所述膨润土中，蒙脱石的质量百分含量为85％；所述低铝粉煤灰中，Al₂O₃的质量百分含量为36.52％，SiO₂的质量百分含量为38.56％，Fe₂O₃的质量百分含量为4.05％，CaO的质量百分含量为10.35％；所述轻烧铝矾土、所述膨润土、所述锰粉、所述轻烧镁粉、所述低铝粉煤灰以及所述硅灰均过200目筛，通过率99％。

如图1所示，上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司以准格尔煤炭为发电燃料的工业固体废弃物低铝粉煤灰粗品加入到直管球磨机中，去除大块物料，过200目～300目筛，得到低铝粉煤灰球磨粉；

S2：按如下质量百分数称取原料：将5.0Kg轻烧矾土，7.0Kg膨润土，1.0Kg锰粉，1.0Kg轻烧镁粉，0.50Kg硅灰，0.300Kg步骤S6得到的过烧回用粉以及85.2Kg混合以及余量为步骤S1得到的低铝粉煤灰球磨粉，混合均化，得到混合粉料，再将所述混合粉料与水混合制浆，所述混合粉料与所述水混合制浆的体积比例为1:1.5，得到浆料；

S3：将步骤S2得到的所述浆料在陶瓷球磨机中研磨至600目～800目，所述超细微粉浆过600目水筛后的通过率为90％～100％，得到超细微粉桨，将所述超细微粉浆在烘干机中烘干，然后将其中10％的所述超细微粉浆烘干制成水分含量≤2.0％的干粉，将剩余的所述超细微粉浆烘干制成水分含量为8.0％的半湿粉；

S4：将步骤S3得到的所述干粉和所述半湿粉在造粒机中加水喷雾，造粒成型，所述干粉和所述半湿粉在所述造粒机中加水喷雾造粒成型时，所述干粉的质量百分含量为0％～10％，所述半湿粉的质量百分含量为90％～100％，干粉的加入量根据造粒机的转速以及加水喷雾过程中的加水量进行调节，目的是保持造粒成型的时间在1.5h，得到半成品坯球，所述造粒成型的时间为1.5h，将所述半成品坯球干燥，所述半成品坯球经所述干燥至水分含量小于2％，烘干温度为105℃，然后将干燥品按粒径分级筛分,分别得到合格坯球、大颗粒坯球以及小颗粒坯球，所述合格坯球是经20目～40目标准筛、30目～50目标准筛、40目～60目标准筛中的任一标准筛筛分得到的坯球，所述大颗粒坯球是不能通过其中一个所述标准筛的上限筛分得到的坯球，所述小颗粒坯球是能通过其中一个所述标准筛的下限筛分得到的坯球，将所述大颗粒坯球破碎至600目～800目后与步骤S3中的所述半湿粉混合，将所述小颗粒坯球返回所述造粒机重新造粒；

S5:将步骤S4得到的合格坯球在自动高温电阻炉或回转窑中程序升温烧结,烧成温度为1350℃，烧成保温时间为1.0h，步骤S5中，所述程序升温的升温速率为3℃/min～5℃/min，升温速率在温低于1000℃时为5℃/min，在1000℃～1300℃升温时逐渐将升温速度降低至3℃/min，所述程序升温的时间5.8h～6.2h，烧制完成后自然冷却至常温，冷却时间5h，得到烧制坯球；

S6:将步骤S5得到的烧制坯球逐级筛选，先通过颜色筛选机选出其中的欠烧坯球，所述颜色筛选机将所述合格坯球的颜色标识为红色，将色度低于所述合格坯球30％的标识为绿色，所述颜色筛选机将其中标识为绿色的筛选出来作为所述欠烧坯球，将得到的所述欠烧坯球回到步骤S5中重新烧制；再通过粒径筛选出其中的过烧坯球，所述过烧坯球经20目筛网筛选出来，筛选后得到的所述过烧坯球在经所述冲压破碎前，预先经过颚式破碎机初破碎，再将所述过烧坯球在28MPa下进行冲压破碎，再振动筛分得到粉料，将所述粉料经过超细粉碎机粉碎至600目～800目作为步骤S2的所述过烧回用粉；最后得到成品坯球；

S7:将筛选后的所述成品坯球通过标准筛分级筛分，即得到低密度石油压裂支撑剂。

根据SY/T 5108-2014标准，测量20～40目石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.34g/cm³，视密度2.80g/cm³；28Mpa闭合压力下，20～40目(850～425μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于1.67％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

按上述配比的制备得到30～50目(600～300μm)的石油压裂支撑剂，根据SY/T5108-2014标准，测量石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.30g/cm³，视密度2.78g/cm³；35Mpa闭合压力下，30～50目(600～300μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于1.75％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

按上述配比的制备得到40～60目(425～250μm)的石油压裂支撑剂，根据SY/T5108-2014标准，测量石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.31g/cm³，视密度2.75g/cm³；28Mpa闭合压力下，40～60目(425～250μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于1.98％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

实施例2

本实施例的低密度石油压裂支撑剂，由以下组分制备而成：

4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。

其中，所述轻烧铝矾土中，Al₂O₃的质量百分含量为70％；所述膨润土中，蒙脱石的质量百分含量为85％；所述低铝粉煤灰中，Al₂O₃的质量百分含量为36.52％，SiO₂的质量百分含量为38.56％，Fe₂O₃的质量百分含量为4.05％，CaO的质量百分含量为10.35％；所述轻烧铝矾土、所述膨润土、所述锰粉、所述轻烧镁粉、所述低铝粉煤灰以及所述硅灰均过200目筛，通过率99％。

如图1所示，上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司以准格尔煤炭为发电燃料的工业固体废弃物低铝粉煤灰粗品加入到直管球磨机中，去除大块物料，过200目～300目筛，得到低铝粉煤灰球磨粉；

S2：按如下质量百分数称取原料：将4.0Kg轻烧矾土，6.0Kg膨润土，1.0Kg锰粉，1.0Kg轻烧镁粉，0.50Kg硅灰，0.300Kg过烧回用粉以及87.2Kg步骤S1得到的低铝粉煤灰球磨粉，混合均化，得到混合粉料，再将所述混合粉料与水混合制浆，所述混合粉料与所述水混合制浆的体积比例为1:1.5，得到浆料；

S3：将步骤S2得到的所述浆料在陶瓷球磨机中研磨至600目～800目，所述超细微粉浆过600目水筛后的通过率为90％～100％，得到超细微粉桨，将所述超细微粉浆在烘干机中烘干，然后将其中10％的所述超细微粉浆烘干制成水分含量≤2.0％的干粉，将剩余的所述超细微粉浆烘干制成水分含量为8.0％的半湿粉；

S4：将步骤S3得到的所述干粉和所述半湿粉在造粒机中加水喷雾，造粒成型，所述干粉和所述半湿粉在所述造粒机中加水喷雾造粒成型时，所述干粉的质量百分含量为0％～10％，所述半湿粉的质量百分含量为90％～100％，干粉的加入量根据造粒机的转速以及加水喷雾过程中的加水量进行调节，目的是保持造粒成型的时间在1.5h，得到半成品坯球，所述造粒成型的时间为1.5h，将所述半成品坯球干燥，所述半成品坯球经所述干燥至水分含量小于2％，烘干温度为105℃，然后将干燥品按粒径分级筛分,分别得到合格坯球、大颗粒坯球以及小颗粒坯球，所述合格坯球是经20目～40目标准筛、30目～50目标准筛、40目～60目标准筛中的任一标准筛筛分得到的坯球，所述大颗粒坯球是不能通过其中一个所述标准筛的上限筛分得到的坯球，所述小颗粒坯球是能通过其中一个所述标准筛的下限筛分得到的坯球，将所述大颗粒坯球破碎至600目～800目后与步骤S3中的所述半湿粉混合，将所述小颗粒坯球返回所述造粒机重新造粒；

S5:将步骤S4得到的合格坯球在自动高温电阻炉或回转窑中程序升温烧结,烧成温度为1350℃，烧成保温时间为1.0h，步骤S5中，所述程序升温的升温速率为3℃/min～5℃/min，升温速率在温低于1000℃时为5℃/min，在1000℃～1300℃升温时逐渐将升温速度降低至3℃/min，所述程序升温的时间5.8h～6.2h，烧制完成后自然冷却至常温，冷却时间5h，得到烧制坯球；

S6:将步骤S5得到的烧制坯球逐级筛选，先通过颜色筛选机选出其中的欠烧坯球，所述颜色筛选机将所述合格坯球的颜色标识为红色，将色度低于所述合格坯球30％的标识为绿色，所述颜色筛选机将其中标识为绿色的筛选出来作为所述欠烧坯球，将得到的所述欠烧坯球回到步骤S5中重新烧制；再通过粒径筛选出其中的过烧坯球，所述过烧坯球经20目筛网筛选出来，筛选后得到的所述过烧坯球在经所述冲压破碎前，预先经过颚式破碎机初破碎，再将所述过烧坯球在28MPa下进行冲压破碎，再振动筛分得到粉料，将所述粉料经过超细粉碎机粉碎至600目～800目作为步骤S2的所述过烧回用粉；最后得到成品坯球；

S7:将筛选后的所述成品坯球通过标准筛分级筛分，筛分得到目数为20～40目的石油压裂支撑剂，即得到低密度石油压裂支撑剂。

根据SY/T 5108-2014标准，测量20～40目石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.34g/cm³，视密度2.80g/cm³；28Mpa闭合压力下，20～40目(850～425μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于2.82％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

按上述配比的制备得到30～50目(425～250μm)的石油压裂支撑剂，根据SY/T5108-2014标准，测量石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.37g/cm³，视密度2.78g/cm³；35Mpa闭合压力下，30～50目(600～300μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于2.58％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

按上述配比的制备得到40～60目(425～250μm)的石油压裂支撑剂，根据SY/T5108-2014标准，测量石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.31g/cm³，视密度2.75g/cm³；40Mpa闭合压力下，40～60目(425～250μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于3.01％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

实施例3

本实施例的低密度石油压裂支撑剂，由以下组分制备而成：

4％～6％的轻烧铝矾土、6％～8％的膨润土、0.8％～1.2％的锰粉、0.8％～1.2％的轻烧镁粉、0.4％～0.6％的硅灰、0％～0.5％的过烧回用粉以及余量为低铝粉煤灰。

其中，所述轻烧铝矾土中，Al₂O₃的质量百分含量为70％；所述膨润土中，蒙脱石的质量百分含量为85％；所述低铝粉煤灰中，Al₂O₃的质量百分含量为36.52％，SiO₂的质量百分含量为38.56％，Fe₂O₃的质量百分含量为4.05％，CaO的质量百分含量为10.35％；所述轻烧铝矾土、所述膨润土、所述锰粉、所述轻烧镁粉、所述低铝粉煤灰以及所述硅灰均过200目筛，通过率99％。

如图1所示，上述低密度石油压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：

S1：将内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司以准格尔煤炭为发电燃料的工业固体废弃物低铝粉煤灰粗品加入到直管球磨机中，去除大块物料，过200目～300目筛，得到低铝粉煤灰球磨粉；

S2：按如下质量百分数称取原料：将6.0Kg轻烧矾土，8.0Kg膨润土，1.0Kg锰粉，1.0Kg轻烧镁粉，0.50Kg硅灰，0.300Kg过烧回用粉以及83.2Kg步骤S1得到的低铝粉煤灰球磨粉，混合均化，得到混合粉料，再将所述混合粉料与水混合制浆，所述混合粉料与所述水混合制浆的体积比例为1:1.5，得到浆料；

S3：将步骤S2得到的所述浆料在陶瓷球磨机中研磨至600目～800目，所述超细微粉浆过600目水筛后的通过率为90％～100％，得到超细微粉桨，将所述超细微粉浆在烘干机中烘干，然后将其中10％的所述超细微粉浆烘干制成水分含量≤2.0％的干粉，将剩余的所述超细微粉浆烘干制成水分含量为8.0％的半湿粉；

S4：将步骤S3得到的所述干粉和所述半湿粉在造粒机中加水喷雾，造粒成型，所述干粉和所述半湿粉在所述造粒机中加水喷雾造粒成型时，所述干粉的质量百分含量为0％～10％，所述半湿粉的质量百分含量为90％～100％，干粉的加入量根据造粒机的转速以及加水喷雾过程中的加水量进行调节，目的是保持造粒成型的时间在1.5h，得到半成品坯球，所述造粒成型的时间为1.5h，将所述半成品坯球干燥，所述半成品坯球经所述干燥至水分含量小于2％，烘干温度为105℃，然后将干燥品按粒径分级筛分,分别得到合格坯球、大颗粒坯球以及小颗粒坯球，所述合格坯球是经20目～40目标准筛、30目～50目标准筛、40目～60目标准筛中的任一标准筛筛分得到的坯球，所述大颗粒坯球是不能通过其中一个所述标准筛的上限筛分得到的坯球，所述小颗粒坯球是能通过其中一个所述标准筛的下限筛分得到的坯球，将所述大颗粒坯球破碎至600目～800目后与步骤S3中的所述半湿粉混合，将所述小颗粒坯球返回所述造粒机重新造粒；

S5:将步骤S4得到的合格坯球在自动高温电阻炉或回转窑中程序升温烧结,烧成温度为1350℃，烧成保温时间为1.0h，步骤S5中，所述程序升温的升温速率为3℃/min～5℃/min，升温速率在温低于1000℃时为5℃/min，在1000℃～1300℃升温时逐渐将升温速度降低至3℃/min，所述程序升温的时间5.8h～6.2h，烧制完成后自然冷却至常温，冷却时间5h，得到烧制坯球；

S6:将步骤S5得到的烧制坯球逐级筛选，先通过颜色筛选机选出其中的欠烧坯球，所述颜色筛选机将所述合格坯球的颜色标识为红色，将色度低于所述合格坯球30％的标识为绿色，所述颜色筛选机将其中标识为绿色的筛选出来作为所述欠烧坯球，将得到的所述欠烧坯球回到步骤S5中重新烧制；再通过粒径筛选出其中的过烧坯球，所述过烧坯球经20目筛网筛选出来，筛选后得到的所述过烧坯球在经所述冲压破碎前，预先经过颚式破碎机初破碎，再将所述过烧坯球在28MPa下进行冲压破碎，再振动筛分得到粉料，将所述粉料经过超细粉碎机粉碎至600目～800目作为步骤S2的所述过烧回用粉；最后得到成品坯球；

S7:将筛选后的所述成品坯球通过标准筛分级筛分，筛分得到目数为20～40目的石油压裂支撑剂，即得到低密度石油压裂支撑剂。

根据SY/T 5108-2014标准，测量20～40目石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.28g/cm³，视密度2.65g/cm³；28Mpa闭合压力下，20～40目(850～425μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于0.82％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

按上述配比的制备得到30～50目(600～300μm)的石油压裂支撑剂，根据SY/T5108-2014标准，测量石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.31g/cm³，视密度2.68g/cm³；35Mpa闭合压力下，30～50目(600～300μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于0.74％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

按上述配比的制备得到40～60目(425～250μm)的石油压裂支撑剂，根据SY/T5108-2014标准，测量石油压裂支撑剂的体积密度、视密度及不同规格闭合压力下的破碎度，结果为：体积密度1.28g/cm³，视密度2.67g/cm³；40Mpa闭合压力下，40～60目(425～250μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于1.12％，SY/T 5108-2014标准为≤9.0％。

将6.0Kg轻烧矾土，8.0Kg膨润土，1.0Kg锰粉，1.0Kg轻烧镁粉，0.50Kg硅灰，0.300Kg过烧回用粉以及83.2Kg内蒙古大唐国际托克托发电有限责任公司以准格尔煤炭为发电燃料的工业固体废弃物低铝粉煤灰混合，混合后在陶瓷球磨机中按体积比1:1.5加入水在陶瓷球磨机中均化制浆，经烘干造粒分级筛分后，在自动高温电阻炉中1370℃烧结，烧结保温1h，在自然冷却5h至常温，筛分得到目数为20～40目(850～425μm)、30～50目(600～300μm)以及40～60目(425～250μm)的石油压裂支撑剂。

测定石油压裂支撑剂的体积密度1.28g/cm³，视密度2.65g/cm³；28Mpa闭合压力下，20～40目(850～425μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于0.82％；35Mpa闭合压力下，30～50目(600～300μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于0.74％；40Mpa闭合压力下，40～60目(425～250μm)石油压裂支撑剂的破碎率小于1.12％。

由实施例1～实施例3的数据可以看出，本发明的低密度石油压裂支撑剂，体积密度为1.28g/cm³～1.40g/cm³，视密度为2.65g/cm³～2.80g/cm³，28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下破碎率均小于3％。

现有技术的石油压裂支撑剂，如对比文件1一种粉煤灰制石油压裂支撑剂及其制备方法(专利号：201310148261.3)公开了其粉煤灰石油压裂支撑剂由以下组分制备而成：1％～60％的粉煤灰；1％～30％的钾长石粉；余量为铝矾土粉。其得到的石油裂压支撑剂的体积密度1.50g/cm³～1.60g/cm³，视密度2.55g/cm³～2.70g/cm³，在86MPa的闭合压力下，破碎率≤8％。

如对比文件2公开了一种陶粒砂石油压裂支撑剂及其制备方法(申请号：201710503251.5)粉煤灰为40～45％、铝矾土为4～50％、镁砂为5～10％、生石灰为2～4％和膨润土为1～3％。其得到的陶粒砂石油压裂支撑剂的视密度为2.36～2.42g/cm3；体积密度为1.39～1.45g/cm3；在52Mpa条件下的破碎率为7～9％。

而现有技术如上述的对比文件1、对比文件2的石油压裂支撑剂的体积密度为1.39g/cm³～1.60g/cm³，视密度为2.36g/cm³～2.80g/cm³，28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下破碎率均小于9％。相对于现有技术，本发明的低密度石油压裂支撑剂，在视密度基本不变的情况下，体积密度与现有技术相比最高降低了10％，即提升了低密度石油支撑剂的开口空隙，增大了油气产物通过石油压裂支撑剂的顺畅度，其次在相同的闭合压力下，本发明的低密度石油压裂支撑剂的在28Mpa闭合压力、35Mpa闭合压力和40Mpa闭合压力下的破碎率均低于现有技术的石油压裂支撑剂的破碎度，本发明的石油压裂支撑剂制备时粉煤灰占比增大至80％，对比文件1、对比文件2中粉煤灰的配比低于60％，其他辅料仍然占用更高的比例，其次本申请的铝矾土的占比小，可以低于10％，甚至可以达到低于5％，而对比文件1、对比文件2均会使用到占比大的铝矾土，这样自然资源的铝矾土浪费较多，不利于节约使用自然资源。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。