專利名稱：一種石油壓裂支撐劑及其生產(chǎn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及了一種油、氣井壓裂用的固體支撐劑，特別是涉及一種高強(qiáng)度低密度壓裂支撐劑及其生產(chǎn)方法，屬于采油(氣)助劑領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油壓裂支撐劑是油氣田壓裂作業(yè)中必需的專用材料，尤其在低滲透油氣田的開發(fā)中發(fā)揮著重要作用。目前，國(guó)內(nèi)應(yīng)用的陶粒支撐劑強(qiáng)度普遍較低(抗壓能力一般為52MPa),難以滿足深井作業(yè)的需求，且其視密度與體積密度較大。根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)視密度大的支撐劑容易在壓裂產(chǎn)生的裂縫端口處產(chǎn)生丘狀的堆積，對(duì)導(dǎo)流極其不利，并且對(duì)壓裂液提出更高的要求，增加壓裂施工難度；體積密度大則會(huì)增加填充地層裂縫所需支撐劑的質(zhì)量，增加壓裂作業(yè)的成本。因此，研究和開發(fā)低密度高強(qiáng)度石油壓裂支撐劑具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。
赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣，一般平均每生產(chǎn)I噸氧化鋁，附帶產(chǎn)生I. 0-2.0噸赤泥。中國(guó)作為世界第四大氧化鋁生產(chǎn)國(guó)，每年排放的赤泥高達(dá)數(shù)百萬(wàn)噸，而全世界產(chǎn)生的赤泥數(shù)量更是驚人。大量的赤泥不能充分有效的利用，只能堆放在土地上，這不僅占用了大量土地，也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重的污染。煤矸石是采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，是一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。煤矸石棄置不用，不僅占用大量土地，而且會(huì)影響生態(tài)環(huán)境。煤矸石溶水將污染周圍土壤和地下水，煤矸石含有一定可燃物，自燃會(huì)排放二氧化硫、氮氧化物、碳氧化物和煙塵等有害氣體污染大氣環(huán)境，影響居民的身體健康。廢舊耐火材料是工業(yè)生產(chǎn)中廢棄的耐火材料，鋼鐵、水泥、玻璃等高溫產(chǎn)業(yè)及各類工業(yè)窖爐每年都要消耗大量的耐火材料，耐火材料生產(chǎn)企業(yè)在生產(chǎn)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生大量廢舊耐火材料廢料。這些的廢舊耐火材料不但數(shù)量巨大，而且極難處理，只有極少部分才能進(jìn)行再利用，而大部分的廢舊耐火材料典型的處理方式就是掩埋或者降級(jí)使用。這樣，不但企業(yè)要花費(fèi)巨資買地堆積或掩埋廢料，增加了生產(chǎn)成本，而且這些廢舊耐火材料嚴(yán)重污染了環(huán)境，浪費(fèi)了大量資源。采礦選礦廢渣是礦產(chǎn)資源開采過(guò)程中產(chǎn)生的廢石、碎屑、粉末、粉塵和污泥等，如果不能將廢渣進(jìn)行有效的利用，將會(huì)占用大量的土地，浪費(fèi)資源，影響生態(tài)環(huán)境。隨著工業(yè)的快速發(fā)展，赤泥、煤矸石、廢舊耐火材料和采礦選礦廢渣這些工業(yè)廢料的數(shù)量與日俱增，這些廢料處理困難，并沒有合理的利用方法，不僅造成了土地的大量占用，也污染了生態(tài)環(huán)境，影響了人類的身體健康，如何利用這些工業(yè)廢料，變廢為寶，成為一個(gè)新的課題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種低視密度、低體積密度、高強(qiáng)度的石油壓裂支撐劑。本發(fā)明的目的還在于提供一種石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案在于提供一種石油壓裂支撐劑，該石油壓裂支撐劑由下列質(zhì)量百分比的原料組成鋁礦石52-60%、采礦選礦廢渣1_10%、廢舊耐火材料1_15%、煤矸石17-25%和赤泥1-5%。同時(shí)，本發(fā)明的技術(shù)方案還在于提供一種石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法，包括以下步驟將各原料破碎、磨粉、篩分后，按比例配制成均勻混合細(xì)粉進(jìn)行制粒，顆粒篩分即得半成品；將半成品干燥焙燒，燒結(jié)8-lOh后冷卻至3(T50°C，滾動(dòng)篩分即得到本產(chǎn)品。所述的混合細(xì)粉選用0. 048mm篩子選粉。所述的半成品的粒徑為19-30目。所述的成品選用20-40目篩篩分。所述的干燥焙燒采用回轉(zhuǎn)窯，窯頭溫度控制在1300-1400°C，窯尾溫度控制在260-330。。。本發(fā)明提供了幾種原材料鋁礦石是指工業(yè)上能利用的，以三水鋁石、一水軟鋁石或一水硬鋁石為主要礦物組成的礦石的總稱，其主要成分是氧化鋁。鋁礦石廣泛應(yīng)用于煉鋁行業(yè)、耐火材料等行業(yè)。我國(guó)已探明的儲(chǔ)量中，一水鋁石型鋁礦石占全國(guó)總儲(chǔ)量的98%以上。本發(fā)明采用的鋁礦石Al2O3含量55 75%，Si025 20%，鋁硅比為4 7，主要利用鋁礦石中的Al203、Si02在高溫下反應(yīng)生成高強(qiáng)度的莫來(lái)石和少量剛玉相，提高產(chǎn)品的抗壓強(qiáng)度。采礦選礦廢渣是礦產(chǎn)資源開采過(guò)程中產(chǎn)生的廢石、碎屑、粉末、粉塵和污泥等，其主要是粘土質(zhì)礦石，加入采礦選礦廢渣旨在利用其礦石的粘性，在制作半成品時(shí)提高粒的成型效率，并且增強(qiáng)半成品的強(qiáng)度，從而提高產(chǎn)品的質(zhì)量。赤泥是制鋁工業(yè)提取氧化鋁時(shí)排出的污染性廢渣，因富含氧化鐵而顯紅色，在壓裂支撐劑生產(chǎn)過(guò)程中加入赤泥，在燒結(jié)過(guò)程中，氧化鐵在高溫條件下產(chǎn)生液相包裹在支撐劑表面，降低燒結(jié)溫度的同時(shí)，還可以提高支撐劑表面光潔度。煤矸石是采煤過(guò)程和洗煤過(guò)程中排放的固體廢物，是一種在成煤過(guò)程中與煤層伴生的一種含碳量較低、比煤堅(jiān)硬的黑灰色巖石。其主要成分是C、A1203、SiO2，煤矸石的加入旨在利用A1203、SiO2的二元晶相可以降低莫來(lái)石形成的溫度，且煤矸石在高溫產(chǎn)生的氣體促使晶粒內(nèi)部形成閉合氣孔，有效降低支撐劑的體積密度和視密度。廢舊耐火材料中的氧化鋁和二氧化硅在其生產(chǎn)時(shí)已轉(zhuǎn)化為莫來(lái)石及剛玉等穩(wěn)定的高強(qiáng)度晶相，在降低焙燒溫度的同時(shí)，能提高支撐劑的抗壓強(qiáng)度，同時(shí)對(duì)支撐劑的耐酸度也有所改善。本發(fā)明主要原材料組分要求如表I所示(以質(zhì)量百分比表示％)表I石油壓裂支撐劑主要原材料組分要求
權(quán)利要求
1.一種石油壓裂支撐劑，其特征為它是由下列質(zhì)量百分比的原料組成鋁礦石52-60%、采礦選礦廢渣1_10%、廢舊耐火材料1-15%、煤矸石17-25%和赤泥1_5%。
2.一種如權(quán)利要求I所述的石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征為將各原料破碎、磨粉、篩分后，按比例配成均勻混合細(xì)粉進(jìn)行制粒，顆粒篩分即得半成品；將半成品干燥焙燒，燒結(jié)8-lOh后冷卻至3(T50°C，滾動(dòng)篩分即得到本產(chǎn)品。
3.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征為所述的混合細(xì)粉選用0. 048mm篩子選粉。
4.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征為所述的半成品的粒徑為19-30目。
5.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征為所述的成品選用20-40目篩篩分。
6.根據(jù)權(quán)利要求書2所述的石油壓裂支撐劑的生產(chǎn)方法，其特征為所述的干燥焙燒采用回轉(zhuǎn)窯，窯頭溫度控制在1300-1400°C，窯尾溫度控制在260-330°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種石油壓裂支撐劑及其生產(chǎn)方法，石油壓裂支撐劑由下列質(zhì)量百分比的原料組成鋁礦石52-60%，采礦選礦廢渣1-10%、赤泥1-5%、廢舊耐火材料1-15%、煤矸石17-25%。本發(fā)明的生產(chǎn)方法包括以下步驟(1)將原料經(jīng)破碎、球磨磨粉、篩分、按比例配料得到混合細(xì)粉。(2)將細(xì)粉通過(guò)噴霧造粒系統(tǒng)造粒，篩分后得到半成品。(3)在回轉(zhuǎn)窯中干燥焙燒后經(jīng)過(guò)冷卻、滾動(dòng)篩篩分后即得成品。本發(fā)明為油(氣)田提供了一種高強(qiáng)度低密度壓裂支撐劑，不僅能滿足深井壓裂的要求，提高油(氣)田的開發(fā)效率，而且綜合利用了工業(yè)生產(chǎn)產(chǎn)生的廢料，有效解決了環(huán)境污染問(wèn)題，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
文檔編號(hào)C09K8/80GK102757780SQ201210284298
公開日2012年10月31日 申請(qǐng)日期2012年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月10日
發(fā)明者劉少鋼, 常春麗, 張?zhí)斐? 張建鋒, 張繼偉 申請(qǐng)人:鞏義市天祥耐材有限公司