一種高強度石油壓裂支撐劑及其製備方法
2023-05-15 01:40:41 2
專利名稱：：一種高強度石油壓裂支撐劑及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及高強度石油壓裂支撐劑及其製備方法，屬於新材料
技術領域：
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背景技術：
：石油壓裂支撐劑是使地層深處巖石裂隙保持裂開狀態的支撐物。在使用過程中將支撐劑混入壓裂液中，利用高壓手段注入深層巖石裂縫中支撐巖層，以提高導油率，增加原油產量。對於中深油井，要求支撐劑具有較高強度和耐酸性，以承受巖層巨大壓力和地層中的環境腐蝕。關於石油壓裂支撐劑，已有文獻和專利報導。高海利等，陶瓷，2006(10):43-46，以攀枝花本地二灘鋁礬土、鋁礬土生料及高鈦型高爐渣為主要原料，配以特殊輔料，經超細粉磨、特殊成球及熱處理工藝過程，研製成高強石油壓裂支撐劑，樣品69MPa抗破碎率指標達到1.61%。馬雪等，中國陶瓷工業，2008，15(1):1-4，以鋁礬土為主要原料，添加5%錳礦，在1350'C下無壓燒結，製備了高強度低密度陶粒支撐劑。陳燁等，貴州工業大學學報(自然科學版)，2003,32(4):24-26，以鋁礬土為主要原料，配以特殊輔料，經加工、熔化、特殊的成球及熱處理等工藝，研製了中深油井壓裂的支撐劑。中國專利文件CN101085914A(200710137758.X)公開了一種利用赤泥製備耐酸壓裂支撐劑的方法，其原料質量百分比為赤泥20-60%、含鋁物質20-60%、含鋇物質5-35%、增塑劑5-15%。陶瓷輥棒廢料是陶瓷輥棒生產過程中的廢棄物，這種廢棄物難以降解，大量堆放不僅佔用土地，而且汙染環境。顏東亮等，非金屬礦，2004，27(6):14-15,以陶瓷輥棒廢料(莫來石-剛玉質)為主要原料，採用等靜壓成型和低溫快燒工藝，生產出氧化鋁含量50%-60%、以剛玉相為主品相，莫來石、鈣長石和鎂鋁尖晶石為次晶相的高檔高耐磨研磨介質。上述利用赤泥製備石油壓裂支撐劑，由於赤泥中氧化鋁含量低而且氧化鐵以及鹼金屬氧化物含量高，又由於赤泥成分不穩定，較多使用赤泥則難以製備高強度和性能穩定的石油壓裂支撐劑。利用陶瓷輥棒廢料等高鋁廢棄物製備高性能石油壓裂支撐劑，-方面可以節約鋁礬土等礦物資源，另一方面變廢為寶，保護環境。
發明內容針對現有技術的不足，本發明提供一種高強度石油壓裂支撐劑及其製備方法。本發明的高強度石油壓裂支撐劑以陶瓷輥棒廢料為主要原料，以赤泥、粉煤灰為輔料，並可添加其他助劑和少量陶瓷粘土。本發明的技術方案如下一種石油壓裂支撐劑，原料質量份如下陶瓷輥棒廢料6085份，赤泥120份，粉煤灰020份，氧化錳或碳酸鋇05份、白雲石或滑石03份，陶瓷粘土510份。所述陶瓷輥棒廢料指的是陶瓷輥棒生產廠加工過程中的邊角廢料、破損斷裂廢輥棒等廢料，其化學組分中Ab03含量不低於68%。與其他工業固體廢棄物相比，陶瓷輥棒廢料中A1203含量較高，可作為高鋁礬土替代物使用。所述的赤泥為拜耳法生產氧化鋁的工業固體廢料；所述的粉煤灰為燃煤電廠生產過程排放的固體廢棄物。所述的氧化錳、碳酸鋇為工業純化合物；所述的白雲石、滑石為礦物原料，用於降低支撐劑的燒結溫度，提高耐酸性能。所述的陶瓷粘土為礦物原料，用以增加支撐劑坯料塑性，提高生坯強度。以上所有原料均為粉狀。優選的，一種石油壓裂支撐劑，原料質量份如下陶瓷輥棒廢料6085份，赤泥1020份，粉煤灰1015份，白雲石12份，陶瓷粘土68份。進一歩優選的，一種石油壓裂支撐劑，原料質量份如下陶瓷輥棒廢料6085份，赤泥520份，氧化錳或碳酸鋇35份，陶瓷粘土510份。上述的石油壓裂支撐劑的製備方法，步驟如下(1)將各粉狀原料，按比例稱量混合，添加原料總重量0.2-1.2%的球磨助劑，在球磨機中溼法球磨，得到陶瓷漿料；(2)將陶瓷漿料在噴霧乾燥塔中乾燥，製成粉體；(3)將步驟(2)得到粉體在糖衣成球機上成型為具有要求粒徑的支撐劑半成品；(4)所得的支撐劑半成品乾燥後，在陶瓷窯爐中於13001530'C的溫度下燒制，製得石油壓裂陶粒支撐劑產品。步驟(3)成型粒徑可以根據工業上應用的需要確定，一般以2040目或3050目為宜。步驟(4)陶瓷窯爐優選隧道窯或迴轉窯。本發明石油壓裂支撐劑的性能指標為69MPa閉合壓力下破碎率1.60%~4.6%，103MPa閉合壓力下破碎率7.60%~9.6%;耐酸性3.40%~6.30%。上述性能指標依據SY/T5108-2006，"壓裂支撐劑性能測試推薦方法"進行測試。與現有技術相比，本發明的特點及優良效果如下7、本發明利用陶瓷輥棒廢料替代鋁礬土，製得高性能石油壓裂陶粒支撐劑。2、本發明利用高氧化鋁含量的陶瓷輥棒廢料製備的石油壓裂支撐劑，具有高強、耐酸的特點，綜合性能優異，可用於中深井的石油壓裂；丄本發明利用陶瓷輥棒廢料、赤泥、粉煤灰等工業廢棄物製備石油壓裂支撐劑，節約礦物資源，實現資源循環利用，利於經濟可持續發展。(本發明製備方法容易實現，適合規模化生產，具有很好的實用前景。具體實施例方式下面結合實施例對本發明作進一步說明，但不限於此。實施例中各原料組分均為粉碎處理好的原料。所用陶瓷輥棒廢料是佛山金剛輥棒有限公司陶瓷輥棒加工過程中的邊角廢料、破損斷裂廢輥棒等廢料，其化學組分中Al2Cb含量68-70%。所用的赤泥為鄒平創業集團氧化鋁廠玎耳法生產氧化鋁的廢料；所用的粉煤灰為鄒平齊星電廠燃煤發電廢料。所用的氧化錳、碳酸鋇為工業純，與白雲石、滑石、陶瓷粘土原料均為市場購得。實施例1:一種石油壓裂支撐劑，原料質量份如下陶瓷輥棒廢料85份，赤泥5份，氧化錳3份，陶瓷粘土7份。1、將85份的陶瓷輥棒廢料、5份赤泥、3份氧化錳和7份陶瓷粘土加入到球磨機中，添加原料總重量0.3%的球磨助劑三聚磷酸鈉，加水球磨68h，得到均勻漿料。漿料固含量為460wt%o2、將步驟1製得的漿料，在噴霧乾燥塔中乾燥，製得粉體；3、將步驟2得到粉體在糖衣成球機上成型粒徑3050目的支撐劑半成品；4、將步驟3所得到的半成品乾燥，在隧道窯中燒成，燒成溫度為1520'C，得到石油壓裂支撐劑，粒徑3050目。實施例2:1、將75份陶瓷輥棒廢料、14份赤泥、3份碳酸鋇、l份白雲石和7份陶瓷粘土加入到球磨機中，外加0.3wt。/。三聚磷酸鈉，加水球磨68h，得到均勻漿料。漿料固含量為60wt。/0。2、將步驟1製得的漿料，在噴霧乾燥塔中乾燥，得到具有一定粒度的粉體；3、將步驟2得到粉體在糖衣成球機上成型粒徑2040目的支撐劑半成品；4、將步驟3所得到的半成品乾燥，在隧道窯中燒成，燒成溫度為143(TC,得到粒徑2040目的石油壓裂支撐劑。實施例3:1、將60份的陶瓷輥棒廢料、18份赤泥、15份粉煤灰、l份白雲石和6份陶瓷粘土加入到球磨機中，外加0.3wt.。/。三聚磷酸鈉，加水球磨68h，得到均勻漿料。漿料固含量為60wt%。2、將步驟1製得的漿料，在噴霧乾燥塔中乾燥，得到具有一定粒度的粉體；3、將步驟2得到粉體在糖衣成球機上成型粒徑2040目的支撐劑半成品；4、將步驟3所得到的半成品乾燥，在迴轉窯中燒成，燒成溫度為135(TC，得到粒徑2040目的石油壓裂支撐劑。以上實施例l-3的石油壓裂支撐劑有關性能數據如下表tableseeoriginaldocumentpage5*依據SY/T5108-2006,"壓裂支撐劑性能測試推薦方法"測試。權利要求1、一種石油壓裂支撐劑，其特徵在於原料質量份如下陶瓷輥棒廢料60～85份，赤泥1～20份，粉煤灰0～20份，氧化錳或碳酸鋇0～5份、白雲石或滑石0～3份，陶瓷粘土5～10份；所述陶瓷輥棒廢料指的是陶瓷輥棒生產廠加工過程中的邊角廢料或/和破損斷裂廢輥棒廢料，其化學組分中Al2O3含量不低於68％。2.如權利要求1所述的石油壓裂支撐劑，其特徵在於原料質量份如下陶瓷輥棒廢料6085份，赤泥1020份，粉煤灰1015份，白雲石12份，陶瓷粘土68份。3.如權利要求1所述的石油壓裂支撐劑，其特徵在於原料質量份如下陶瓷輥棒廢料6085份，赤泥520份，氧化錳或碳酸鋇35份，陶瓷粘土510份。4.權利要求1所述石油壓裂支撐劑的製備方法，步驟如下(1)將各粉狀原料，按比例稱量混合，添加原料總重量0.2-1.2%的球磨助劑，在球磨機中溼法球磨，得到陶瓷槳料；(2)將陶瓷漿料在噴霧乾燥塔中乾燥，製成粉體；(3)將步驟(2)得到粉體在糖衣成球機上成型為具有要求粒徑的支撐劑半成品；(4)所得的支撐劑半成品乾燥後，在陶瓷窯爐中於13001530'C的溫度下燒制，得石油壓裂陶粒支撐劑產品。5.如權利要求4所述的石油壓裂支撐劑的製備方法，其特徵在於所述陶瓷窯爐是隧道窯或迴轉窯。全文摘要本發明涉及一種高強度石油壓裂支撐劑及其製備方法。石油壓裂支撐劑原料質量份如下陶瓷輥棒廢料60～85份，赤泥1～20份，粉煤灰0～20份，氧化錳或碳酸鋇0～5份，白雲石0～3份，陶瓷粘土5～10份。所述陶瓷輥棒廢料指的是陶瓷輥棒生產廠加工過程中的邊角廢料或/和破損斷裂廢輥棒廢料，其化學組分中Al2O3含量不低於68％。本發明利用高氧化鋁含量的陶瓷輥棒廢料製備的石油壓裂支撐劑具有高強、耐酸的特點，用於中深井的石油壓裂。製備方法簡單易行、適合批量生產。文檔編號C09K8/80GK101575503SQ200910015979公開日2009年11月11日申請日期2009年6月11日優先權日2009年6月11日發明者洪崔,張玉軍,王晉槐,趙友誼,龔紅宇申請人:鄒平金剛新材料有限公司