[發明專利]一種利用選礦廢渣制備壓裂支撐劑的方法

有效

• 申請號: 201210201387.8
• 申請日: 2012-06-18
• 公開（公告）號: CN102718522A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 陳平;殷海榮
• 申請（專利權）人: 陜西科技大學
• 主分類號: C04B35/78
• 分類號: C04B35/78;C04B35/80;C04B35/00;C04B35/622;C09K8/80
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明涉及一種利用廢料制備陶瓷復合材料的方法，特別涉及一種利用選礦廢渣制備壓裂支撐劑的方法。

背景技術

壓裂支撐劑作為一個新興行業，在我國發展時間不長，其產品結構和品種還很不完善，行業的加工規模與水平都處在初期的發展階段。大部分油氣田屬于中等深度，要求壓裂支撐劑具有高強度、低破碎率，以承受巖層巨大的壓力及地層環境中的各種腐蝕。國際上多采用燒結剛玉制品作為中、深層油氣田壓裂支撐劑，這種制品雖然在理化性能上可以滿足要求，但原料來源困難，加工工藝復雜，且能耗大、成本高，使其應用受到限制。用陶瓷燒成法燒結而成的新型石油深井閉合壓裂材料，是天然石英砂、包覆復合顆粒、玻璃球、金屬球等中、低強度支撐劑的替代品，具有強度高、密度低的特點，因而成為石油化工材料的研究熱點之一。當前，壓裂支撐劑陶粒面臨的主要問題是如何在高溫條件下通過控制化學成分及顯微結構來提高其綜合力學性能，有效減小材料的脆性，以提高該材料的實際應用效果。

現有的支撐劑陶粒制備方法有熔融噴吹法、有機物包覆固化法、燒結法等。

唐民輝等[油井壓裂支撐劑的研制[J]．哈爾濱建筑大學學報，1995，28(4)：73-76]以玄武巖為主要原料配制的爐料，經熔化、特殊的成珠及熱處理工藝，研制成了輝石型微晶硅酸鹽珠體。周生武專利（申請號：89102544.8）公開了“一種固體支撐劑及其制造方法”，用鋁礬土為主要原料，經電弧爐熔融噴吹成球，具有抗壓強度高，破碎率低，密度適中和成本低等特點。盡管熔融噴吹法制備的支撐劑在實際中有所應用，但是，用該方法制備陶粒支撐劑存在能耗高、成球不易控制、支撐劑強度低等缺陷，目前已很少被采用。

有機物包覆固化法是以有機粘結劑作為固化劑，以人工或天然的粉體為原料，粘結固化免燒而成，雖然強度低，但密度不大，具有一定的特點。孫虎、汪義發專利（申請號200710188410）《低密度支撐劑的制備方法及制備工藝》，周福建專利（申請號201010278084）《一種纖維復合防砂材料及其制備方法》，分別利用植物纖維或有機纖維材料作為原料，有機固化免燒結成型或摻入壓裂液中起到防沙導油的作用。此類產品并非是真正意義上的高強度支撐劑。

此外有研究者用FMS-△G型、FMS-(R)型樹脂包衣法制備壓裂支撐劑，其產品在減脆方面有所提高，但明顯在強度方面存在缺陷。

燒結法是采用陶瓷原料和傳統的陶瓷工藝制備致密陶粒支撐劑的技術。以鋁礬土等礦物原料制備石油壓裂陶粒支撐劑的研制已有許多文獻和專利報道。高海利等[高強石油壓裂支撐劑的研制[J]．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，研制成高強石油壓裂支撐劑。趙士鰲、吳伯麟等專利（申請號201010143771.8），《一種無硅或低硅耐酸陶粒壓裂支撐劑的制備方法》；田小讓等專利（申請號200710168057）《一種耐酸壓裂支撐劑的制備方法》；R．迪恩克爾、M．埃蒙茲等專利（申請號200580030660.3）《燒結球形顆?！返确謩e采用燒結法，以鋁礬土或氧化鋁為主料，添加長石、氧化鈦或是含有碳酸鋇或重晶石的助熔劑，制備出高強低密的支撐劑，提高了材料的強度和耐酸度。燒結法依然是目前制備支撐劑的主流方法。

以燒結法制備支撐劑，采用的主料是鋁礬土，這對優質的資源是個極大的浪費，因此，以低成本的固體廢料大比例替代鋁礬土，制備壓裂陶粒支撐劑是國內、外技術進步與發展的必然趨勢。這一方面，已有報道：李慶維專利（申請號201010552791.0）《一種利用油頁巖渣制備的石油支撐劑及其制備方法》以油頁巖渣替代了部分鋁礬土制備出符合國標的支撐劑。尹國勛等[利用赤泥等工業固體廢物制備陶粒[J]．河南理工大學學報（自然科學版），2008，27(4)：491-496]。田小讓專利（申請號200710137758.X）“利用赤泥制備耐酸壓裂支撐劑的方法”。張傳鎂專利（申請號02134274.1）“瓷渣陶粒及其制備方法”。翟冠杰等[高摻量粉煤灰燒結陶粒的試制[J]．粉煤灰．2008，(1)：42-43]試制了高摻量粉煤灰燒結陶粒。張玉軍專利（申請號200910015979.9）“一種高強度石油壓裂支撐劑及其制備方法”，利用高氧化鋁含量的陶瓷輥棒廢料制備的石油壓裂支撐劑具有高強、耐酸的特點。