[發(fā)明專利]利用硼礦尾礦制備的支撐劑及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310111429.3
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103193460A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊松;聶旺發(fā);王大鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 楊松
• 主分類號: C04B33/132
• 分類號: C04B33/132;C09K8/80
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種壓裂支撐劑及其制備方法，尤其涉及一種利用工業(yè)尾礦合成的高強陶粒支撐劑及其制備方法。

背景技術(shù)

壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法。油氣層壓裂工藝過程用壓裂車，把高壓大排量具有一定粘度的液體擠入油層，當(dāng)把油層壓出許多裂縫后，加入支撐劑(如石英砂等)充填進裂縫，提高油氣層的滲透能力，以增加注水量(注水井)或產(chǎn)油量(油井)。壓裂工藝技術(shù)在石油、天然氣的開發(fā)中發(fā)揮重要的作用，而壓裂的成效又較大程度上取決于壓裂支撐劑的技術(shù)性能。

支撐劑由壓裂液帶入并支撐在壓裂地層的裂縫中，從而有效地將油氣導(dǎo)入油氣井，大幅度提高油氣產(chǎn)量和延長油井壽命。因此支撐劑是壓裂施工的關(guān)鍵材料。傳統(tǒng)的陶粒支撐劑是以鋁礬土和硬質(zhì)粘土為原料，通過粉末造粒，高溫?zé)Y(jié)而成，制成品的結(jié)合相是高強剛玉莫來石相，如CN1085288A，CN101787270A所公開的支撐劑。但是隨著我國礦山資源大范圍的開發(fā)利用，傳統(tǒng)方法制造陶粒的主要原料鋁礬土不僅價格上漲幅度大，而且鋁礬土資源也日漸緊張。因此，尋找廉價的有效的可替代的原料生產(chǎn)高強陶粒支撐劑一直是本領(lǐng)域的追求目標(biāo)之一。

我們國家蘊藏豐富的硼石、硅石資源，但是隨著多年以來連續(xù)的開采已經(jīng)積攢了大量工業(yè)尾礦，不僅造成了工業(yè)尾礦占用了大量的農(nóng)田和山地，而且成為了環(huán)境污染的源頭、造成礦山資源合理利用率低、資源開發(fā)費用高企等等惡性循環(huán)的現(xiàn)象。如何利用硼礦尾礦的工業(yè)尾礦，是一件意義非凡的工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的之一在于提供一種高強陶粒支撐劑，本發(fā)明所提供的支撐劑利用硼礦尾礦和硅石、軟質(zhì)粘土為原料，通過原料加工、粉末造粒、高溫?zé)桑瞥善返慕Y(jié)合相是鎂橄欖石堇青石復(fù)合陶瓷相，具有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、高強度、高導(dǎo)流能力、低破碎率、抗熱震能力高等特點。

本發(fā)明所提供的支撐劑，其制備原料包括：硼礦尾礦50～70wt%，例如為52wt%、54wt%、57wt%、61wt%、63wt%、66wt%、69wt%等、硅石20～50wt%，例如為23wt%、25wt%、28wt%、35wt%、41wt%、46wt%等、軟質(zhì)粘土5～20wt%，例如為7wt%、8wt%、11wt%、15wt%、17wt%、19wt%等；并采用下述方法制備：

(1)將硼礦尾礦、硅石分別進行輕燒處理，再分別經(jīng)球磨機粉磨；

(2)將軟質(zhì)粘土進行干燥處理，再經(jīng)球磨機粉磨；

(3)按原料配比配成混合料，并混合均勻得到預(yù)混料；

(4)所述預(yù)混料經(jīng)圓盤制粒機造粒，經(jīng)篩分得到半成品粒；

(5)將所述半成品粒送入回轉(zhuǎn)窯中，燒成，保溫即得；

任選進行(6)將步驟（5）所得產(chǎn)品經(jīng)振動篩篩分。篩分是用各種不同孔徑的篩片把粒度大小不同的混合物料分成各種粒度級別的作業(yè)。經(jīng)振動篩可將制得的支撐劑產(chǎn)品篩分成20～40目、30～50目、40～60目、40～70目等不同粒徑的支撐劑，不同粒徑的支撐劑所起的作用不同，粒徑對支撐劑的性能評價有很重要的影響，是正確選擇和使用支撐劑的基礎(chǔ)之一。所述原料的重量百分比之和為100%。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的支撐劑，其制備原料包括：硼礦尾礦55～65wt%、硅石20～40wt%和軟質(zhì)粘土5～15wt%。所述原料的重量百分比之和為100%。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的支撐劑，其制備原料包括：硼礦尾礦60wt%、硅石30wt%和軟質(zhì)粘土10wt%。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的支撐劑，所述的硼礦尾礦為硼礦除硼石或/和云母之外的尾礦，優(yōu)選為營口大石橋地區(qū)硼礦除硼石和/或云母之外的尾礦。

由于硼礦資源的過度開采，資源保有量嚴(yán)重不足，尾礦嚴(yán)重浪費。因此本發(fā)明所提供的更有效、充分的利用硼礦的尾礦，治理了尾礦，提高了資源利用率。

本發(fā)明利用硼礦尾礦進行制備支撐劑，既能替代日漸昂貴的鋁礬土資源，又能為廢棄的工業(yè)尾礦特別是營口大石橋地區(qū)尋找到合適的用途，完善硼礦的產(chǎn)業(yè)鏈，更有價值的是找到一種非常實際的治理工業(yè)尾礦的方法。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的支撐劑，所述的硅石為二氧化硅含量大于92%的硅石。硅石是脈石英、石英巖、燧石和砂巖的統(tǒng)稱。其主要化學(xué)成分是SiO₂。

作為優(yōu)選技術(shù)方案，所述的支撐劑，所述的軟質(zhì)粘土為球粘土，優(yōu)選為三級以上的球粘土，進一步優(yōu)選為吉林水曲柳三級以上的球粘土。

本發(fā)明的目的之一還在于提供本發(fā)明所述支撐劑的制備方法，包括如下步驟：