[發明專利]利用鎂礦和鐵礦的尾礦制備的支撐劑及其制備方法

有效

• 申請號: 201310111537.0
• 申請日: 2013-03-29
• 公開（公告）號: CN103172349A
• 公開（公告）日: 2013-06-26
• 發明（設計）人: 楊松;聶旺發;王大鵬
• 申請（專利權）人: 楊松
• 主分類號: C04B33/138
• 分類號: C04B33/138;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

技術領域

本發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尾礦合成的高強陶粒支撐劑及其制備方法。

背景技術

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)或產油量(油井)。壓裂工藝技術在石油、天然氣的開發中發揮重要的作用，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入油氣井，大幅度提高油氣產量和延長油井壽命。因此支撐劑是壓裂施工的關鍵材料。傳統的陶粒支撐劑是以鋁礬土和硬質粘土為原料，通過粉末造粒，高溫燒結而成，制成品的結合相是高強剛玉莫來石相，如CN?1085288A，CN?101787270A所公開的支撐劑。但是隨著我國礦山資源大范圍的開發利用，傳統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高強陶粒支撐劑一直是本領域的追求目標之一。

我們國家蘊藏豐富的菱鎂石、鐵礦石資源，但是隨著多年以來連續的開采已經積攢了大量工業尾礦，不僅造成了工業尾礦占用了大量的農田和山地，而且成為了環境污染的源頭、造成礦山資源合理利用率低、資源開發費用高企等等惡性循環的現象。如何利用鎂礦尾礦、鐵礦尾礦等廢棄的工業尾礦，是一件意義非凡的工作。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強陶粒支撐劑，本發明所提供的支撐劑利用鎂礦尾礦、鐵礦尾礦等工業尾礦和軟質粘土為原料，通過原料加工、粉末造粒、高溫燒成，制成品的結合相是鎂橄欖石堇青石復合陶瓷相，具有耐高溫、耐高壓、耐腐蝕、高強度、高導流能力、低破碎率、抗熱震能力高等特點。

本發明所提供的支撐劑之一，其原料包括：鎂礦尾礦30～60wt%，例如為33wt%、38wt%、42wt%、45wt%、50wt%、56wt%等、鐵礦尾礦30～60wt%，例如為33wt%、35wt%、41wt%、46wt%、52wt%、56wt%、58wt%等和軟質粘土5～20wt%，例如為7wt%、8wt%、11wt%、15wt%、17wt%、19wt%等，并采用下述方法制備：

(1)將鎂礦尾礦進行輕燒處理，再經球磨機粉磨；

(2)將鐵礦尾礦、軟質粘土分別進行干燥處理，再分別經球磨機粉磨；

(3)按原料配比配成混合料，并混合均勻得到預混料；

(4)所述預混料經圓盤制粒機造粒，經篩分得到半成品粒；

(5)將所述半成品粒送入回轉窯中，燒成，保溫即得；

任選進行(6)將步驟（5）所得產品經振動篩篩分。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。經振動篩可將制得的支撐劑產品篩分成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之一。所述原料的重量百分比之和為100%。

作為優選技術方案，所述的支撐劑，其原料包括：鎂礦尾礦40～60wt%、鐵礦尾礦35～55wt%和軟質粘土8～15wt%。

作為優選技術方案，所述的支撐劑，其原料包括：鎂礦尾礦40～50wt%、鐵礦尾礦40～50wt%和軟質粘土10～12wt%。

作為優選技術方案，所述的支撐劑，所述的鎂礦尾礦為除特級鎂石、一級鎂石、二級鎂石或三級鎂石或至少2者之外的不包括鈣塊的尾礦，例如為除特級鎂石或二級鎂石或三級鎂石之外不包括鈣塊的尾礦，或為除特級鎂石和二級鎂石之外不包括鈣塊的尾礦，或為除特級鎂石、一級鎂石和二級鎂石之外不包括鈣塊的尾礦，或為除特級鎂石、一級鎂石、二級鎂石和三級鎂石之外不包括鈣塊的尾礦，優選為營口大石橋地區菱鎂礦除特級鎂石、一級鎂石、二級鎂石或三級鎂石或至少2者之外的不包括鈣塊的尾礦。

作為優選技術方案，所述的支撐劑，所述的鐵礦尾礦為除去鐵精礦后的尾礦，優選為鐵礦經磁選、浮選除去鐵精礦后的尾礦。

由于鐵礦、鎂礦資源的過度開采，資源保有量嚴重不足，尾礦嚴重浪費。因此本發明所提供的更有效、充分的利用鐵礦、鎂礦的尾礦，治理了尾礦，提高了資源利用率。

作為優選技術方案，所述的支撐劑，所述的軟質粘土為球粘土，優選為三級以上的球粘土，進一步優選為吉林水曲柳三級以上的球粘土。