[發(fā)明專利]一種利用爐渣制備頁巖氣開采用壓裂支撐劑的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310130487.0
• 申請日: 2013-04-16
• 公開（公告）號(hào): CN103159464A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙友誼;曾華生;王琦;王浩;李剛
• 申請（專利權(quán)）人: 金剛新材料股份有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/14
• 分類號(hào): C04B35/14;C04B35/63;C04B35/622
• 代理公司: 濟(jì)南誠智商標(biāo)專利事務(wù)所有限公司 37105
• 代理人: 韓百翠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及頁巖氣專用壓裂開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種利用爐渣制備頁巖氣開采用壓裂支撐劑的方法。

背景技術(shù)

頁巖氣儲(chǔ)集層滲透率低，氣流的阻力比常規(guī)天然氣大，開采難度較大，頁巖氣的最終采收率依賴于有效的壓裂措施，其中壓裂支撐劑的作用十分重要。目前廣泛使用的支撐劑主要天然石英砂、人造陶粒及涂敷預(yù)固化涂層和可固化涂層樹脂的天然砂或人造支撐劑三種類型。其中人造陶粒支撐劑主要采用鋁礬土為原料。隨優(yōu)質(zhì)鋁礬土資源的枯竭，人們開始用低品位的鋁礬土和其它含鋁原料。

申請?zhí)枮?01210453012.0中國專利公開了一種超低密度陶粒支撐劑及其制備方法，該低密度陶粒支撐劑以鋁土礦為主要原料，配入粘土、石英、白云石，以錳礦并添加少量的二氧化鈦、碳酸鈣、氧化鐵中的一種或者組合為助燒劑，經(jīng)過球磨、造粒、燒成、篩分得到成品。申請?zhí)枮?01210116790.0中國專利公開了一種利用低品位鋁礬土制備陶粒支撐劑的生產(chǎn)工藝，主料為低品位鋁礬土，添加高嶺土，以鈦精礦為助燒劑。

利用其它固體廢棄物制備支撐劑可減少對鋁礬土的依賴。如中國專利201010301161公開了一種陶粒及其制作方法，它的原料及其組分為：高鋁粉煤灰或渣40%-99.5%、粘結(jié)劑0.5-60%，特別是還添加輔助材料1-23%的原料組分。專利201010550527公開了一種陶粒的制備方法，它是將粉煤灰、高嶺土、三氧化二鐵和堿式碳酸鎂濕磨后烘干破碎得粉料；將粉料制成球形顆粒后素?zé)盟責(zé)樟?；取Li-Al-Si系統(tǒng)微晶玻璃粉；將所制備的微晶玻璃粉倒入造粒機(jī)中攪拌，待素?zé)樟１砻嬉驯晃⒕РＡХ弁耆?，得包裹微晶玻璃粉的素?zé)樟?；將包裹微晶玻璃粉的素?zé)樟７湃朐炝C(jī)中，加入粉料，待包裹有微晶玻璃粉的素?zé)樟Ｔ俦环哿贤耆蟮么裏樟?；在馬弗爐中燒結(jié)后破碎即得陶粒。中國專利200910015979公開了一種高強(qiáng)度石油壓裂支撐劑及其制備方法，它采用陶瓷輥棒廢料、赤泥、粉煤灰為主要原料，添加白云石、陶瓷粘土為輔料，氧化錳或碳酸鋇為助燒劑。但是利用爐渣制備陶粒的報(bào)道較少。如：申請?zhí)枮?01110237966.3的中國專利公開了一種氣化爐渣陶粒的材料配方及其陶粒生產(chǎn)方法，其中氣化爐渣為主要原料，還添加有CaO、CaSO₄或玻璃粉為助溶劑。所得陶粒粒徑大（10mm），強(qiáng)度低，用于濾池填料和建筑保溫，但是無法用作頁巖氣開采壓裂支撐劑。這是因?yàn)轫搸r氣開采需要的壓裂支撐劑的粒徑小（其顆粒要求粒度為1-500微米），因此上述的陶粒無法用作頁巖氣專用壓裂支撐劑。此外,如何在支撐劑小顆粒中形成較均勻分布的氣孔也是一道難題。

助燒劑也是人造陶粒支撐劑生產(chǎn)必不可少的。中國專利200510021256提供了一種高鈦型石油壓裂支撐劑，其化學(xué)成分按重量百分比組成包括：5～45%的高鈦型高爐渣、10～30%的高鋁磚、17～77%鋁礬土和4～8%的復(fù)合燒結(jié)劑。申請?zhí)枮?01210143576的中國專利公開了一種利用鵝卵石為主要添加劑的超低密度陶粒支撐劑及其制備方法。選用鉀長石、方解石和鎂砂為助燒劑，比目前常用的錳礦粉的成本要低。申請?zhí)枮?01110236846的中國專利提供了一種輕質(zhì)耐酸陶粒壓裂支撐劑的制備方法，它所用助燒劑為鋇、鈣、鎂和硼的化合物中的一種或多種；申請?zhí)枮?01010143771的中國專利公開了一種無硅或低硅耐酸陶粒壓裂支撐劑的制備方法，它所使用的助燒劑為二氧化鈦、硼酸、碳酸鈣、氧化鎂和白云石中的一種或多種；申請?zhí)枮?00710168057的中國專利公開了一種耐酸壓裂支撐劑的制備方法，它所用助燒劑助燒為Fe₂O₃、TiO₂、硼砂和磁鐵礦中的一種或數(shù)種。以上助燒劑成本較高。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種制備頁巖氣開采用壓裂支撐劑的方法，該方法是以煤燃燒后的爐渣為主要原料，可完全利用爐渣含碳量高的特性，在支撐劑高溫生產(chǎn)過程中，爐渣殘留碳繼續(xù)燃燒，產(chǎn)生的大量氣體，利用特別配制的助燒劑，讓氣體在顆粒尺寸很小的支撐劑中局部微小區(qū)域成為封閉氣孔，從而有利于降低支撐劑密度。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：一種利用爐渣制備頁巖氣開采用壓裂支撐劑的方法，其特征是，以爐渣為主料，以高溫氧化鋁收塵粉（即高溫氧化鋁粉體生產(chǎn)時(shí)收集的廢塵粉體）、氧化鋁粉體廢料（含鈉0.5～1.5wt%）及鋰輝石尾礦組成復(fù)合燒結(jié)助劑，各原料的重量份如下：爐渣88.5～93.8份，高溫氧化鋁收塵粉5～8份，氧化鋁粉體廢料1～2份，鋰輝石尾礦0.2～1.5份。