[發明專利]利用鎂礦尾礦、鐵礦尾礦、硼泥制備的支撐劑

無效

• 申請號: 201310338244.6
• 申請日: 2013-08-05
• 公開（公告）號: CN103449806A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 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: C04B35/20
• 分類號: C04B35/20;C04B35/195;C04B35/622;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;侯桂麗

技術領域

本發明涉及壓裂支撐劑及其制備方法，尤其涉及利用鎂礦尾礦、鐵礦尾礦、硼泥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。

鎂橄欖石-堇青石瓷當其晶相中包括鎂橄欖石占26-60％、堇青石占10-28％、頑輝石占0.5-5％、鎂橄欖石的含量大于堇青石的含量時，這種瓷具有熱震穩定好、機械強度高的特點，實驗證明利用這種結合相生產的陶粒支撐劑可以滿足石油壓裂工藝的要求。我們國家蘊藏豐富的菱鎂石、鐵礦石、硼石資源，但是隨著多年以來連續的開采已經積攢了大量工業尾礦如鎂礦尾礦、鐵礦尾礦和硼泥等，這些工業尾礦的排放不僅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、資源開發費用高等惡性循環的現象。如何利好鎂礦尾礦、鐵礦尾礦和硼泥等廢棄的工業尾礦生產出質量穩定的陶粒支撐劑，是一件意義非凡的工作。

發明內容

本發明的目的之一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、硼泥等工業尾礦和硅石、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15～50wt%，例如為16wt%、17wt%、18wt%、22wt%、25wt%、27wt%、31wt%、32wt%、35wt%、40wt%、45wt%、49wt%等、硼泥20～55wt%，例如為22wt%、25wt%、27wt%、33wt%、37wt%、40wt%、45wt%、49wt%、53wt%等、硅石20～40wt%，例如為22wt%、25wt%、27wt%、33wt%、38wt%、39wt%等和軟質粘土10～20wt%，例如為11wt%、14wt%、16wt%、17wt%、18wt%等；并采用下述方法制備：

(1)將鎂礦尾礦、硼泥、硅石分別進行輕燒處理，再分別經球磨機粉磨；

(2)將軟質粘土進行干燥處理，再經球磨機粉磨；

(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。

作為優選技術方案，本發明所述的支撐劑之一，其原料包括：鎂礦尾礦15～30wt%、硼泥40～55wt%、硅石22～35wt%和軟質粘土10～18wt%；

或，其原料包括，鎂礦尾礦31～50wt%、硼泥20～39wt%、硅石20～40wt%和軟質粘土15～20wt%。

本發明提供的支撐劑之二，其原料包括：鎂礦尾礦50～70wt%，例如為51wt%、54wt%、56wt%、63wt%、68wt%等、鐵礦尾礦20～35wt%，例如為22wt%、25wt%、27wt%、33wt%等和軟質粘土15～25wt%，例如為16wt%、17wt%、18wt%、22wt%等；并采用下述方法制備：

(1)將鎂礦尾礦、鐵礦尾礦分別進行輕燒處理，再分別經球磨機粉磨；

(2)將軟質粘土進行干燥處理，再經球磨機粉磨；

(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；