[發(fā)明專利]一種用鋼渣生產(chǎn)的壓裂陶粒支撐劑及制備方法

在審

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• 申請日: 2015-11-30
• 公開（公告）號: CN105331354A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李博文;何明生;黃建陽;甘萬貴;薛改鳳;劉繼雄;周旺枝;劉孟;陳華圣;李麗坤
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司
• 主分類號: C09K8/80
• 分類號: C09K8/80
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 段姣姣

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種陶粒支撐劑及制備方法，具體地屬于一種用鋼渣生產(chǎn)的壓裂陶粒支撐劑及制備方法。

背景技術(shù)

壓裂陶粒支撐劑是在低滲透性石油天然氣開采時，通過高壓液體注入含油氣巖層裂縫，用以保持壓裂形成的裂縫開啟，為油氣提供順暢通道的球狀陶瓷顆粒。它是密閉油氣，特別是頁巖氣開采中的關(guān)鍵性消耗材料，具有對產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)要求高、單井使用量大的特點(diǎn)。

近幾年，隨著油氣開采難度的增加和頁巖氣產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，壓裂支撐劑產(chǎn)品的需求量迅速增加，并向著高強(qiáng)度、多品種的方向發(fā)展。

用于油氣開采的壓裂支撐劑，按產(chǎn)品來源可分為石英砂和陶粒支撐劑兩類。通常按強(qiáng)度和密度可分為石英砂、低密度陶粒支撐劑、中密度陶粒支撐劑和高密度陶粒支撐劑。因石英砂球度低、抗破裂強(qiáng)度低，只能用于地表淺井。而油氣鉆井市場對壓裂支撐劑的主要需求集中于人工合成的陶粒支撐劑。

目前國內(nèi)外生產(chǎn)陶瓷壓裂支撐劑的主要方法是以鋁礬土和高嶺土為原料，經(jīng)原料破碎、配料混合、造粒成球后在高達(dá)1500～1600℃的高溫下燒結(jié)而成。因燒成溫度高、產(chǎn)品密度大、能耗大、成本高，不能滿足用戶要求。

鋼渣是指在煉鋼過程中排出的爐渣，包括轉(zhuǎn)爐渣、平爐渣和電爐渣。鋼渣作為鋼鐵生產(chǎn)的副產(chǎn)品，其產(chǎn)量大、占地多，對環(huán)境構(gòu)成危害，是固體廢棄物資源化的重要目標(biāo)。

經(jīng)檢索，有利用高爐渣（煉鐵渣）開發(fā)生產(chǎn)了“高鈦型石油壓裂支撐劑”（CN1325423C），但該產(chǎn)品的主要原料為高鈦型高爐渣、高鋁磚、鋁礬土和復(fù)合燒結(jié)劑，且高爐渣的添加量僅為5～40%。

美國專利文獻(xiàn)，即US20100252263A1報道了用銅渣、鉛渣、鎳渣、磷渣、鋅鉛渣制備壓裂支撐劑的方法，但這些渣分別形成于不同的有色冶金工藝，主要由二氧化硅和氧化鐵組成，與鋼渣在成分、物相、結(jié)構(gòu)及工藝性質(zhì)等方面有根本性的不同。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明在于提供一種以煉鋼窯爐產(chǎn)生的鋼渣、粘土、硅灰石為主要原料，且具備有較高的機(jī)械強(qiáng)度、表面光滑、耐酸性侵蝕的用鋼渣生產(chǎn)的壓裂陶粒支撐劑及制備方法。

實(shí)現(xiàn)上述目的的措施：

一種用鋼渣生產(chǎn)的壓裂陶粒支撐劑，其原料組成及重量百分比為：粒度≤75微米的鋼渣：50～90%，粒度≤75微米的硅灰石：5～45%，粒度≤45微米的粘土：5～20%；其中，在所述的粘土中，按照其總重量百分比不超過5%的量用作與水混合作為粘土漿，按照其總重量百分比不超過25%的量用作在制備球粒中噴撒，其余則用作混合料；外加有耐酸聚合物，耐酸聚合物的噴灑量按照陶粒：耐酸聚合物=1:0.05～0.2進(jìn)行。

其在于：所述的鋼渣是指平爐渣或轉(zhuǎn)爐渣或電爐渣或其中兩種以上以任意比例混合的物料。

其在于：所述的硅灰石中硅酸鈣不低于50%。

其在于：所述的粘土是指高嶺土或膨潤土或伊利石或其中兩種以上以任意比例混合的物料。

制備一種用鋼渣生產(chǎn)的壓裂陶粒支撐劑的方法，其步驟：

1）將粒度≤75微米的鋼渣、粒度≤75微米的硅灰石、及除用作粘土泥漿和在制備球粒中噴灑的用量外的余量粒度≤45微米的粘土進(jìn)行充分混合；

2）將混合料輸入制球機(jī)制球，并控制制球機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度在15～60轉(zhuǎn)/分鐘；在此期間，向混合料的表面噴灑已調(diào)好的粘土漿，制球粒完成后向其表面噴灑按照粘土總質(zhì)量百分比不超過25%的粘土粉，直至所形成的球表面為白色或灰白色；

3）對球粒進(jìn)行干燥，干燥溫度為98～105℃，干燥時間不少于2個小時；

4）進(jìn)行燒結(jié)，燒結(jié)溫度為1050～1300℃，時間為0.5～3個小時；

5）自然冷卻至室溫后進(jìn)行研磨，直至球粒表面光滑無粉塵；

6）采用滾筒方式進(jìn)行旋轉(zhuǎn)加熱，加熱溫度到80～110℃后，加入耐酸聚合物，繼續(xù)旋轉(zhuǎn)5～15分鐘，使球粒表面形成耐酸保護(hù)層，耐酸聚合物的加入量按照球粒：耐酸聚合物=1:0.05～0.2進(jìn)行；

7）待用。

其在于：所述的粘土漿是按照所要制漿粘土量的5~30倍的水所配制。

其在于：所述的耐酸聚合物為礦物涂層通用的酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明中各原料的作用