一种耐酸的石油压裂支撑剂及其制造方法技术

本发明专利技术提供一种耐酸的石油压裂支撑剂及其制造方法，所述耐酸的石油压裂支撑剂是由以下质量百分比组分制备而成：铝矾土60～80%，抛光砖废渣10～30%，铁矿渣5～15%，氧化锆0～5%，铝溶胶或磷酸铝凝胶1.5～6%，钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物0.5～5%，粘接剂0.05～0.1%。和现有技术相比，本发明专利技术提供的耐酸的石油压裂支撑剂除了可以大量消耗抛光砖废渣和铁矿渣，缓解环境压力外，还具有特别好的耐酸性，酸溶解度≤3%，可以适用于复杂地质条件区域石油开采。

【技术实现步骤摘要】
一种耐酸的石油压裂支撑剂及其制造方法
本专利技术涉及一种石油压裂支撑剂及其制造方法，更具体地，涉及一种利用抛光砖废渣、铁矿渣生产的耐酸石油压裂支撑剂及其制造方法。
技术介绍
石油支撑剂又叫石油压裂支撑剂。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。石油支撑剂的性能要求：1、支撑剂要有足够的抗压强度和抗磨损能力，能耐受注入时的强大压力和摩擦力，并有效地支撑人工裂缝。2、支撑剂颗粒相对密度要低，便于泵入井下。3、支撑剂颗粒在温度为200摄氏度的条件下，与压裂液及储层流体不发生化学作用，酸溶解度最大允许值应小于7%。支撑剂的好坏对最后的压裂效果具有重大影响。天然支撑剂主要是石英砂，而人造支撑剂主要是烧结的陶粒，它们是目前支撑剂的两大类。由于深层低渗透的油气层的埋藏较深，温度和闭合压力都很高，因此不能使用天然石英砂支撑剂，而是采用陶粒支撑剂。荷南的普拉德研究与开发有限公司制备出了一种视密度在1.7g/cm3～2.75g/cm3之间的支撑剂。以Al2O3颗粒及粘土或铝矾土中的任意一种或两种为主要原料，以部分烧结助剂为辅料所制得的陶粒支撑剂是目前世界上性能最好的陶粒支撑剂，是由美国Carbo公司生产的。攀枝花环业冶金渣开发有限责任公司的刘云等以工业废弃高铝质耐火砖和熟高岭土为主要原料研制出了一种高强度的陶粒支撑剂。宜兴东方石油支撑剂有限公司的研究人员以铝矾土为主要原料，锰粉和ZrO2作为添加剂研制了一种高强度压裂支撑剂，其在86MPa下的破碎率小于5％。一种高钛型石油压裂支撑剂被高海利等研制出来，它的主要原料为高钛型高炉渣，铝矾土生料及攀枝花本地的二滩轻烧铝矾土，当然还要添加一定的辅助原料。一种高强度耐酸支撑剂被蔡宝中等研制出来，由于它在强酸性、高闭合应力及高温的恶劣条件下仍能保持较高的导流能力，因此其可满足塔河油田压裂与酸化复合改造的要求。接金利等也制备了适用于深井的陶粒支撑剂。郭强采用喷雾制粒的湿法工艺连续化生产出了能在石油和天然气的开采中所应用的支撑剂。它也是以铝矾土为主要原料，以复合烧结助剂和外加剂作为辅料所制得的。一种耐酸性能良好的陶粒支撑剂被桂林工学院的田小让等人研制成功，它是以熟铝矾土或耐火材料废料为主要原料，添加钡的化合物或毒重石为辅料经过盘式造粒成球和在1300℃～1400℃烧结l～3h，冷却后得到的。另外以赤泥为主要原料，钡盐为辅料的耐酸性能良好的支撑剂也被报道过。申请公布号为CN103194207A的国内专利技术专利申请文献中公开了一种以废陶瓷、钾长石、铝矾土为原料生产的石油压裂支撑剂，在1100℃～1150℃条件下烧制4～8小时制备而成。目前，陶粒石油压裂支撑剂的烧成能耗较高，而且研究主要集中在提高陶粒支撑剂的强度方面，但却忽视了石油压裂支撑剂在应用中容易产生较短的支撑带，堆积在裂缝的端口处，对导流极其不利。因此，研制开发低密度中强度或高强度烧结陶粒将是未来重要的发展方向。抛光砖废渣是在抛光砖生产过程中抛光机对砖坯抛磨过程产生的废料，其通常是随着污水进入污水池沉淀，然后通过压滤制成泥饼。因其中含有碳化硅等高温烧成发泡组分，很难大量回用作为陶瓷生产原料。目前虽然公开了一些利用其高温烧成会发泡的特性生产轻质保温材料的报道，但因与加气混凝土砌块比较不具备成本优势，因此应用较少。本段说明作为
技术介绍
，但不应被认为是现有技术。利用抛光砖废渣和铁矿渣作为原料生产石油压裂支撑剂能大量消耗抛光砖废渣和铁矿渣这两种废料，减轻环境压力，而且制造方法简单，能耗低，所生产的石油压裂支撑剂具有中低密度高强度，可以有效解决支撑剂在使用过程中容易在裂缝端口堆积问题，提高导流能力。但因为抛光砖废渣中含有的碳化硅在煅烧过程中会分解，可能形成一些气孔，这些气孔有利于降低压裂支撑剂的密度，但也使得其耐酸性能受到一定影响，酸溶解度约为3～10%，耐酸性能一般，因此不适用于复杂地形地貌区域的使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种利用抛光砖废渣和铁矿渣生产石油压裂支撑剂技术，此技术能大量消耗抛光砖废渣和铁矿渣这两种废料，减轻环境压力，而且制造方法简单，能耗低，所生产的石油压裂支撑剂具有中低密度高强度，可以有效解决支撑剂在使用过程中容易在裂缝端口堆积问题，提高导流能力；更重要地，此种石油压裂支撑剂具有特别好的耐酸性，可以适用于复杂地质条件区域的石油开采。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一种耐酸的石油压裂支撑剂，其是由以下质量百分比组分制备而成：铝矾土60～80%，抛光砖废渣10～30%，铁矿渣5～15%，氧化锆0～5%，铝溶胶或磷酸铝凝胶1.5～6%，钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物0.5～5%，粘接剂0.05～0.1%。粘接剂可以选择聚乙烯醇、羧甲基纤维素等。在煅烧过程中，氧化锆作为添加剂可以对氧化铝进行增韧，极大地提高了支撑剂的抗压强度。铝溶胶或磷酸铝凝胶在煅烧前可以提高粉粒的强度，在煅烧过程中可以加速晶相形成，降低煅烧能耗。对于铝矾土优选为氧化铝含量＞65%的优质铝矾土，而铁矿渣优选为钛钒铁矿渣，因为钛钒铁矿渣中矿化剂含量丰富，能减少煅烧时间，添加的钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物能与铁矿渣中的矿化剂形成耐酸的物象能形成一层耐酸膜，另外，钡、钛、镧系稀土化合物和铝矾土分解出来的氧化铝结合生成诸如铝酸钡或钡长石等耐酸物质也能起到很好的耐酸作用。避免因抛光砖废渣中碳化硅在煅烧时形成的气孔造成石油压裂支撑剂耐酸性能较差的问题。进一步地，上述钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物为碳酸钡、氧化钡、氧化钛、镧系稀土氧化物、镧系稀土盐中的一种或多种组合。优选地，为了提高导流能力，在上述耐酸的石油压裂支撑剂表面包覆有一层树脂。树脂可以为酚醛树脂或环氧树脂；树脂层的厚度为10μm～15μm。本专利技术还提供上述耐酸的石油压裂支撑剂的制造方法，其包括如下步骤：步骤1）称料混合：按照质量百分比组分为：铝矾土60%～80%，抛光砖废渣10%～30%，铁矿渣5%～15%，氧化锆0～5%，铝溶胶或磷酸铝凝胶1.5%～6%，钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物0.5～5%，粘接剂0.05%～0.1%称取原料，然后进行混合、造粒，形成颗粒状粉料；步骤2）煅烧：将步骤1）制得的颗粒状粉料在1100℃～1180℃下煅烧1～3小时得到耐酸的石油压裂支撑剂。煅烧工序在生产中以使用回转窑为主，实验室可以采用电炉、小型梭式窑炉等。因此煅烧所使用的窑炉无特殊限制，以回转窑最佳。进一步地，在上述方法中钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物为碳酸钡、氧化钡、氧化钛、镧系稀土氧化物、镧系稀土盐中的一种或多种组合。进一步地，在上述方法中，步骤1）制得的颗粒状粉料的粒径为20目～60目（850～250μm）。进一步地，在上述方法中，步骤1）中所述混合为采用湿法球磨的方式制成混合浆料；所述造粒为将湿法球磨制成的浆料在喷雾干燥塔中干燥后通过造粒机造粒，然后进行筛分，得到粒径为20～60目的粉料。进一步地，在上述方法中，在步骤2）后还包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耐酸的石油压裂支撑剂，其是由以下质量百分比组分制备而成：铝矾土60～80%，抛光砖废渣10～30%，铁矿渣5～15%，氧化锆0～5%，铝溶胶或磷酸铝凝胶1.5～6%，钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物0.5～5%，粘接剂0.05～0.1%。

【技术特征摘要】
1.一种耐酸的石油压裂支撑剂，其是由以下质量百分比组分制备而成：铝矾土64%，抛光砖废渣10%，铁矿渣15%，氧化锆3.9%，铝溶胶或磷酸铝凝胶6%，钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物1%，粘接剂0.1%。2.如权利要求1所述的耐酸的石油压裂支撑剂，其特征在于，所述钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物为碳酸钡、氧化钡、氧化钛、镧系稀土氧化物、镧系稀土盐中的一种或多种组合。3.如权利要求1或2所述的耐酸的石油压裂支撑剂，其特征在于，所述耐酸的石油压裂支撑剂表面包覆有一层树脂。4.如权利要求3所述的石油压裂支撑剂，其特征在于，所述树脂的厚度为10μm～15μm，所述树脂为酚醛树脂或环氧树脂。5.一种耐酸的石油压裂支撑剂的制造方法，其包括如下步骤：步骤1）称料混合：按照质量百分比组分为：铝矾土64%，抛光砖废渣10%，铁矿渣15%，氧化锆3.9%，铝溶胶或磷酸铝凝胶6%，钡、钛、镧系稀土中一种或多种的矿物1%，粘接剂0.1%称取原料，然后进行混合、造粒，形成颗粒状粉料；步骤...

【专利技术属性】
技术研发人员：金国庭，周燕，徐瑜，曾权，
申请(专利权)人：佛山市东鹏陶瓷有限公司，广东东鹏控股股份有限公司，清远纳福娜陶瓷有限公司，广东东鹏陶瓷股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44