一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术为一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法。一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，所述的压裂支撑剂含有：88‑92％电厂废固、6‑8％粘合剂和2.5‑3.5％添加剂；其中，所述的电厂废固采用SiO

【技术实现步骤摘要】
一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法
本专利技术属于油田开发
，具体涉及一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法。
技术介绍
随着我国油气开发力度的不断加大，尤其是对页岩油、气等超低渗透油气储层的开发利用，在投产前采用压裂完井已成为主要的工艺技术手段。其中，压裂支撑剂产品已成为油气开发过程中不可或缺的重要资源。近年国内需求量逐渐增大，已超过600万吨。传统支撑剂主要以石英砂与陶粒砂为主。陶粒支撑剂是利用稀缺的高铝矿石作为原料生产而成。我国铝矿石资源日渐枯竭，为满足国内需求每年需要大量进口，高铝支撑剂生产成本高昂。随着国家环境保护要求日趋严格，身处高能耗、高污染的陶粒支撑剂行业更是举步维艰。陶粒支撑剂产能不足、成本高昂，导致石油开发企业面临巨大的开发成本，不得已重新大规模使用低端的压裂用石英砂(抗压强度28、35MPa)作为陶粒支撑(抗压强度52、69、86MPa)替代产品。石英砂虽然产储量大，成本低，但其抗压强度等级低，应用条件局限性大；同时其开发、加工过程对地表环境影响较大、水资源消耗大、环境影响严重，综合评述并不是一种理想的压裂支撑剂。新疆地区火电厂众多，这些电厂在生产过程中产生的粉煤灰、炉渣等高硅含量固废产出量巨大，利用途径较少，只能大量堆积在排灰场，这些固废逐年累积对环境影响严重。有鉴于此，本专利技术提出一种新的压裂支撑剂，以电厂废固为原料，替代了以传统高铝矿石作为压裂支撑剂生产原料，解决了支撑剂行业生产原料日益枯竭难题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，实现了压裂支撑剂生产原料由传统高铝矿石向高硅低铝固废替代，实现了行业技术的革新与突破，在解决支撑剂行业生产原料日益枯竭难题的同时，为西部火电厂固废的循环利用探索了一条新出路。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，所述的压裂支撑剂含有：88-92份电厂废固、6-8份粘合剂和2.5-3.5份添加剂；其中，所述的电厂废固采用SiO2含量70％以上的粉煤灰、炉渣。进一步地，所述的压裂支撑剂含有：90份电厂废固、7份粘土粘合剂和3份添加剂。进一步地，所述的粘合剂为粘土矿。进一步地，所述的添加剂为金属氧化物含量超过50％的天然矿石；所述的金属氧化物为氧化锰、氧化钾、氧化镁以及氧化钙中的一种或多种。本专利技术的另一个目的在于提供上述压裂支撑剂的制备方法，利用电厂固废替代传统铝矿石生产油气田压裂用支撑剂，工艺简单，制成以高强度的莫来石及微晶混合结构晶相为主的压裂支撑剂。为了实现上述目的，所采用的技术方案为：上述的压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：将电厂废固和添加剂混合后，在900-1000℃下轻烧后，加入粘合剂，研磨，得混合粉料；将所述的混合粉料通过制粒机制成球状，筛分后，得半成品颗粒；将所述的半成品颗粒热风烘干后，送入回转窑进行烘培，再冷却，得所述的压裂支撑剂。进一步地，所述的混合粉料的尺寸小于19um；所述的半成品颗粒的粒径为0.106-0.9mm。进一步地，所述的轻烧温度为940℃；所述的热风烘干温度为120-130℃。进一步地，所述的烘培温度为1250±20℃，时间为2-2.5h。再进一步地，所述的回转窑在4h内升温至1250±20℃。再进一步地，所述的回转窑的窑速为5-7min/圈。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：本专利技术的技术方案基于传统长石陶瓷工艺的基础，通过改变原料配比，控制铝硅比及钙、镁、钾、锰、钠等元素的加入量，调整晶相的结晶环境；通过控制烧窑炉环境，在1250℃左右的温窑炉环境下，利用低窑速焙烧法烧制而成，达到改变材料强度等相应机械性能的目的，从而得到理想的高强度微晶砂的支撑剂产品。本专利技术所述的一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，各项指标均满足行业标准要求，且原料供应充足、生产成本低(低于陶粒砂，略高于石英砂)能实现大规模产业化生产，其产品具有密度低、酸溶度低、水浸影响度低、表面光洁度高(釉质)、导流能力好等优点，能很好的满足油田开发生产需要，将是一种较理想的支撑剂替代产品。附图说明图1为实施例1的工艺流程图；图2为实施例4中在1150、1250、1350℃烘培条件下获得的压裂支撑剂的SE(M)图；图中，从左至右分别为1150、1250、1350℃；图3为实施例4中在1150、1250、1350℃烘培条件下获得的压裂支撑剂的XRD图。具体实施方式为了进一步阐述本专利技术一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法，达到预期专利技术目的，以下结合较佳实施例，对依据本专利技术提出的一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构或特点可由任何合适形式组合。下面将结合具体的实施例，对本专利技术一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂及其制备方法做进一步的详细介绍：本专利技术中未详细提及的原料和方法采用的均为本领域常规的原料和方法。传统钒土产品一般采用刚玉相+莫来石为主晶相，少量玻璃相，配料成分点一般位于钙铝硅系相图的刚玉莫来石配料区域。而电厂固废具有氧化铝含量偏低，二氧化硅含量偏高的特点，产品设计采用的基础理论属于液相烧结，生成莫来石相+玻璃相为主晶相，刚玉、尖晶石等其他晶相含量极少。配料点位于钾铝硅系三元相图的强化长石瓷区域，此区域产品特点就是液相烧结，产成品属于低密度范围。本专利技术从成分及工艺着手，具体技术方案为：一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，所述的压裂支撑剂含有：88-92份电厂废固、6-8份粘合剂和2.5-3.5份添加剂；其中，所述的电厂废固采用新疆地区SiO2含量70％以上的粉煤灰、炉渣。优选地，所述的压裂支撑剂含有：90份电厂废固、7份粘土粘合剂和3份添加剂。优选地，所述的粘合剂为粘土矿。该粘土矿与制备陶瓷时采用的粘土矿相同。优选地，所述的添加剂为金属氧化物含量超过50％的天然矿石；所述的金属氧化物为氧化锰、氧化钾、氧化镁以及氧化钙中的一种或多种。采用含有金属氧化物的天然矿石，可以保证在烧结过程中熔化，变为液相。本专利技术中添加剂作为固液烧结助溶添加剂，通过调控添加添加剂的用量，增加烧结的固液传质，提高致密化以及烧结强度；同时还可以调节晶相。上述的压裂支撑剂的制备方法，包括以下步骤：将电厂废固和添加剂混合后，在900-1000℃下轻烧后，加入粘合剂，研磨，得混合粉料。将所述的混合粉料通过制粒机制成球状，筛分后，得半成品颗粒。将所述的半成品颗粒热风烘干后，送入回转窑进行烘培，再冷却，得所述的压裂支撑剂。优选地，所述的混合粉料的尺寸小于19um，可以保证原料可以充分混匀。所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，其特征在于，所述的压裂支撑剂含有：88-92份电厂废固、6-8份粘合剂和2.5-3.5份添加剂；/n其中，所述的电厂废固采用SiO

【技术特征摘要】
1.一种以电厂废固为原料的压裂支撑剂，其特征在于，所述的压裂支撑剂含有：88-92份电厂废固、6-8份粘合剂和2.5-3.5份添加剂；
其中，所述的电厂废固采用SiO2含量70％以上的粉煤灰、炉渣。


2.根据权利要求1所述的压裂支撑剂，其特征在于，所述的压裂支撑剂含有：90份电厂废固、7份粘土粘合剂和3份添加剂。


3.根据权利要求1所述的压裂支撑剂，其特征在于，
所述的粘合剂为粘土矿。


4.根据权利要求1所述的压裂支撑剂，其特征在于，
所述的添加剂为金属氧化物含量超过50％的天然矿石；
所述的金属氧化物为氧化锰、氧化钾、氧化镁以及氧化钙中的一种或多种。


5.权利要求1所述的压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将电厂废固和添加剂混合后，在900-1000℃下轻烧后，加入粘合剂，研磨，得混合粉料；

【专利技术属性】
技术研发人员：李潇然，丁家磊，许元科，李黎明，
申请(专利权)人：新疆瑞克沃新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：新疆;65