一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，包括：（1）将含有有机物的城市污泥磨粉，然后造粒、干燥，得到内核前驱体。（2）将黏土与废铁粉混合均匀，然后加水搅拌均匀，得到内包覆层浆液。（3）将黏土与水混合后搅拌均匀，得到外包覆层浆液。（4）将所述内核前驱体浸入内包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出内核前驱体干燥，完成后将得到的颗粒再次浸入外包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出颗粒物干燥，完成后将颗粒物摆放均匀，然后进行煅烧，完成后即得陶粒压裂支撑剂。本发明专利技术的核壳式压裂支撑剂不仅密度小，而且具有良好的抗压性能，实现了在降低压裂支撑剂的密度的同时保持其良好的抗压能力的目的。的。

【技术实现步骤摘要】
一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法


[0001]本专利技术涉及压裂支撑剂
，尤其涉及一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法。

技术介绍

[0002]压裂支撑剂主要用于深井，高压油气层的压裂改造，通过高压携带液将压裂支撑剂打入压裂的岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。实践证明，加入压裂支撑剂后的压裂可提高产量30%以上，有效提高了油气采集的效率。
[0003]传统压裂支撑剂的主要原料为铝矾土，经破碎细磨成微粉后和添加剂复配后在高温下进行烧结，烧结后主晶相通常为刚玉相，其密度较高，导致支撑剂的密度较高，影响后续利用携带液将其携带至岩层中。但压裂支撑剂的密度也不宜过低，否则容易导致压裂支撑剂的抗压强度无法满足需求。
[0004]为了克服上述问题，一些研究通过采用复合原料制备低密度的压裂支撑剂并取得了一定的成效，但这些技术普遍存在工艺复杂、采用的原料成本高，不适宜大规模生产等方面的问题，更重要的是并没有很好地在降低压裂支撑剂的密度的同时保持其良好的抗压能力，导致压裂支撑剂的综合性能不佳。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术提供一种用于油气采集的陶粒压裂支撑剂及其制备方法，该压裂支撑剂采用核壳式结构，不仅保证了较小的密度，同时还具有良好的抗压能力，证据表现出了优良的综合性能。
[0006]为实现上述专利技术目的，本专利技术公开了以下的技术方案：一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将含有有机物的城市污泥磨粉，然后造粒、干燥，得到内核前驱体。
[0007]（2）将黏土与废铁粉混合均匀，然后加水搅拌均匀，得到内包覆层浆液。
[0008]（3）将黏土与水混合后搅拌均匀，得到外包覆层浆液。
[0009]（4）将所述内核前驱体浸入内包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出内核前驱体干燥，完成后将得到的颗粒再次浸入外包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出颗粒物干燥，完成后将颗粒物摆放均匀，然后进行煅烧，完成后即得陶粒压裂支撑剂。
[0010]进一步地，步骤（1）中，所述造粒后的污泥颗粒的含水率控制在35~40%之间。
[0011]进一步地，步骤（1）中，所述干燥温度为120~150℃，干燥时间为1.5~3小时，通过在高温下长时间干燥，可以去除城市污泥颗粒中的有机物成分，使得到的内核前驱体成为低密度的多孔结构。
[0012]进一步地，步骤（1）中，所述内核前驱体的直径控制在0.5~0.8mm之间。
[0013]进一步地，步骤（2）中，所述黏土与废铁粉的比例为1重量份：0.3~0.5重量份。含有
高含量铁粉的内包覆层经过高温烧结后，可以形成铁质化的陶瓷内包覆层，为压裂支撑剂提供良好的抗压能力。
[0014]进一步地，步骤（2）中，所述内包覆层浆液的含固率保持在18~22%之间，以便更好地在内核前驱体表面进行挂浆。
[0015]进一步地，步骤（3）中，所述外包覆层浆液的含固率保持在15~20%之间，以便更好地在内核前驱体表面的内包覆层表面上进行挂浆。
[0016]进一步地，步骤（4）中，所述干燥温度为80~90℃，干燥时间为50~80min。
[0017]进一步地，步骤（4）中，所述煅烧温度为1350~1420℃，煅烧时间为1~2小时，通过对内核前驱体、内包覆层和外包覆层在高温下进行煅烧，形成陶粒压裂支撑剂，同时所述内包覆层在高温下铁质化，使内包覆层具有良好的抗压能力。
[0018]进一步地，步骤（4）中，所述陶粒压裂支撑剂的内包覆层厚度为0.3~0.5mm，外包覆层厚度为0.1~0.2mm。
[0019]现有技术相比，本专利技术取得的有益效果包括：本专利技术的核壳式压裂支撑剂不仅密度小，而且具有良好的抗压性能，实现了在降低压裂支撑剂的密度的同时保持其良好的抗压能力的目的，其主要原因是：首先本专利技术利用城市污泥含有大量有机物成分的特点，将其作为压裂支撑剂的内核，经过后续的高温长时间加热后使内核中的有机物成分充分挥发、燃烧，从而使内核成为多孔结构，其可以有效降低压裂支撑剂整体的密度。同时，以城市污泥为原料还具有成本低、原料易获得，实现了城市污泥资源化利用的技术优势。
[0020]进一步地，本专利技术以黏土和废铁粉为原料，在所述内核表面制备了一层高含量铁粉的内包覆层，将其经过高温煅烧后形成铁质化的陶瓷内包覆层，其可以为压裂支撑剂提供优异的抗压能力，这是由于这种内包覆层除了黏土在高温下形成了具有高抗压性能的陶瓷层之外，所述废铁粉在高温下与黏土融为一体，使得内包覆层铁质化，进一步增强了内包覆层的抗压能力，同时将废铁粉仅分布在内包覆层中还可以起到集中该原料的目的，因为相对于将废铁粉分散在整个压裂支撑剂中，将废铁粉仅分布在内包覆层中更有助于提高压裂支撑剂的抗压能力。
[0021]进一步地，本专利技术在内包覆层的表面还包覆了一层外包覆层，其经过高温煅烧后形成陶瓷化的外包覆层，不仅具有良好的抗压性能，而且能够起到保护内包覆层被腐蚀的作用，提高压裂支撑剂的寿命，同时，所述外包覆层的成分与内包覆层之间具有良好的延续性，可以增加两者之间的结合力，降低外包覆层的脱落。
具体实施方式
[0022]应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本专利技术提供进一步的说明。现通过具体实施对本专利技术进一步说明。
[0023]下列实施例中，所述城市污泥为来自某城市的污水处理厂。经检测，该污泥含有质量分数为43.8%的有机质。
[0024]实施例1一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将所述城市污泥干燥后磨粉，然后过400目筛网，将得到的污泥粉置于造粒机
中造粒，同时喷射雾化水气使污泥粉形成球状颗粒，其平均含水率为36%；将该颗粒在140℃干燥2小时，制备成平均直径约0.6mm的内核前驱体，备用。
[0025]（2）将黏土粉与废铁粉分别过400目筛网，然后将筛分得到的黏土粉和废铁粉按照1重量份：0.35重量份的比例混合后机械搅拌30min使两者混合均匀，然后在得到的混合粉末中加入清水并不断搅拌，得到含固率为18%的内包覆层浆液，备用。
[0026]（3）在过400目筛网得到的黏土粉末中加入清水并不断搅拌，得到含固率为16%的外包覆层浆液，备用。
[0027]（4）将所述内核前驱体浸入内步骤（2）的包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出内核前驱体在90℃干燥60min，完成后将得到的颗粒再次浸入步骤（3）的外包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出颗粒物在80℃干燥50min干燥，完成后将颗粒物摆放均匀，然后在1400℃煅烧2小时，完成后随炉冷却至室温，即得内包覆层平均厚度为0.43mm，外包覆层平均厚度为0.2mm的核壳式陶粒压裂支撑剂。
[0028]实施例2一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，包括如下步骤：（1）将所述城市污泥干燥后磨粉本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）将含有有机物的城市污泥磨粉，然后造粒、干燥，得到内核前驱体；（2）将黏土与废铁粉混合均匀，然后加水搅拌均匀，得到内包覆层浆液；（3）将黏土与水混合后搅拌均匀，得到外包覆层浆液；（4）将所述内核前驱体浸入内包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出内核前驱体干燥，完成后将得到的颗粒再次浸入外包覆层浆液中使其外表面均匀挂浆，然后取出颗粒物干燥，完成后将颗粒物摆放均匀，然后进行煅烧，完成后即得陶粒压裂支撑剂。2.根据权利要求1所述的用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述造粒后的污泥颗粒的含水率为35~40%。3.根据权利要求1所述的用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述干燥温度为120~150℃，干燥时间为1.5~3小时。4.根据权利要求1所述的用于油气采集的核壳式陶粒压裂支撑剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述内核前驱体的直径控制在0.5~0.8mm之间。5.根据权利要求1所述的用于油气采集...

【专利技术属性】
技术研发人员：马超，张华辉，王鹏，徐龙，袁在涛，王清，于波，黄宗魁，张晓蕾，
申请(专利权)人：胜利油田方圆陶业有限公司，
类型：发明
国别省市：