一種利用油頁巖灰渣制備的石油壓裂支撐劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于油氣田用化工產(chǎn)品的制備技術領域，設及一種利用油頁巖灰渣制備的 低密度高強度石油壓裂支撐劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 石油壓裂支撐劑是石油、天然氣和頁巖氣低滲透油氣井開采壓裂施工的重要填充 介質(zhì)，其性質(zhì)直接影響了整個油井的增產(chǎn)能力。在油氣井中注入石油壓裂支撐劑不僅可W 提高油氣層的滲透能力，增加油氣產(chǎn)量，而且還能延長油氣井使用年限。所W，對于油田增 產(chǎn)而言，研究高性能石油壓裂支撐劑是很有必要的。現(xiàn)有技術中，傳統(tǒng)的石油壓裂支撐劑主 要W純剛玉相為支撐骨架，玻璃相起粘結作用，運使石油壓裂支撐劑具有很好的強度和優(yōu) 良的耐腐蝕能力，但由于傳統(tǒng)石油壓裂支撐劑內(nèi)的莫來石含量較低，致使其產(chǎn)品相應還存 在有強度低、破碎率較高的不足，而且其體積密度和視密度也相對較大。
[0003] 油頁巖灰渣是置于馬弗爐中的油頁巖在800°C下恒溫2小時所得的殘留物（即油 頁巖經(jīng)干饋或燃燒后產(chǎn)生的廢渣，含有多種可溶性礦物質(zhì)）。長期W來，油頁巖在提煉頁巖 油后，其廢棄物油頁巖灰渣的堆積量巨大，需要占用大量±地，同時，還會對周圍居民身體 健康造成嚴重危害。油頁巖灰渣的污染性主要源于其中含有的大量重金屬元素，經(jīng)過雨水 淋溶或擴散后運些元素會嚴重污染周圍的±地、水源，從而破壞了 ±壤的生產(chǎn)能力，進而破 壞了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)并危害居民健康。但研究也表明，油頁巖灰渣有一定的顆粒度、多孔，含有大 量的礦物成分，其主要成分中Si〇2占60 %左右，A12〇3占20 %左右，其它化2〇3、Mg〇、CaO、S〇3 等占20 %左右。油頁巖灰渣經(jīng)過干饋般燒之后，結構變得異常疏松，具有較大的燒失量和較 輕的密度，并具有很好的活性。近年來，隨著國家對環(huán)境保護工作的日益重視，政府部口對 企業(yè)的環(huán)保工作也有明確的要求，在此背景下，有關生產(chǎn)企業(yè)中如何提高油頁巖灰渣的利 用率，減少環(huán)境污染，進而達到提高企業(yè)經(jīng)濟效益和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的目的，已成為迄今眾多 能源生產(chǎn)企業(yè)致力研究的主要技術課題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于對提供一種利用油頁巖灰渣制備的石油壓裂支撐劑，該壓裂支 撐劑產(chǎn)品克服了現(xiàn)有技術存在的不足，具有強度高、破碎率低且體積密度和視密度均較小 的優(yōu)點。
[0005] 本發(fā)明的另一個目的是提供一種用于制備該壓裂支撐劑的方法。
[0006] 本發(fā)明的技術方案如下所述。
[0007] -種利用油頁巖灰渣制備的石油壓裂支撐劑，其特征在于由W下質(zhì)量百分比的物 質(zhì)組份組成：
[0008] 油頁若灰渣 10~:3日％， 油頁巖半焦 1-1?.
[0009] 觀出 i~瓣:， 獵楓止 4日~7日％， 儘粉 1~5%， 氧化鐵訂i化） 1~4%， 碳酸頓巧aC〇3) 1~3號， 白云石 1~5%。
[0010] 其中，所述的油頁巖灰渣是置于馬弗爐中的油頁巖在800°C下恒溫2小時所得的 殘留物，所述的油頁巖半焦為油頁巖經(jīng)低溫（約500°C)干饋后的固體產(chǎn)物，所述的侶抓± 為未經(jīng)燃燒的生侶抓±。
[0011] 上述利用油頁巖灰渣制備的石油壓裂支撐劑中，油頁巖半焦、粘±、儘粉、氧化鐵、 碳酸領及白云石為輔助添加劑，其中油頁巖半焦及粘±主要起粘結作用，儘粉起助烙作用， 碳酸領及白云石起增強石油壓裂支撐劑強度的作用。
[0012] 用于制備運種石油壓裂支撐劑的方法包括下述的工藝步驟：
[0013] 1)原料預處理：將油頁巖灰渣、油頁巖半焦和侶抓±進行粉碎處理；
[0014] 2)混合：將粉碎的油頁巖灰渣、油頁巖半焦、侶抓±和粘±、儘粉、氧化鐵、碳酸領 及及白云石混合，用球磨機將混合物料研細，過400目篩；
[0015] 3)成球：使用盤式造粒機進行造粒，就混合料細分攬拌制成0. 45~0. 9mm的球 粒，球粒的含水率為40%~55% ;
[001引 4)干燥：將球粒在200~300°C環(huán)境內(nèi)烘干1~化，使其干燥；
[0017]W般燒：將干燥后的球粒送入到回轉(zhuǎn)害進行燒結，燒結溫度為1100~1130。燒 結時間為1~化；
[0018] 6)冷卻：采用水冷或風冷的方式對燒結后的球粒進行冷卻，之后用標準篩對冷卻 球粒進行篩分后得到成品。
[0019] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明采用油頁巖灰渣、侶抓±、油頁巖半焦、粘±、氧化鐵、碳 酸領、儘粉及白云石按照特定比例進行組合后，通過制粉、成球及燒成工藝制成石油壓裂支 撐劑，本發(fā)明通過添加油頁巖灰渣，可增加石油壓裂支撐劑的莫來石含量，從而使石油壓裂 支撐劑整體結構的強度更好，破碎率更低，此外油頁巖灰渣中存在的有機質(zhì)及氧化鐵成分 可更快地將碳質(zhì)成分氧化，更容易形成均勻的閉合氣孔，從而使石油壓裂支撐劑的體積密 度和視密度更小。該支撐劑經(jīng)過檢測得知，產(chǎn)品的體積密度是1. 3~1. 7g/cm3,視密度是 2. 4~2. 7g/cm3,在閉合壓力為52MI^時，破碎率為3%~9%。綜上所述，本發(fā)明利用油頁 巖灰渣及侶抓±等作為原料，具有原料來源廣泛、制備方法工藝簡單、易操作、經(jīng)濟環(huán)保、生 產(chǎn)成本低等特點，它不僅可w減少油頁巖灰渣堆積對大量±地的占用，減輕其對環(huán)境、生態(tài)W及人類健康的嚴重威脅，并解決了W往頁巖氣開采中存在的石油和天然氣井淺井壓裂施 工中壓裂支撐體積密度和視密度大、施工費用高等問題，提高了對油頁巖灰渣的利用價值， 使油頁巖灰渣變廢為寶，非常適宜于工業(yè)化生產(chǎn)。
【具體實施方式】
[0020] 實施例1
[0021] 一種利用油頁巖灰渣制備的石油壓裂支撐劑，由W下質(zhì)量百分比的物質(zhì)原料組 成：
[0022] 油頁巖灰渣 30%, 油頁巖半焦 4%， 牆上 1%， 黯狐止 煎％， 儘粉 2%， 氧化鐵燈地） 2%， 碳酸領巧aC〇3) 1豁， 白云石 1%。
[0023]該石油壓裂支撐劑的制備方法包括下述步驟：
[0024] 1)原料預處理：將油頁巖灰渣及油頁巖半焦和侶抓±進行粉碎處理；
[00巧]2)混合：將粉碎好的油頁巖灰渣、油頁巖半焦、侶抓±與粘±、儘粉、氧化鐵、碳酸 領及白云石混合，用球磨機將混合物料研細，過400目篩；
[0026] 3)成球：使用盤式造粒機進行造粒，就混合料細分攬拌制成0. 45~0. 9mm的球 粒，球粒的含水率為40%~55% ;
[0027] 4)干燥：將球粒在200°C環(huán)境內(nèi)烘干比，使其干燥；
[002引W般燒：將干燥后的球粒送入到回轉(zhuǎn)害進行燒結，燒結溫度為1100°C，燒結時間 為化；
[0029] 6)冷卻：采用風冷方式對燒結后的球粒進行冷卻，之后用標準篩對冷卻球粒進行 篩分后得到成品，代號樣品1。
[0030]為了證明本發(fā)明產(chǎn)品的有益效果，本發(fā)明設計人參照《壓裂支撐劑性能指標及測 試推薦方法》實驗條件的要求，對樣品1的壓裂支撐性能進行了檢測。該支撐劑經(jīng)過檢測 得知，產(chǎn)品的體積密度是1. 62g/cm3,視密度是2. 56g/cm3 ;閉合壓力為52MPa時，破碎率為 8. 2%,達到國豕柄;準。
[00引]實施例2
[0032] 一種利用油頁巖灰渣制備的石油壓裂支撐劑，由W下質(zhì)量百分比的物質(zhì)原料組 成：
[0033] 油巧巖灰渣 35%, 油頁巖半焦 5%， 鞭主.