CN103320115A

CN103320115A - 一种由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法

Info

Publication number: CN103320115A
Application number: CN2013102524223A
Authority: CN
Inventors: 于站良; 谢刚; 陈家辉; 和晓才; 李怀仁; 徐亚飞; 谢天鉴; 许娜; 施辉献; 梁智; 李永刚
Original assignee: Kunming Metallurgical Research Institute
Current assignee: Kunming Metallurgical Research Institute
Priority date: 2013-06-24
Filing date: 2013-06-24
Publication date: 2013-09-25
Anticipated expiration: 2033-06-24
Also published as: CN103320115B

Abstract

本发明公开了一种由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，包括粉碎、焙烧、磁选、配料、造粒、烧结、冷却步骤，具体包括：（A）将高铝粉煤灰破碎备用；（B）将经处理的物料投入气氛炉内进行焙烧；（C）对焙烧后的高铝粉煤灰进行磁选除铁；（D）磁选除铁后的高铝粉煤灰与各种辅料投入气流粉碎机内进行充分混合与粉碎，而后进入圆盘造粒机内进行造粒处理，得到生坯；（E）生坯进入回转窑内进行烧结，烧结后自然冷却，得到高强度的石油压裂支撑剂产品。本发明工艺简单，采用的原料大都为固体废弃物，价格低廉并且来源广泛，重点解决了粉煤灰固体废弃物资源再利用的问题，对环境友好，具有很好的经济效益和社会效益。

Description

一种由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法

技术领域

本发明属于固体废弃物资源综合利用技术领域，具体涉及一种由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法。

背景技术

石油压裂支撑剂是使深层岩石保持着裂开状态的支撑物，主要用于石油及天然气深井的开采。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，使含油岩层裂开，油气从裂缝处汇集而出。用支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，可以起到使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。

目前常用的石油压裂支撑剂有石英砂、陶粒以及各种树脂包覆的复合颗粒等。其中石英砂的价格最便宜，相对密度较低，但石英砂的强度低、球度差，从而降低了裂缝的导流能力，特别不适用于闭合压力高的深井。而采用树脂包覆石英砂的复合颗粒，球度有改善，耐腐蚀性可达到较高指标，即使内部的石英砂被压碎，外面包覆的树脂层可以包裹住碎块，保持裂缝的导流能力。但该产品保质期短，造价高。

随着我国经济社会的不断发展，每年需要进口大量的铝土矿以弥补国内铝土矿的不足。这导致以传统铝土矿作为原料的石油压裂支撑剂制备方法成本高居不下。另一方面，中国火力发电每年产生大量的粉煤灰，其中的一小部分用于建筑和水泥行业，剩余的粉煤灰需要用灰场堆积，占用大量的土地，并且污染环境。利用高铝粉煤灰作为原料制备的石油压裂支撑剂一方面能有效实现固体废弃物的资源综合利用，另一方面能够制备出高附加值的新材料产品，该产品的密度低，抗压强度大，能有效解决当前抗压强度不足以及倒流能力差的问题。为此，研制开发一种加工工艺简单，设备投资小，能耗小，成本低的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法。

本发明的目的是这样实现的，包括粉碎、焙烧、磁选、配料、造粒、烧结、冷却步骤，具体包括：

（A）将高铝粉煤灰破碎后备用；

（B）将经处理后的物料投入气氛炉内进行焙烧；

（C）对焙烧后的高铝粉煤灰进行磁选除铁；

（D）磁选除铁后的高铝粉煤灰与各种辅料投入气流粉碎机内进行充分混合与粉碎，而后进入圆盘造粒机内进行造粒处理，得到生坯；

（E）生坯进入回转窑内进行烧结，烧结后自然冷却，得到高强度的石油压裂支撑剂产品。

本发明工艺简单，采用的原料以及辅料绝大部分为固体废弃物，来源广泛生产成本低。利用还原焙烧、磁选除铁技术，解决了高铝粉煤灰和各种辅料固体废弃物资源的综合利用问题，对环境友好，具有很好的经济效益和社会效益。整个过程不产生废水及废弃物，绿色环境。通过试验研究挑选出性能优越的辅料，大大增加了支撑剂的各项性能，使其能运到实际生产的各个环境中。

附图说明

图1为本发明工艺流程图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换，均落入本发明保护范围。

本发明包括粉碎、焙烧、磁选、配料、造粒、烧结、冷却步骤，具体包括：

（A）将高铝粉煤灰破碎后备用；

（B）将经处理后的物料投入气氛炉内进行焙烧；

（C）对焙烧后的高铝粉煤灰进行磁选除铁；

所述的高铝粉煤灰的主要化学成分为：C: 5%～9%、Al₂O₃:25%～50%、SiO₂:10%～60%、Fe₂O₃:10%～25%、TiO₂:0.5%～2%。

所述的高铝粉煤灰粉破碎后的粒度为50-300目。

所述的焙烧温度为300~1000℃，焙烧时间为2～10h。

所述的磁选除铁时，磁选参数为0.1~2T；磁选后高铝粉煤灰中铁含量低于5%。

所述的各种辅料为粘土，硅铁冶炼产生的微硅粉，电解铝产生的铝灰，锰铁、钼铁冶炼产生的除尘灰、炉渣，以及钛白粉、碳酸镁、氧化镁、二氧化锆等物料。各辅料的重量约占样品总重量的5~20%。各辅料中，粘土：0.1~5%，微硅粉：0.1~50%；除尘灰及炉渣：0.1%~20%；钛白粉：0.1%~10%；碳酸镁及氧化镁：0.1%~10%；二氧化锆：0.1%~10%；铝灰：1%~40%。

所述的气流粉碎机出来后的物料的粒度为5~100μm。

所述的圆盘造粒机出来的生坯的粒度为0.2~1.0mm。

所述的回转窑的炉头的温度为1000~1500℃，炉尾的温度为500~1000℃，回转窑的转速为0.3~2 m/h。

实施例一

1）将高铝粉煤灰进行破碎，取500g粒度为50目~300目的高铝粉煤灰在气氛炉内进行焙烧，焙烧温度为350℃，时间5h。焙烧结束后物料进行磁选除铁，磁选参数为：1.8T。

2）除杂后的高铝粉煤灰与辅料按照比例进行混合，辅料的重量百分比为10%，辅料中粘土：4%；微硅粉：50%；除尘灰及炉渣：5%；钛白粉：5%；碳酸镁及氧化镁：4.5%；二氧化锆：0.5%；铝灰：36%。

3）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入圆盘造粒机内造粒，获得粒度0.2mm的小球粒生坯。

4）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头、炉尾的温度以及转速。焙烧结束后获得石油压裂支撑剂产品。经检测，产品各指标如下：抗压强度：≥40MPa；闭合压力：≥65MPa；酸溶解度：＜4.5%；粒径：550 mm；破碎率：＜3.5%；球度和圆度：≥0.8。

实施例二

1）将高铝粉煤灰进行破碎，取500g粒度为50目~300目的高铝粉煤灰在气氛炉内进行焙烧，焙烧温度为550℃，时间3h。焙烧结束后物料进行磁选除铁，磁选参数为：1.4T。

2）除杂后的高铝粉煤灰与辅料按照比例进行混合，辅料的重量百分比为15%，辅料中粘土：3%；微硅粉：40%；除尘灰及炉渣：10%；钛白粉：5%；碳酸镁及氧化镁：4.5%；二氧化锆：0.5%；铝灰：37%。

3）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入圆盘造粒机内造粒，获得粒度1.0mm的小球粒生坯。

4）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头、炉尾的温度以及转速。焙烧结束后获得石油压裂支撑剂产品。经检测，产品各指标如下：抗压强度：≥50MPa；闭合压力：≥65MPa；酸溶解度：＜4.0%；粒径：550 mm；破碎率：＜3.0%；球度和圆度：≥0.9。

实施例三

1）将高铝粉煤灰进行破碎，取500g粒度为50目~300目的高铝粉煤灰在气氛炉内进行焙烧，焙烧温度为850℃，时间2h。焙烧结束后物料进行磁选除铁，磁选参数为：0.8 T。

2）除杂后的高铝粉煤灰与辅料按照比例进行混合，辅料的重量百分比为15%，辅料中粘土：3%；微硅粉：40%；除尘灰及炉渣：15%；钛白粉：5%；碳酸镁及氧化镁：4.5%；二氧化锆：0.5%；铝灰：32%。

3）混合后的混合物料进入气流粉碎机内进行粉碎后，进入圆盘造粒机内造粒，获得粒度0.5mm的小球粒生坯。

4）小球粒生坯投入回转窑内，控制炉头、炉尾的温度以及转速。焙烧结束后获得石油压裂支撑剂产品。经检测，产品各指标如下：抗压强度：≥45MPa；闭合压力：≥65MPa；酸溶解度：＜4.2%；粒径：550 mm；破碎率：＜3.3%；球度和圆度：≥0.9。

Claims

1.一种由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于包括粉碎、焙烧、磁选、配料、造粒、烧结、冷却步骤，具体包括：

（A）将高铝粉煤灰破碎后备用；

（B）将经处理后的物料投入气氛炉内进行焙烧；

（C）对焙烧后的高铝粉煤灰进行磁选除铁；

2.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的高铝粉煤灰的主要化学成分为：C: 5%～9%、Al₂O₃:25%～50%、SiO₂:10%～60%、Fe₂O₃:10%～25%、TiO₂:0.5%～2%。

3.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的高铝粉煤灰粉破碎后的粒度为50-300目。

4.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的焙烧温度为300~1000℃，焙烧时间为2～10h。

5.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的磁选除铁时，磁选参数为0.1~2T；磁选后高铝粉煤灰中铁含量低于5%。

6.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的各种辅料为粘土，硅铁冶炼产生的微硅粉，电解铝产生的铝灰，锰铁、钼铁冶炼产生的除尘灰、炉渣，以及钛白粉、碳酸镁、氧化镁、二氧化锆等物料；各辅料的重量约占样品总重量的5~20%；各辅料中，粘土：0.1~5%，微硅粉：0.1~50%；除尘灰及炉渣：0.1%~20%；钛白粉：0.1%~10%；碳酸镁及氧化镁：0.1%~10%；二氧化锆：0.1%~10%；铝灰：1%~40%。

7.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的气流粉碎机出来后的物料的粒度为5~100μm。

8.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的圆盘造粒机出来的生坯的粒度为0.2~1.0mm。

9.根据权利要求1所述的由高铝粉煤灰制备石油压裂支撑剂的方法，其特征在于所述的回转窑的炉头的温度为1000~1500℃，炉尾的温度为500~1000℃，回转窑的转速为0.3~2 m/h。