CN110951476B - 一种镍铁渣基石油压裂支撑剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于石油支撑剂技术领域，具体涉及一种镍铁渣基石油压裂支撑剂，并进一步公开其制备方法。本发明所述镍铁渣基石油压裂支撑剂，以工业固废物镍铁渣为原料，并通过选取镍铁渣粉碎过程中产生的粒径适合于石油压裂支撑剂的颗粒部分进行粘结剂改性，通过配入粘结剂和镍铁渣粉体进行反复造粒，一方面实现了镍铁渣的分级利用；而且，镍铁渣颗粒无需常规破碎处理，有效节约了工艺能耗，有助于工艺降低成本；再者，利用镍铁渣粉体作为粘结剂的填充物加入，可有效提高支撑剂的圆球度，同时增加颗粒强度，本发明制得支撑剂的颗粒粒径范围0.85‑0.212mm，圆球度大于0.6，抗压强度35MPa，有效提高了支撑剂的圆球度和强度。

Description

一种镍铁渣基石油压裂支撑剂及其制备方法
技术领域
本发明属于石油支撑剂技术领域，具体涉及一种镍铁渣基石油压裂支撑剂，并进一步公开其制备方法。
背景技术
在石油开采工艺中，石油压裂工艺技术起着非常重要的作用，但由于油田原油粘稠度大、岩层空隙率低、以及空隙连通性差等问题，给采油工作带来很大的困难。为了提高原油收率以及采油速度，人们普遍采用石油支撑剂来提高岩层空隙和空隙连通性。石油支撑剂是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物，其有一定圆度和球度，粒径可以选择，在使用过程中，把支撑剂混入压裂液中，利用高压手段注入深层岩石裂缝中支撑岩层，以提高导油率，增加原油产量。通常认为，石油支撑剂是石油压裂工艺技术能否获得成功的关键技术点，而使用高质量的石油支撑剂对原油的开采具有重要的作用。
石油支撑剂是油气田压裂作业中必需的专用材料，尤其在低渗透油气田的开发中发挥着重要作用。最初人们直接采用石英砂、陶粒砂等作为支撑剂，但是由于支撑剂在使用过程中需要承受较大的冲击力和闭合应力，会产生大量碎片和细粉砂，这些物质会堵塞裂缝从而降低裂缝的导流能力。我国传统的陶粒支撑剂是以铝矾土和硬质粘土为原料，通过粉末造粒，高温烧结而成，制成品的结合相是高强刚玉莫来石相。但是随着我国矿山资源大范围的开发利用，传统方法制造陶粒的主要原料铝矾土不仅价格上涨幅度大，而且铝矾土资源也日渐紧张。因此，寻找廉价的有效的可替代的原料生产低密高强陶粒支撑剂一直是本领域的追求目标之一。
镍铁渣是红土镍矿在冶炼镍铁合金或提炼金属镍过程中产生的工业废渣，随着我国镍铁合金规模逐步扩大，镍铁渣的排放量也逐年增加。据报道，近年来，我国镍铁渣年排放量超过3000万吨，已成为我国继铁渣、钢渣、赤泥之后第四大冶炼渣。目前大规模镍铁渣的处理方法主要为堆砌处理或深海填埋，不仅占用土地、污染环境还给镍铁冶炼的可储蓄发展带来严峻挑战。因此，大力开展镍铁渣再利用的研究对环境保护、资源利用等方面至关重要。
如中国专利CN104479665A公开了一种以镍铁渣为原料制得的石油压裂支撑剂，该方案在一定程度上解决了镍铁渣的资源利用，但该方案中对于镍铁渣的处理方式，与现有技术中通常手段相同，均是通过将镍铁渣以球磨成粉后再进行造粒使用。镍铁渣经磨粉后造粒、烧结的处理方式也会导致工艺能耗较高，不利于节能环保，同时加工成本也较高，不符合镍铁渣固废资源的工业再利用方向。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于提供一种镍铁渣基石油压裂支撑剂，以解决现有技术中利用镍铁渣为原料制备石油支撑剂存在的工艺能耗较高的问题。
为解决上述技术问题，本发明所述的一种镍铁渣基石油压裂支撑剂，其制备原料包括：
镍铁渣颗粒20重量份；
镍铁渣粉体4-5重量份；
粘结剂1-2重量份。
进一步的，所述镍铁渣颗粒的粒径为0.178-0.710mm。
进一步的，所述镍铁渣粉体的粒径小于0.075mm。
所述粘结剂为液体树脂。
优选的，所述粘结剂包括热固性酚醛树脂。
更优的，所述粘结剂中还添加有偶联剂。
所述偶联剂的添加量占所述粘结剂质量的0.5-2wt％。
所述偶联剂包括硅烷偶联剂。
本发明还公开了一种制备所述镍铁渣基石油压裂支撑剂的方法，包括如下步骤：
(1)取选定量的所述镍铁渣颗粒，加入选定量的所述粘结剂及所述镍铁渣粉体，进行反复造粒处理；
(2)将制得颗粒坯体进行养护，筛分，即得。
所述步骤(1)中，所述反复造粒步骤为当颗粒坯体粒径达到0.85-0.212mm 时停止。
本发明所述镍铁渣基石油压裂支撑剂，以工业固废物镍铁渣为原料，并通过选取镍铁渣粉碎过程中产生的粒径适合于石油压裂支撑剂的颗粒部分进行粘结剂改性，通过配入粘结剂和镍铁渣粉体进行反复造粒，一方面实现了镍铁渣的分级利用；而且，大部分原料为镍铁渣颗粒，无需常规破碎处理，只是用少量的镍铁渣粉，磨粉能耗大大降低，同时在造粒后不需要烧结，减少了能源消耗和环境污染，有助于工艺降低成本。
再者，利用镍铁渣粉体作为粘结剂的填充物加入，可有效提高支撑剂的圆球度，同时增加颗粒强度，本发明制得支撑剂的颗粒粒径范围0.85-0.212mm，圆球度大于0.6，抗压强度35MPa，有效提高了支撑剂的圆球度和强度。
本发明所述粘结剂中添加有偶联剂，有效起到加强粘结的作用，可实现支撑剂的免烧结制备，有效节约了工艺能耗。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
实施例1
称取0.710-0.300mm镍铁渣颗粒2kg，加入盘式造粒机中，然后喷入热固性酚醛树脂液(含1wt％硅烷偶联剂KH550)，再加少量的镍铁渣粉体进行反复造粒处理，直至镍铁渣颗粒的粒径达到0.850-0.425mm时停止造粒，共加入粉体 500g，及热固性酚醛树脂150g；随后将制得颗粒坯体从造粒机中排出，并进行免烧结养护、筛分，即得所需支撑剂。
经检测，本实施例制得所述支撑剂的圆球度(参照SYT-5108 2014)为0.65， 28MPa下破碎率为7.81％，酸溶解度5.15％。说明本实施例制得支撑剂具有较好的圆球度、较高的抗压强度及耐酸碱性。
实施例2
称取0.300-0.178mm镍铁渣颗粒2kg，加入盘式造粒机中，然后喷入热固性酚醛树脂液(含0.5wt％硅烷偶联剂KH550)，再加少量的镍铁渣粉体进行反复造粒处理，直至粒径达到0.425-0.212mm时停止造粒，共加入粉体400g，热固性酚醛树脂100g；随后将制得颗粒坯体从造粒机中排出，并进行免烧结养护、筛分，即得所需支撑剂。
经检测，本实施例制得所述支撑剂的圆球度(参照SYT-5108 2014)为0.68， 35MPa破碎率为8.18％，酸溶解度6.21％。说明本实施例制得支撑剂具有较好的圆球度、较高的抗压强度及耐酸碱性。
实施例3
称取0.300-0.178mm镍铁渣颗粒2kg，加入盘式造粒机中，然后喷入热固性酚醛树脂液(含2wt％硅烷偶联剂KH560)，再加少量的镍铁渣粉体进行反复造粒处理，直至粒径达到0.425-0.212mm时停止造粒，共加入粉体500g，热固性酚醛树脂200g；随后将制得颗粒坯体从造粒机中排出，并进行免烧结养护、筛分，即得所需支撑剂。
经检测，本实施例制得所述支撑剂的圆球度(参照SYT-5108 2014)为0.70， 35MPa破碎率7.01％，酸溶解度5.34％。说明本实施例制得支撑剂具有较好的圆球度、较高的抗压强度及耐酸碱性。
以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (1)

1.一种镍铁渣基石油压裂支撑剂，其特征在于，其制备原料包括：
镍铁渣颗粒20重量份；
镍铁渣粉体4-5重量份；
粘结剂1-2重量份；
所述镍铁渣颗粒的粒径为0.178-0.710mm；
所述镍铁渣粉体的粒径小于0.075mm；
所述镍铁渣基石油压裂支撑剂通过以下步骤制备得到：
(1)取选定量的所述镍铁渣颗粒，加入选定量的所述粘结剂，然后加入选定量的所述镍铁渣粉体，进行反复造粒处理；
(2)将制得颗粒坯体进行养护，筛分，即得；
所述步骤(1)中，所述反复造粒步骤为当颗粒坯体粒径达到0.85-0.212mm时停止；
所述粘结剂包括热固性酚醛树脂；所述粘结剂中还添加有偶联剂；所述偶联剂的添加量占所述粘结剂质量的0.5-2wt％；所述偶联剂包括硅烷偶联剂。
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