CN114686201A - 一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂及制取方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，包括镁渣质胶凝材料、镁渣、水泥熟料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂和水。本发明达到了以废弃镁渣、垃圾飞灰为原料生产石油压裂支撑剂的效果和目的。本发明采用缓凝、润磨、造球、胶凝、固结、硬化等方法和步骤，达到了全面利用、高值、无害化利用镁渣和垃圾飞灰的效果和目的，本发明的石油支撑剂压裂，具有强度高、球形度好、与压裂液及储层流体不发生化学作用的性能。本发明对节约矾土资源和能源，减少镁渣和垃圾飞灰堆存土地占用和减少其它环保负面作用均具经济、环保、社会等方面的积极意义。

Description

一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂及制取方法

技术领域

本发明属于废弃资源综合利用技术领域，尤其是一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂及制取方法。

背景技术

目前，石油压裂支撑剂主要以铝钒土为原料经过高温烧制而成，存在资源消耗、制造原料和烧制成本高的缺点，皮江法制取金属镁的镁渣主要成分为2CaO·SiO₂且无机非金属物质几乎达百分之百，垃圾飞灰中无机非金属矿物高达85%以上，再者，2CaO·SiO₂细磨后为强无机非金属胶凝材料，若能发明一种能全面发挥镁渣的无机非金属胶凝材料特性，将镁渣、垃圾飞灰无害化使用的材料或制品，不仅可节约铝钒土资源，而且可将垃圾飞灰、镁渣的全值利用、高值利用，对垃圾飞灰、镁渣综合利用、减少垃圾飞灰、镁渣堆存土地占用和减少其它环保负面作用，均具经济、环保等方面的积极意义。

发明内容

本发明的发明目的：主要针对上述情况，为克服现有技术之缺点，本发明之目的就是提供一种以垃圾飞灰、镁渣为原料的、全值高值、无害化利用垃圾飞灰镁渣制取飞灰镁渣质石油压裂支撑剂及制取方法。

本发明的技术方案为：提供了一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，包括镁渣质胶凝材料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂和水，其特征在于：该飞灰镁渣质石油压裂支撑剂为以镁渣质胶凝材料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂与水经润磨、均质、造球、硬化而成的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂为粒度在0.35mm~0.75mm范围内的、球形度不小于0.85的、耐压强度不小于30MPa的球形颗粒，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中垃圾飞灰、镁渣质胶凝材料、助磨缓凝剂三者质量含量之和不少于70%，余量为水，镁渣质胶凝材料包括镁渣与水泥熟料， 镁渣质胶凝材料中水泥熟料的质量含量不大于40%，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中镁渣质胶凝材料的质量不大于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂三者质量之和的50%，助磨缓凝剂的含量不大于镁渣质胶凝材料质量之和的0.75%，镁渣质胶凝材料的粒度不大于0.045mm。

所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中的垃圾飞灰的含量不低于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂质量之和的60%，助磨缓凝剂的质量不大于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂三者质量之和的0.75%。

所述的助磨缓凝剂为硅油，硅油的粘度不大于10泊。

所述的垃圾飞灰的粒度不大于0.015mm。

制取 所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂的方法，其步骤为：

步骤一：将助磨缓凝剂喷撒于镁渣、水泥熟料的表面并掺混均匀、粉碎成成粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料；

步骤二：将粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料与垃圾飞灰一起润磨、混合、均质成粒度不大于0.045mm的、含水量不大于10%的半干混匀泥料；

步骤三：将半干混匀泥料与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分成0.35mm~0.75mm的合格湿球、大于0.75mm的不合格粗湿球、小于0.35mm的不合格细湿球；

步骤五：将小于0.35mm的不合格细湿球，返回步骤三，大于0.75mm的不合格粗湿球破碎成不大于0.5mm的湿颗粒后返回步骤三；

步骤六：将0.35mm~0.75mm的合格湿球在滚圆设备内滚圆成合格圆湿球；

步骤七：将0.35mm~0.75mm的合格圆湿球，在湿润空气条件下静置、固化、硬化28天得到飞灰镁渣质石油压裂支撑剂。

本发明的有益效果是：本发明达到了以废弃镁渣、垃圾飞灰为原料生产石油压裂支撑剂的效果和目的，本发明采用缓凝、润磨、造球、胶凝硬化等方法和步骤，达到了全面利用、高值、无害化利用镁渣和垃圾飞灰的效果和目的，本发明的石油支撑剂压裂，具有强度高、球形度好、与压裂液及储层流体不发生化学作用的性能。本发明对节约矾土资源，减少镁渣和垃圾飞灰堆存土地占用和减少其它环保负面作用均具经济、环保、社会等方面的积极意义。

具体实施方式：

以下对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

给出了提供了一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，包括镁渣质胶凝材料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂和水，其特征在于：该飞灰镁渣质石油压裂支撑剂为以镁渣质胶凝材料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂与水经润磨、均质、造球、硬化而成的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂为粒度在0.35mm~0.75mm范围内的、球形度不小于0.85的、耐压强度不小于30MPa的球形颗粒，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中垃圾飞灰、镁渣质胶凝材料、助磨缓凝剂三者质量含量之和不少于70%，余量为水，镁渣质胶凝材料包括镁渣与水泥熟料， 镁渣质胶凝材料中水泥熟料的质量含量不大于40%，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中镁渣质胶凝材料的质量不大于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂三者质量之和的50%，助磨缓凝剂的含量不大于镁渣质胶凝材料质量之和的0.75%，镁渣质胶凝材料的粒度不大于0.045mm。

所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中的垃圾飞灰的含量不低于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂质量之和的60%，助磨缓凝剂的质量不大于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂三者质量之和的0.75%。

所述的助磨缓凝剂为硅油，硅油的粘度不大于10泊。

所述的垃圾飞灰的粒度不大于0.015mm。

制取 所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂的方法，其步骤为：

步骤一：将助磨缓凝剂喷撒于镁渣、水泥熟料的表面并掺混均匀、粉碎成成粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料；

步骤二：将粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料与垃圾飞灰一起润磨、混合、均质成粒度不大于0.045mm的、含水量不大于10%的半干混匀泥料；

步骤三：将半干混匀泥料与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分成0.35mm~0.75mm的合格湿球、大于0.75mm的不合格粗湿球、小于0.35mm的不合格细湿球；

步骤五：将小于0.35mm的不合格细湿球，返回步骤三，大于0.75mm的不合格粗湿球破碎成不大于0.5mm的湿颗粒后返回步骤三；

步骤六：将0.35mm~0.75mm的合格湿球在滚圆设备内滚圆成合格圆湿球；

步骤七：将0.35mm~0.75mm的合格圆湿球，在湿润空气条件下静置、固化、硬化28天得到飞灰镁渣质石油压裂支撑剂。

实施例一：使用本发明制取石油压裂支撑剂时，所用的镁渣中CaO和SiO₂含量之和为89%、镁渣的粒度为8mm~35mm, 助磨缓凝剂为硅油，硅油的粘度为10泊，垃圾飞灰中CaO、Al₂O₃含量和SiO₂含量之和为81%，镁渣质胶凝材料中水泥熟料的质量含量为30%，镁渣质胶凝材料的含量为镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂质量之和的45%，余量为垃圾飞灰和水，垃圾飞灰的粒度不大于0.010mm。

制取本实施例一的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂的方法，其步骤为：

步骤一：将助磨缓凝剂喷撒于镁渣、水泥熟料的表面并掺混均匀、粉碎成成粒度不大于1.5mm的待磨镁渣质胶凝材料；硅油的含量不大于镁渣质胶凝材料质量之的0.70%，；

步骤二：将待粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料与垃圾飞灰一起润磨、混合、均质成粒度不大于0.045mm的、含水量不大于10%的半干混匀泥料；

步骤三：将半干混匀泥料与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分成0.35mm~0.75mm的合格湿球、大于0.75mm的不合格粗湿球、小于0.35mm的不合格细湿球；

步骤五：将小于0.35mm的不合格细湿球，返回步骤三，大于0.75mm的不合格粗湿球破碎成不大于0.5mm的湿颗粒后返回步骤三；

步骤六：将0.35mm~0.75mm的合格湿球在滚圆设备内滚圆成合格圆湿球；

步骤七：将0.35mm~0.75mm的合格湿球，在湿润空气条件下静置、固化、硬化28天后得到飞灰镁渣质石油压裂支撑剂。

在上述实施例一中，助磨缓凝剂一方面改善镁渣、水泥熟料磨细过程的分散程度、另一方面助磨缓凝剂硅油包覆在镁渣、水泥熟料细粉表面阻止2CaO·SiO₂水化速度，避免湿母球硬化太快、造球困难。在上述过程中垃圾飞灰中全部成分被镁渣质胶凝材料固结成支撑剂，在支撑剂中与胶凝材料一起形成发生胶凝、固结、硬化形成不溶于水的胶凝水合物的CaO·（Al₂O₃·SiO₂）·nH₂O（其具有水泥和混凝土的性质和特性），这样就达到了强度高、球形度好、与压裂液及储层流体不发生化学作用的石油压裂支撑剂的性能和品质。

在实施例一中，粒度在0.35mm~0.75mm范围内的球形度为0.88，耐压强度为38MPa，石油压裂支撑剂为胶凝硬化、不溶于水的球形颗粒，满足与压裂液及储层流体不发生化学作用的性能要求，实施例一的石油压裂支撑剂满足石油开采企业的性能要求，效果较好。

实施例二：使用本发明制取石油压裂支撑剂时，所用的镁渣中CaO和SiO₂含量之和为93%、镁渣的粒度为8mm~35mm, 助磨缓凝剂为硅油，硅油的粘度为10泊，垃圾飞灰中CaO、Al₂O₃含量和SiO₂含量之和为81%，镁渣质胶凝材料中水泥熟料的质量含量为30%，垃圾飞灰的含量为镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂质量之和的60%，余量为镁渣质胶凝材料和水，垃圾飞灰的粒度不大于0.010mm。

制取本实施例二的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂的方法，其步骤为：

步骤一：将助磨缓凝剂喷撒于镁渣、水泥熟料的表面并掺混均匀、粉碎成成粒度不大于1.5mm的待磨镁渣质胶凝材料；硅油的含量不大于镁渣质胶凝材料质量之的0.68%，；

步骤二：将待粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料与垃圾飞灰一起润磨、混合、均质成粒度不大于0.045mm的、含水量不大于8%的半干混匀泥料；

步骤三：将半干混匀泥料与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分成0.35mm~0.75mm合格湿球、大于0.75mm的不合格粗湿球、小于0.35mm的不合格细湿球；

步骤五：将小于0.35mm的不合格细湿球，返回步骤三，大于0.75mm的不合格粗湿球破碎成不大于0.5mm的湿颗粒后返回步骤三；

步骤六：将0.35mm~0.75mm的合格湿球在滚圆设备内滚圆成合格圆湿球；

步骤七：将0.35mm~0.75mm的合格湿球，在湿润空气条件下静置、固化、硬化28天得到飞灰镁渣质石油压裂支撑剂。

在实施例二中，粒度在0.35mm~0.75mm范围内的球形度为0.9，耐压强度为32MPa，石油压裂支撑剂为CaO、SiO₂和Al₂O₃ 含量为主要成分的胶凝硬化的球形颗粒，满足与压裂液及储层流体不发生化学作用的性能要求，实施例一的石油压裂支撑剂满足石油开采企业的性能要求，效果较好。

上述技术方案和实施例一、二表明，本发明达到了以废弃镁渣、垃圾飞灰为原料生产石油压裂支撑剂的效果和目的，本发明采用缓凝、润磨、造球、胶凝、固结、硬化等方法和步骤，达到了全面利用、高值、无害化利用镁渣和垃圾飞灰的效果和目的，本发明的石油支撑剂压裂，具有强度高、球形度好、与压裂液及储层流体不发生化学作用的性能。本发明对节约矾土资源和能源，减少镁渣和垃圾飞灰堆存土地占用和减少其它环保负面作用均具经济、环保、社会等方面的积极意义。

以上所述，仅为本发明较优的具体实施方式，但本发明的保护方位并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以同等替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，包括镁渣质胶凝材料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂和水，其特征在于：该飞灰镁渣质石油压裂支撑剂为以镁渣质胶凝材料、垃圾飞灰、助磨缓凝剂与水经润磨、均质、造球、硬化而成的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂为粒度在0.35mm~0.75mm范围内的、球形度不小于0.85的、耐压强度不小于30MPa的球形颗粒，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中垃圾飞灰、镁渣质胶凝材料、助磨缓凝剂三者质量含量之和不少于70%，余量为水，镁渣质胶凝材料包括镁渣与水泥熟料， 镁渣质胶凝材料中水泥熟料的质量含量不大于40%，飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中镁渣质胶凝材料的质量不大于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂三者质量之和的50%，助磨缓凝剂的含量不大于镁渣质胶凝材料质量之和的0.75%，镁渣质胶凝材料的粒度不大于0.045mm。

2.根据权利要求1所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，其特征在于：所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂中的垃圾飞灰的含量不低于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂质量之和的60%，助磨缓凝剂的质量不大于镁渣、垃圾飞灰和助磨缓凝剂三者质量之和的0.75%。

3.根据权利要求1所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，其特征在于：所述的助磨缓凝剂为硅油，硅油的粘度不大于10泊。

4.根据权利要求1所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂，其特征在于：所述的垃圾飞灰的粒度不大于0.015mm。

5.制取权利要求1～4所述的飞灰镁渣质石油压裂支撑剂的方法，其特征在于：

步骤一：将助磨缓凝剂喷撒于镁渣、水泥熟料的表面并掺混均匀、粉碎成成粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料；

步骤二：将粒度不大于2.0mm的待磨镁渣质胶凝材料与垃圾飞灰一起润磨、混合、均质成粒度不大于0.045mm的、含水量不大于10%的半干混匀泥料；

步骤三：将半干混匀泥料与适量的递质剂水一起加入到造球设备内，经混合、均质、滚动成湿料球；

步骤四：将湿料球经筛分成0.35mm~0.75mm的合格湿球、大于0.75mm的不合格粗湿球、小于0.35mm的不合格细湿球；

步骤五：将小于0.35mm的不合格细湿球，返回步骤三，大于0.75mm的不合格粗湿球破碎成不大于0.5mm的湿颗粒后返回步骤三；

步骤六：将0.35mm~0.75mm的合格湿球在滚圆设备内滚圆成合格圆湿球；

步骤七：将0.35mm~0.75mm的合格圆湿球，在湿润空气条件下静置、固化、硬化28天得到飞灰镁渣质石油压裂支撑剂。