[发明专利]利用磷酸盐废砖生产高强石油压裂支撑剂的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种利用报废的磷酸盐砖、丰富的铝矾土矿石生料和特殊的辅料为中深油井生产高强石油压裂支撑剂的方法。

背景技术：

石油压裂支撑剂是石油压裂工艺技术能复活的成功的关键。石油压裂支撑剂，是使地层深处岩石裂隙保持裂开状态的支撑物。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，以提高油率，增加原油产量。目前，国内采用的压裂陶粒砂强度普遍较低，只能用于浅层油井开采。若将这些支撑剂使用在中深井石油开采，将难以承受岩层巨大的压力及地层环境中的各种腐蚀，会大量破碎，20～40目69mpa破碎率一般在4～8%，难以满足中深油井的要求。国际上（如美国）多采用烧结刚玉制品，但这种制品虽然在理化性能上可以满足要求，可是原料来源困难，加工工艺复杂，且能耗大、成本高。

发明内容：

本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用报废的磷酸盐砖、丰富的铝矾土矿石生料和特殊的辅料为中深油井生产高强石油压裂支撑剂的方法。

本发明为解决技术问题所采取的技术方案是：

一种利用磷酸盐废砖生产高强石油压裂支撑剂的方法，各原料按重量百分比配比如下：磷酸盐废砖40%，铝矾土矿石生料50%，苏州土3%，锰粉3%，白云石2%，滑石粉2%；

具体生产步骤如下：

①配料：按上述重量百分比进行配料；

②破碎：将不同原料分别进行破碎，先破碎成50mm～60mm后，再破碎成8mm～10mm；

③细磨：将破碎后的物料送入球磨机中混磨60～80 min，混磨成350～400目均匀细粉；

④造粒：将细磨后的物料送至各造粒机中进行造粒，造粒后在60～120℃的温度下烘干，直至球粒中水分＜3% ；

⑤高温煅烧：将造粒后的毛粒送入回转窑中进行高温煅烧，高温煅烧温度：1200～1250℃，煅烧时间：75～90min；

⑥筛析：将烧成的高强石油压裂支撑剂进行成品分析、筛分，合格后由自动称重包装机包装检验入库待售。

所述磷酸盐废砖的化学成分按质量百分比为：P₂O₃ 75～80%、 SiO₂5～7.2%、Fe₂O₃1.1～2.3%,烧失＜2.5% 。

所述铝矾土矿石生料的化学成分按质量百分比为：Al₂O₃60～70%、SiO₂7.3～11.4%、Fe₂O₃1.5～2.5%、 MgO＜1.0%、CaO＜1.0%，烧失＜12～14% 。

本发明创新提出利用铝矾土矿石生料和磷酸盐废砖为主要原料，配以特殊的辅料，得到了高强石油压裂支撑剂，达到了废物利用、节约成本的目的。

我国有丰富的铝矾土矿石资源和磷酸盐废砖资源，且相对价格低廉，为本发明提供了很好的主原料资源。

在各辅料中：

苏州土：能够增加坯料可塑性，提高坯球强度，降低制品坯球破损率；

锰粉：由于其离子半径与3价铝离子半径相近，极易取代铝离子而形成溶液体并引起晶格畸变；

白云石：能大大降低制品的烧结温度，提高液相表面张力，提高烧结程度，拓宽其烧结的范围，同时由于其在1000℃温度条件下可与Al₂O₃形成夹晶石，包裹在外处于晶界处，当Al₂O₃晶粒长大时它受到晶界处异物阻碍，晶界要进一步移动就必须超过尖晶石相，需要付出较大的能量才能实现，由此阻止Al₂O₃晶粒的长大，使制品获得微晶结构，大大提高支撑剂强度；

滑石粉可以明显提供支撑剂的表面光滑度。

本发明的配料依据：为满足熔融体粘度、温度、易结晶以及收缩小等要求，本发明采用CaO-MgO-Mn O₂- Al₂O₃- SiO₂系统，以能最终析出α-刚玉晶相为原则，点选择在接近α-刚玉的化学成分上。

本发明生产出来的高强石油压裂支撑剂，不仅可以明显降低支撑剂的生产成本，而且可以大大提高石油压裂支撑剂的强度，其各项性能指标均达到或超过国家标准。

四、具体实施方式：