[发明专利]一种硅酸镁铝支撑剂及其生产工艺和应用

说明书

本发明提供了一种硅酸镁铝支撑剂及其生产工艺和应用。生产工艺包括：将含蛇纹石矿物的原料进行干燥和破碎，获得原料粉体；将原料粉体进行焙烧，得到硅酸镁铝粉体；将硅酸镁铝粉体与配料进行混合，获得混合物料粉体；将混合物料粉体进行造粒，获得球形颗粒状坯体；将球形颗粒状坯体进行干燥和烧结，获得硅酸镁铝支撑剂。根据本发明，可以以主要含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料生产高强度低密度石油压裂硅酸镁铝支撑剂，实现了多种固体废物的资源化利用。

技术领域

本发明属于油气应用材料领域，具体涉及一种硅酸镁铝支撑剂的生产工艺、以及由此工艺得到的硅酸镁铝支撑剂产品及其应用。

背景技术

在石油天然气深井开采时，为使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，需要用石油支撑剂随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，油气产物能顺畅通过从而增加产量。

石油支撑剂需满足以下要求：(1)要有足够的抗压强度和抗磨损能力，能耐受注入时的强大压力和摩擦力，并有效地支撑人工裂缝；(2)支撑剂颗粒相对密度要低，便于泵入井下；(3)支撑剂颗粒在温度为200度的条件下，与压裂液及储层流体不发生化学作用，酸溶解度应小于7％。

由于油层深度、油脂黏度的差异，不同油田对支撑剂的要求也不相同，目前市场上有高强度高密度、高强度中密度和高强度低密度以及高强度超低密度四种支撑剂，常用目数有：16～30目、20～40目、30～50目，40～70目等规格。

目前常用的支撑剂主要有石英砂、铝钒土陶粒砂及树脂包覆的复合颗粒等。其中石英砂成本低、密度较低易于泵送，目前占据支撑剂市场份额的50％以上，但该支撑剂强度低、球度差，不适用于闭合压力高的深井。树脂包覆石英砂的复合颗粒，虽然球度有改善，耐腐蚀性较强，导流能力也较好，但因产品保持期短，造价过高而难以推。

石油压裂支撑剂是油气田开采过程中必不可少的一种辅助材料，对于提高出油率和天然气产量等具有重要作用，目前很多支撑剂存在强度低、密度偏大，或者造价较高等不足。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明目的之一在于提供一种制备硅酸镁铝支撑剂生产工艺。又如，本发明的另一目的在于提供一种硅酸镁铝支撑剂。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种硅酸镁铝支撑剂的生产工艺，所述生产工艺可包括以下步骤：将含蛇纹石矿物的原料进行干燥和破碎，得到原料粉体；将原料粉体进行焙烧，得到硅酸镁铝粉体；将硅酸镁铝粉体与配料进行混合，获得混合物料粉体；将混合物料粉体进行造粒，获得球形颗粒状坯体；将球形颗粒状坯体进行干燥和烧结，获得所述硅酸镁铝支撑剂。

在本发明的一个示例性实施例中，所述含蛇纹石矿物的原料可包括蛇纹岩、蛇纹石选矿尾渣、温石棉选矿尾渣和超基性岩型金属矿产选矿尾渣中的一种或多种。

在本发明的一个示例性实施例中，所述原料粉体可包括质量比为所述原料粉体按质量百分比计包括：25～40％的MgO、35～40％的SiO₂、2～10％的CaO、5～15％的Fe₂O₃、1～5％的Al₂O₃，所述原料粉体的粒径为75μm以下。

在本发明的一个示例性实施例中，所述焙烧工序可为在650℃～1200℃下焙烧2min～90min，例如，可以从室温升温至650℃～1200℃下焙烧2min～90min，升温速率3～20℃/min，所述焙烧可在包括立窑、回转窑或辊道窑中的一种焙烧窑中进行。

在本发明的一个示例性实施例中，所述配料可以为无机材料粉体，可包括生石灰粉、粉煤灰粉、煤矸石粉、黄沙粉、石英粉、钾长石粉、伊利石粉中的一种或多种，所述配料的加入量为所述硅酸镁铝粉体质量总和的15～45％，所述配料的粒径可以在75μm以下。