專利名稱：由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法
技術領域：
本發明涉及一種由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，屬于新材料技術領域。
背景技術：
石油壓裂支撐劑是使深層巖石保持著裂開狀態的支撐物料，主要用于石油及天然氣深井的開采。石油天然氣深井開采時，高閉合壓力低滲透性礦床經壓裂處理后，使含油巖層裂開，油氣從裂縫處匯集而出。用支撐材料隨同高壓溶液進入地層充填在巖層裂隙中，可以起到使支撐裂隙不因應力釋放而閉合的作用，從而保持高導流能力，使油氣暢通，增加產量。
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目前常用的石油壓裂支撐劑有石英砂、陶粒以及各種樹脂包覆的復合顆粒等。其中石英砂的價格最便宜，相對密度較低，但石英砂的強度低、球度差，從而降低了裂縫的導流能力，特別不適用于閉合壓力高的深井。而采用樹脂包覆石英砂的復合顆粒，球度有改善，耐腐蝕性可達到較高指標，即使內部的石英砂被壓碎，外面包覆的樹脂層可以包裹住碎塊，保持裂縫的導流能力。但該產品保質期短，造價高。
發明內容
針對現在復雜成分的高鐵鋁土礦不能直接作為原料制備石油壓裂支撐劑的不足，本發明提供一種由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法。本發明通過下述技術方案予以實現一種由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于采用高鐵鋁土礦作為原料，其成分重量比為=Al2O3 =30^60%, Fe 10 30%，TiO2 :1 5%，SiO2 :1 5% ;步驟如下
1)將高鐵鋁土礦破碎至粒度達到50 300目，按照一定比例添加還原劑，并在氣氛爐內進行磁化焙燒，焙燒溫度控制在300 800°C ；
2)對磁化焙燒后的高鐵鋁土礦進行磁選除鐵，磁選強度為500(T14000GS ；
3)按磁選除鐵后的鋁土礦總重量的5 20%加入各種輔料，混合；
4)混合后的混合物料進入氣流粉碎機內進行粉碎后，進入圓盤造粒機內造粒，獲得粒度合適的小球粒生坯；
5)小球粒生坯投入回轉窯內，控制爐頭、爐尾的溫度以及轉速，焙燒結束后便可達到合格的石油壓裂支撐劑產品。本發明的優選方案如下
所述的磁化焙燒過程所采用的還原劑為活性炭、木炭、煙煤、焦炭、石油焦、鐵粉等物料，高鐵鋁土礦與還原劑的重量比例為1:0. 5^0. 05。所述的各種輔料為微硅粉、二氧化錳、鈦白粉、碳酸鎂或氧化鎂、二氧化鋯、鋁灰等物料，其中各輔料的重量比例為微硅粉o. 1%飛0%，二氧化錳0. i°/rio%，鈦白粉
0.1% 20%，碳酸鎂或氧化鎂0. 1% 10%，二氧化鋯0. 1% 10%，鋁灰1% 50%。
所述的氣流粉碎機出來后的物料的粒度為5 100 Pm，圓盤造粒機出來的小球粒生坯的粒度為0. 2^1. 0 _。所述的回轉窯的爐頭的溫度為1000 1500 °C，爐尾的溫度為500 1000 °C，回轉窯的轉速為0. 3^2 m/ho本發明利用高鐵鋁土礦作為原料制備的石油壓裂支撐劑其密度低，抗壓強度大，能有效解決當前抗壓強度不足以及倒流能力差的問題。加工工藝簡單，設備投資小、能耗小，采用的原料價格低廉并且來源廣泛生產成本低。利用磁化除鐵的技術，解決了高鐵鋁土礦不能作為原料直接制備支撐劑的不足，并且磁化焙燒溫度較傳統工藝低節省能耗。整個過程產生的廢水以及廢棄物極少，綠色環保。通過試驗研究挑選出性能優越的輔料，大大增加了支撐劑的各項性能，使其產品能應用到實際生產中。
具體實施例方式
實施例一
I)將高鐵鋁土礦進行破碎，取500g粒度為50目的鋁土礦與30g木炭混合后在氣氛爐內進行磁化焙燒，焙燒溫度為550°C。焙燒結束后物料進行磁選除鐵，磁選參數為1100(Tl2000GS。2)磁選除鐵后的鋁土礦與各種輔料按照一定比例進行混合，各種輔料的總重量百分比為10%，其中各種輔料中微硅粉50% ;二氧化錳5% ;鈦白粉5% ;碳酸鎂或氧化鎂4. 5% ;二氧化鋯:0. 5% ;鋁灰35%。3 )混合后的混合物料進入氣流粉碎機內進行粉碎至物料粒度1(T20 U m后，進入圓盤造粒機內造粒，獲得粒度0. 2^1. 0 mm的小球粒生還。4)小球粒生坯投入回轉窯內，控制爐頭溫度1400°C、爐尾溫度1000°C、轉速I m/h。焙燒結束后獲得石油壓裂支撐劑產品。經檢測，產品各指標如下抗壓強度彡40MPa ;閉合壓力彡65MPa ;酸溶解度
<4. 5% ;粒徑:0. 40 0. 50 mm ;破碎率< 3. 5% ;球度和圓度彡0. 8。實施例二
I)將高鐵鋁土礦進行破碎，取500g粒度為50目的鋁土礦與80g焦炭混合后在氣氛爐內進行磁化焙燒，焙燒溫度為650°C。焙燒結束后物料進行磁選除鐵，磁選參數為8000 10000GS。2)磁選除鐵后的鋁土礦與各種輔料按照一定比例進行混合，各種輔料的總重量百分比為5%，其中各種輔料中微硅粉45% ;二氧化錳5% ;鈦白粉5% ;碳酸鎂或氧化鎂4. 5% ;二氧化鋯:0. 5% ;鋁灰40%。3 )混合后的混合物料進入氣流粉碎機內進行粉碎至物料粒度1(T20 U m后，進入圓盤造粒機內造粒，獲得粒度0. 2^1. 0 mm的小球粒生還。4)小球粒生坯投入回轉窯內，控制爐頭溫度1200°C、爐尾溫度800°C、轉速I. 5 m/
h。焙燒結束后獲得石油壓裂支撐劑產品。經檢測，產品各指標如下抗壓強度彡50MPa ；閉合壓力彡65MPa ;酸溶解度
<4. 0% ;粒徑:0. 45 0. 55 mm ;破碎率< 3. 0% ;球度和圓度30. 9。實施例三1)將高鐵鋁土礦進行破碎，取500g粒度為50目的鋁土礦與IOOg石油焦混合后在氣氛爐內進行磁化焙燒，焙燒溫度為450°C。焙燒結束后物料進行磁選除鐵，磁選參數為1300(Tl5000GS ；
2)磁選除鐵后的鋁土礦與各種輔料按照一定比例進行混合，各種輔料的總重量百分比為5%，其中各種輔料中微硅粉35% ;二氧化錳5% ;鈦白粉15% ;碳酸鎂或氧化鎂14. 5% ；二氧化鋯:0. 5% ;鋁灰35%。3 )混合后的混合物料進入氣流粉碎機內進行粉碎至物料粒度40飛0 U m后，進入圓盤造粒機內造粒，獲得粒度0. 2^1. 0 mm的小球粒生還。4)小球粒生坯投入回轉窯內，控制控制爐頭溫度1300°C、爐尾溫度700°C、轉速
0.8 m/h。焙燒結束后獲得石油壓裂支撐劑產品。
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經檢測，產品各指標如下抗壓強度彡45MPa ；閉合壓力彡65MPa ;酸溶解度< 4. 2% ;粒徑:0. 50 0. 60 mm ;破碎率< 3. 3% ;球度和圓度彡0. 9。
權利要求
1.一種由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于采用高鐵鋁土礦作為原料，其成分重量比為=Al2O3 :30 60%，Fe :10 30%，TiO2 :1 5%，SiO2 Γ5% ;步驟如下 1)將高鐵鋁土礦破碎至粒度達到50 300目，按照一定比例添加還原劑，并在氣氛爐內進行磁化焙燒，焙燒溫度控制在300 800°C ； 2)對磁化焙燒后的高鐵鋁土礦進行磁選除鐵，磁選強度為500(T14000GS ； 3)按磁選除鐵后的鋁土礦總重量的5 20%加入各種輔料，混合； 4)混合后的混合物料進入氣流粉碎機內進行粉碎后，進入圓盤造粒機內造粒，獲得粒度合適的小球粒生坯； 5)小球粒生坯投入回轉窯內，控制爐頭、爐尾的溫度以及轉速，焙燒結束后便可達到合格的石油壓裂支撐劑產品。
2.如權利要求I所述的由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于磁化焙燒過程所采用的還原劑為活性炭、木炭、煙煤、焦炭、石油焦、鐵粉等物料，高鐵鋁土礦與還原劑的重量比例為1:0. 5^0. 05。
3.如權利要求I所述的由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述的各種輔料為微硅粉、二氧化錳、鈦白粉、碳酸鎂或氧化鎂、二氧化鋯、鋁灰等物料，其中各輔料的重量比例為微硅粉=0. 1°/Γ60%，二氧化錳0. 1°/Γ10%，鈦白粉0. 1°/Γ20%，碳酸鎂或氧化鎂0. 1% 10%，二氧化鋯0. 1% 10%，鋁灰1% 50%。
4.如權利要求I所述的由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于氣流粉碎機出來后的物料的粒度為5 100 μ m,圓盤造粒機出來的小球粒生坯的粒度為O.2 I. O mm。
5.如權利要求I所述的由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于回轉窯的爐頭的溫度為100(Tl500 °C，爐尾的溫度為50(Tl000 °C，回轉窯的轉速為O.3 2 m/ho
全文摘要
本發明提供一種由高鐵鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，以高鐵鋁土礦作為原料，其主要化學成分按重量百分比組成如下Al2O330~60%；Fe10~30%；TiO21~5%；SiO21~5%，該支撐劑的生產方法包括如下步驟將高鐵鋁土礦粉碎后，按照一定比例添加還原劑，投入氣氛爐內進行焙燒與磁選，磁選后的鋁土礦與各種輔料按照一定比例投入氣流粉碎機內進行充分混合與粉碎，而后通過圓盤造粒機內進行造粒處理，得到合適粒度的小球粒生坯，生坯經回轉窯燒結后便可得到高強度的石油壓裂支撐劑產品；本發明工藝簡單，采用的原料價格低廉并且來源廣泛、生產成本低，磁化焙燒溫度較傳統工藝低節省能，對環境友好。
文檔編號C09K8/80GK102786922SQ20121030221
公開日2012年11月21日 申請日期2012年8月23日 優先權日2012年8月23日
發明者于站良, 張漢平, 張笑盈, 許娜, 謝剛, 謝天鑒, 陳家輝 申請人:昆明冶金研究院