[发明专利]一种利用油页岩渣制备覆膜陶粒支撑剂的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用油页岩渣制备覆膜陶粒支撑剂的方法，属于支撑剂生产领域。

背景技术

油气田在进行水力压裂时，需要使用大量的石油支撑剂来填充油层裂缝，使油井周围的原油能够透过石油支撑剂的空隙进入到油井井底，从而增加了油田的产油能力。在进行水力压裂时，压裂设备和压裂液的粘度与石油支撑剂的密度大小有着很重要的关系；当支撑剂体积密度越小时，水力压裂工艺对压裂设备和压裂液的要求也越小，这样会大大降低压裂成本。

石油支撑剂一般分为石英砂和普通陶粒，它们的密度一般都非常大，石英砂的体积密度一般在1.6g/cm³左右，视密度在2.6g/cm³左右；目前常见的陶粒砂的体积密度一般大于1.6g/cm³。利用树脂包覆石英砂，陶粒，玻璃珠等骨料制备的覆膜支撑剂，具有优异的强度和耐腐蚀性能，同时也有较低的体积密度和视密度。

专利CN200410001002.9公开了一种用于油井的低密度覆膜砂，它是先将石英砂加热到260℃，然后冷却到200℃左右，利用3∶1的比例酚醛树脂和环氧混合树脂包覆，利用固化剂六次甲基四胺固化，在固化的同时可以加入偶联剂或增塑剂改善性能，最后加入润滑剂防止颗粒之间固结。此方法制备的石英砂性能较大提高，但体积密度在1.58g/cm³左右，视密度在2.35g/cm³左右，体积密度降低较少。

专利US 2008013524和CN 200680027748公开了一种用于油气井支撑剂的低密度烧结球状颗粒。其原料是65％～95％的粘土、铝矾土或粘土-铝矾土混合物和5～35％的牺牲相；其中粘土以高岭土、硬水铝石粘土、斑点高岭土和燧土为主，牺牲相则主要是煤、小麦粉、稻壳、木质纤维、糖等有机物；其制备方法是将以上两种主要原料按比例配合好，使用造粒设备造粒成球，在1300℃～1540℃的高温下烧结，制备出球形颗粒，然后使用树脂包覆得到产品。该产品的体积密度在1.06～1.33g/cm³之间，达到了低密度支撑剂的要求，但是其强度太低，只能在抗压强度为28MPa下使用，其使用的设备及成本都比较昂贵。

本专利使用油页岩渣和铝矾土、锰矿粉以及粘结剂为原料，经过充分混合后，投入到盘式造粒机中造粒，经过高温烧结，制备出陶粒骨料，然后利用酚醛树脂和环氧树脂等有机树脂进行包覆，制备出合格的覆膜陶粒支撑剂。

油页岩渣是油页岩在开采、炼油及燃烧过程中产生的剥离土和岩灰渣。它的来源有油页岩开采过程中剥离的围岩、油页岩干馏提取页岩油后剩余的废渣、油页岩燃烧发电后的废渣和油页岩作为燃料直接燃烧产生的炉渣等。油页岩渣所含的主要矿物有石英、高岭石、赤铁矿、云母、刚玉、白云石、硫铁矿等，属于含有少量残炭的类似火山灰质瘠性原料，有一定的颗粒度。由于在干馏或燃烧过程中，去除了其中的挥发分、碳质或其它有机酸等，形成多孔结构，具有很好的活性。油页岩渣的主要成分为SiO₂、Al₂O₃、Fe₂O₃、MgO、CaO、SO₃等；若将油页岩渣废弃，将会占用大量土地，并且对土壤和环境造成危害。

发明内容

本发明的目是提供一种利用油页岩渣制备覆膜陶粒支撑剂的方法，该方法可大量利用油页岩渣，可解决油页岩渣对环境的危害。

为实现上述目的的，本发明所采取的技术方案是：一种利用油页岩渣制备覆膜陶粒支撑剂的方法，其特征在于它包括如下步骤：

1)原料的选取：按各原料所占质量份数为：油页岩渣50份、铝矾土50份，粘结剂1～4份，选取油页岩渣、铝矾土和粘结剂，备用；

2)将油页岩渣、铝矾土和粘结剂混合均匀，得到混合料；

3)将混合料投入到盘式造粒机中制粒，使用喷雾法加水，加水量为混合料质量的10％-20％，得到生料球；

4)将制备好的生料球在1200～1400℃烧结，保温时间为30min～2小时，得到陶粒骨料；

5)按树脂与陶粒骨料的重量比为(0.1～10)∶100，选取树脂；按固化剂与陶粒骨料的重量比为(0.1～0.4)∶100，选取固化剂；按其他助剂与陶粒骨料的重量比为(0～0.6)∶100，选取其他助剂；按润滑剂与陶粒骨料的重量比为(0.1～0.25)∶100，选取润滑剂；