[发明专利]利用硼矿尾矿制备的支撑剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种压裂支撑剂及其制备方法，尤其涉及一种利用工业尾矿合成的高强陶粒支撑剂及其制备方法。

背景技术

压裂是指采油或采气过程中，利用水力作用，使油气层形成裂缝的一种方法。油气层压裂工艺过程用压裂车，把高压大排量具有一定粘度的液体挤入油层，当把油层压出许多裂缝后，加入支撑剂(如石英砂等)充填进裂缝，提高油气层的渗透能力，以增加注水量(注水井)或产油量(油井)。压裂工艺技术在石油、天然气的开发中发挥重要的作用，而压裂的成效又较大程度上取决于压裂支撑剂的技术性能。

支撑剂由压裂液带入并支撑在压裂地层的裂缝中，从而有效地将油气导入油气井，大幅度提高油气产量和延长油井寿命。因此支撑剂是压裂施工的关键材料。传统的陶粒支撑剂是以铝矾土和硬质粘土为原料，通过粉末造粒，高温烧结而成，制成品的结合相是高强刚玉莫来石相，如CN1085288A，CN101787270A所公开的支撑剂。但是随着我国矿山资源大范围的开发利用，传统方法制造陶粒的主要原料铝矾土不仅价格上涨幅度大，而且铝矾土资源也日渐紧张。因此，寻找廉价的有效的可替代的原料生产高强陶粒支撑剂一直是本领域的追求目标之一。

我们国家蕴藏丰富的硼石、硅石资源，但是随着多年以来连续的开采已经积攒了大量工业尾矿，不仅造成了工业尾矿占用了大量的农田和山地，而且成为了环境污染的源头、造成矿山资源合理利用率低、资源开发费用高企等等恶性循环的现象。如何利用硼矿尾矿的工业尾矿，是一件意义非凡的工作。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种高强陶粒支撑剂，本发明所提供的支撑剂利用硼矿尾矿和硅石、软质粘土为原料，通过原料加工、粉末造粒、高温烧成，制成品的结合相是镁橄榄石堇青石复合陶瓷相，具有耐高温、耐高压、耐腐蚀、高强度、高导流能力、低破碎率、抗热震能力高等特点。

本发明所提供的支撑剂，其制备原料包括：硼矿尾矿50～70wt%，例如为52wt%、54wt%、57wt%、61wt%、63wt%、66wt%、69wt%等、硅石20～50wt%，例如为23wt%、25wt%、28wt%、35wt%、41wt%、46wt%等、软质粘土5～20wt%，例如为7wt%、8wt%、11wt%、15wt%、17wt%、19wt%等；并采用下述方法制备：

(1)将硼矿尾矿、硅石分别进行轻烧处理，再分别经球磨机粉磨；

(2)将软质粘土进行干燥处理，再经球磨机粉磨；

(3)按原料配比配成混合料，并混合均匀得到预混料；

(4)所述预混料经圆盘制粒机造粒，经筛分得到半成品粒；

(5)将所述半成品粒送入回转窑中，烧成，保温即得；

任选进行(6)将步骤（5）所得产品经振动筛筛分。筛分是用各种不同孔径的筛片把粒度大小不同的混合物料分成各种粒度级别的作业。经振动筛可将制得的支撑剂产品筛分成20～40目、30～50目、40～60目、40～70目等不同粒径的支撑剂，不同粒径的支撑剂所起的作用不同，粒径对支撑剂的性能评价有很重要的影响，是正确选择和使用支撑剂的基础之一。所述原料的重量百分比之和为100%。

作为优选技术方案，所述的支撑剂，其制备原料包括：硼矿尾矿55～65wt%、硅石20～40wt%和软质粘土5～15wt%。所述原料的重量百分比之和为100%。

作为优选技术方案，所述的支撑剂，其制备原料包括：硼矿尾矿60wt%、硅石30wt%和软质粘土10wt%。

作为优选技术方案，所述的支撑剂，所述的硼矿尾矿为硼矿除硼石或/和云母之外的尾矿，优选为营口大石桥地区硼矿除硼石和/或云母之外的尾矿。

由于硼矿资源的过度开采，资源保有量严重不足，尾矿严重浪费。因此本发明所提供的更有效、充分的利用硼矿的尾矿，治理了尾矿，提高了资源利用率。

本发明利用硼矿尾矿进行制备支撑剂，既能替代日渐昂贵的铝矾土资源，又能为废弃的工业尾矿特别是营口大石桥地区寻找到合适的用途，完善硼矿的产业链，更有价值的是找到一种非常实际的治理工业尾矿的方法。

作为优选技术方案，所述的支撑剂，所述的硅石为二氧化硅含量大于92%的硅石。硅石是脉石英、石英岩、燧石和砂岩的统称。其主要化学成分是SiO₂。

作为优选技术方案，所述的支撑剂，所述的软质粘土为球粘土，优选为三级以上的球粘土，进一步优选为吉林水曲柳三级以上的球粘土。

本发明的目的之一还在于提供本发明所述支撑剂的制备方法，包括如下步骤：