[发明专利]一种煤矸石支撑剂及其制备方法

说明书

一种煤矸石支撑剂及其制备方法，所述煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物。本发明的支撑剂既能够有效利用固体废物煤矸石，为煤矸石的再次利用提供了新的途径，又能够有利于提高烧成陶粒的强度，以适应闭合压力高的深层油气井压裂缝的支撑，其特征在于，所述支撑剂为陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒由煤矸石陶瓷泥料烧制而成，所述煤矸石陶瓷泥料是指陶瓷泥料的原料组分中以煤矸石焙烧粉料为主料。

技术领域

本发明涉及油气井压裂缝的支撑技术，特别是一种煤矸石支撑剂及其制备方法，所述煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物。本发明的支撑剂既能够有效利用固体废物煤矸石，为煤矸石的再次利用提供了新的途径，又能够有利于提高烧成陶粒的强度，以适应闭合压力高的深层油气井压裂缝的支撑。

背景技术

石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出。用陶粒支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持高导流能力，使油气畅通，增加产量。因此，近几十年来，为开发深层油、气井，提高其产量，压裂工艺被广泛采用。由于与之密切相关的固体支撑剂是该项工艺应用好坏的关键之一，为此，国内外的科研人员对高品质固体支撑剂的制造方法投入了大量研究。现有支撑剂生产工艺包括烧结法和电熔喷吹法两种。在国内多地生产厂家多采用电熔喷吹法，生产的产品多为中低强度，且电耗比较高。中国发明专利公告发表的CN1046776A的固体支撑剂及其制造方法就属于电熔喷吹方法。国外采用烧结法的较多，但为使生产连续化、自动化，关键的成球工序采用流化床泥浆喷吹法或盘式法。英国专利GB2079261A的制造烧结铝矾土圆球工艺，是将含有铝矾土和结合剂的水悬浮料通过流态化喷吹法造球，然后进行烧结而成。该工艺连续化、自动化程度高，但投资大，不适合当前我国国情，产品质量也比较好，但价格昂贵，一般为国内同类产品的6～8倍。针对国内外以铝矾土为主料制备固体支撑剂的方式，本发明人认为，应该对其进行改变，特别是以变废为宝的方式有效利用固体废物，并以原料廉价、工艺简单、高效节能、产品质优为目标在油气井压裂支撑剂上开辟新的工艺流程及工艺条件。为此，本发明人完成了本发明，提供一种工艺简单，高效、节能，产品质量好、成本低，适合我国国情的煤矸石高强度支撑剂及其制备方法，以支持广泛使用的深层油气井压裂工艺技术。

发明内容

本发明针对现有技术中存在的缺陷或不足，提供一种煤矸石支撑剂及其制备方法，所述煤矸石是采煤过程和洗煤过程中排放的固体废物。本发明的支撑剂既能够有效利用固体废物煤矸石，为煤矸石的再次利用提供了新的途径，又能够有利于提高烧成陶粒的强度，以适应闭合压力高的深层油气井压裂缝的支撑。

本发明的技术方案如下：

一种煤矸石支撑剂，其特征在于，所述支撑剂为陶瓷颗粒，所述陶瓷颗粒由煤矸石陶瓷泥料烧制而成，所述煤矸石陶瓷泥料是指陶瓷泥料的原料组分中以煤矸石焙烧粉料为主料。

所述煤矸石焙烧粉料含量为80wt％～95wt％。

所述陶瓷泥料的原料组分中包括辅料，所述辅料包括粘土和多种氧化物。

所述多种氧化物为Fe₂O₃、MgO和MnO₂；所述粘土为软质粘土。

Fe₂O₃原料组分含量为1wt％～15wt％，MgO原料组分含量为0.5wt％～10wt％，MnO₂原料组分含量为0.5wt％～10wt％，粘土原料组分含量为1wt％～10wt％。

所述煤矸石焙烧粉料的主要化学成分及其重量含量如下：Al₂O₃ 55～70％，SiO₂15～30％，Fe₂O₃ 2～10.5％，TiO₂ 2～5.5％。