[发明专利]一种高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高强度硅酸镁铝支撑剂及其制备方法，所述制备方法包括：将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石分别进行干燥、破碎和焙烧，得到三者的粉料；将所述三者的粉料与助剂进行混合粉磨，得到混合物料粉体；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，获得高强度硅酸镁铝支撑剂。所述高强度硅酸镁铝支撑剂的直径介于106～3350μm之间，球度和圆度不低于0.9，体积密度为1.3～1.8g/cm³，在86～103MPa闭合压力下破碎率≤9％。本发明以主要含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料生产高强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，具体涉及一种强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法、以及该高强度硅酸镁铝支撑剂产品。

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℃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％。

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，造价过高而难以推广。

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含蛇纹石的岩石、废石、尾矿为原料，生产工艺简单、节能减排、产品附加值高、生态环境效益高的高强度硅酸镁铝支撑剂制备方法。又如，本发明的另一目的在于提供一种高强度、高球度、耐高温高压、耐腐蚀的硅酸镁铝支撑剂。

为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种高强度硅酸镁铝支撑剂的制备方法，所述制备方法可包括以下步骤：将含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石分别进行干燥、破碎和焙烧，得到三者的粉料；将所述三者的粉料与助剂进行混合粉磨，得到混合物料粉体；其中，助剂包括生石灰、黄沙、石英砂、钾长石和伊利石中的一种或多种，助剂的加入量为所述三者的粉料质量总和的20～40％；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，获得高强度硅酸镁铝支撑剂。

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，所述含蛇纹石矿物的原料、粉煤灰和煤矸石的质量比可为20～50：20～50：10～40。

在本发明的一个示例性实施例中，所述焙烧可包括：使所述破碎后的含蛇纹石矿物的原料在650℃～900℃焙烧5min～90min；使所述破碎后的粉煤灰在800℃～1000℃焙烧5min～90min；使所述破碎后的煤矸石在800℃～1000℃焙烧5min～90min。

在本发明的一个示例性实施例中，所述混合物料粉体可包括质量比为25～40：35～40：2～10：5～15：9～20的MgO、SiO₂、CaO、Fe₂O₃和Al₂O₃，所述混合物料粉体的粒径可为75μm以下(例如，粒径为2～75μm)。