一种用钢渣生产的压裂陶粒支撑剂及制备方法

  [0001] 本发明设及一种陶粒支撑剂及制备方法，具体地属于一种用钢渣生产的压裂陶粒 支撑剂及制备方法。

  [0002] 压裂陶粒支撑剂是在低渗透性石油天然气开采时，通过高压液体注入含油气岩层 裂缝，用W保持压裂形成的裂缝开启，为油气提供顺杨通道的球状陶瓷颗粒。它是密闭油 气，特别是页岩气开采中的关键性消耗材料，具有对产品技术指标要求高、单井使用量大的 特点。

  [0003] 近几年，随着油气开采难度的增加和页岩气产业的加快速度进行发展，压裂支撑剂产品的 需求量迅速增加，并向着高强度、多品种的方向发展。

  [0004] 用于油气开采的压裂支撑剂，按产品来源可分为石英砂和陶粒支撑剂两类。通常 按强度和密度可分为石英砂、低密度陶粒支撑剂、中密度陶粒支撑剂和高密度陶粒支撑剂。 因石英砂球度低、抗破裂强度低，只能用于地表浅井。而油气钻井市场对压裂支撑剂的主要 需求集中于人工合成的陶粒支撑剂。 阳〇化]目前国内外生产陶瓷压裂支撑剂的主要方法是W侣抓±和高岭±为原料，经原料 破碎、配料混合、造粒成球后在高达1500~1600°C的高溫下烧结而成。因烧成溫度高、产品 密度大、能耗大、成本高，不能够满足用户要求。

  [0006] 钢渣是指在炼钢过程中排出的炉渣，包括转炉渣、平炉渣和电炉渣。钢渣作为钢铁 生产的副产品，其产量大、占地多，对环境构成危害，是固体废弃物资源化的重要目标。 W07] 经检索，有利用高炉渣(炼铁渣）开发生产了 高铁型石油压裂支撑剂 (CN1325423C)，但该产品的主要的组成原材料为高铁型高炉渣、高侣砖、侣抓±和复合烧结剂，且高 炉渣的添加量仅为5~40%。

  [0008] 美国专利文献，即USA1报道了用铜渣、铅渣、儀渣、憐渣、锋铅渣制 备压裂支撑剂的方法，但运些渣分别形成于不同的有色冶金工艺，主要由二氧化娃和氧化 铁组成，与钢渣在成分、物相、结构及工艺性质等方面有根本性的不同。

  [0009] 本发明在于提供一种W炼钢害炉产生的钢渣、粘±、娃灰石为主要的组成原材料，且具备有 较高的机械强度、表面十分光滑、耐酸性侵蚀的用钢渣生产的压裂陶粒支撑剂及制备方法。

  [0010] 实现上述目的的措施： 一种用钢渣生产的压裂陶粒支撑剂，其原料组成及重量百分比为：粒度《75微米的钢 渣：50~90%，粒度《75微米的娃灰石：5~45%，粒度《45微米的粘± :5~20% ;其中，在 所述的粘±中，按照其总重量百分比不超过5%的量用作与水混合作为粘±浆，按照其总重 量百分比不超过25%的量用作在制备球粒中喷撒，其余则用作混合料；外加有耐酸聚合物， 耐酸聚合物的喷洒量按照陶粒：耐酸聚合物=1 :〇. 05~0. 2进行。

  [0011] 其在于：所述的钢渣是指平炉渣或转炉渣或电炉渣或其中两种W上W任意比例混 合的物料。

  [0013] 其在于：所述的粘±是指高岭±或膨润±或伊利石或其中两种W上W任意比例混 合的物料。

  [0014] 制备一种用钢渣生产的压裂陶粒支撑剂的方法，其步骤： 1) 将粒度《75微米的钢渣、粒度《75微米的娃灰石、及除用作粘±泥浆和在制备球粒 中喷洒的用量外的余量粒度《45微米的粘±进行充分混合； 2) 将混合料输入制球机制球，并控制制球机的运转速度在15~60转/分钟；在此期 间，向混合料的表面喷洒已调好的粘±浆，制球粒完成后向其表面喷洒按照粘±总质量百 分比不超过25%的粘±粉，直至所形成的球表面为白色或灰白色； 3) 对球粒进行干燥，干燥溫度为98~105°C，干燥时间不少于2个小时； 4) 进行烧结，烧结溫度为1050~1300°C，时间为0. 5~3个小时； 5) 自然冷却至室溫后进行研磨，直至球粒表面十分光滑无粉尘； 6) 采用滚筒方式来进行旋转加热，加热溫度到80~110°C后，加入耐酸聚合物，继续旋 转5~15分钟，使球粒表明产生耐酸保护层，耐酸聚合物的加入量按照球粒：耐酸聚合物 =1:0. 05 ~0. 2 进行； 7) 待用。

  [0015] 其在于：所述的粘±浆是按照所要制浆粘±量的5~30倍的水所配制。

  [0016] 其在于：所述的耐酸聚合物为矿物涂层通用的酪醒树脂或环氧树脂。

  [0017] 本发明中各原料的作用 钢渣粉：其化学成分及含量随炼钢炉型、钢种及冶炼阶段不同有波动，但其主要组成为 巧、铁、娃、儀和少量侣、儘、憐等的氧化物。钢渣的主要矿物成分为娃酸Ξ巧、娃酸二巧、巧 儀橄揽石、巧儀菩薇辉石、铁侣酸巧W及娃、儀、铁、儘、憐的氧化物形成的固烙体。经大量试 验，用其作为压裂陶粒支撑剂的主要的组成原材料，是由于其主要化学成分为娃酸盐类，经烧结后可 形成娃酸盐质的再结晶颗粒，并W陶瓷结合方式形成具有较高强度的陶瓷体，且能变废为 宝，使钢渣得到最大化的应用，减少占地及对环境的污染。

  [0018] 娃灰石粉：娃灰石是一种链状娃酸盐，通常呈纤维状、针状形态，主要成分为娃酸 巧，烙点高达1540°c。其在球粒烧结时不会产生烙化，与烙融后的钢渣相容性好，并且无定 向地分布于烧结后的球粒微结构中，对钢渣陶粒产生纤维强化作用。其也可W用石棉、透闪 石粉、岩棉粉或其它耐高溫纤维替代。

  [0019] 粘±粉：粘±与适量水混合后其可塑性、结合性好，钢渣本身为脊性料，成球性能 差，加入粘±可^提高其球粒强度、球形度、和成球率。粘±粉可W为高岭±、膨润±、伊利 石，或它们W-定比例的混合而成的混合物。

  [0020] 耐酸聚合物：耐酸聚合物经过加热、涂覆、冷却固化后，在陶粒表明产生致密光滑 的保护层，使支撑剂表面呈现化学惰性，不与水、压裂液、酸化液、石油和天然气等发生反 应，同时使产品拥有非常良好的使用性能。

  [0021] 本发明之所W将粘±粉在滚制球粒完成后进行喷撒，是为了在球粒表明产生一层 具有耐火性能的涂层，防止球粒在后期干燥、烧成过程中球粒之间发生粘结。

  技术研发人员：李博文;何明生;黄建阳;甘万贵;薛改凤;刘继雄;周旺枝;刘孟;陈华圣;李丽坤;

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