專利名稱：使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法。屬新材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
石油壓裂支撐劑是使深層巖石保持著裂開狀態(tài)的支撐物，主要用于石油及天然氣深井的開采。石油天然氣深井開采時，高閉合壓力低滲透性礦床經(jīng)壓裂處理后，使含油巖層裂開，油氣從裂縫處匯集而出。用支撐材料隨同高壓溶液進入地層充填在巖層裂隙中，可以起到使支撐裂隙不因應(yīng)力釋放而閉合的作用，從而保持高導(dǎo)流能力，使油氣暢通，增加產(chǎn)量。
目前常用的石油壓裂支撐劑有石英砂、陶粒以及各種樹脂包覆的復(fù)合顆粒等。其中石英砂的價格最便宜，相對密度較低，但石英砂的強度低、球度差，從而降低了裂縫的導(dǎo)流能力，特別不適用于閉合壓力高的深井。而采用樹脂包覆石英砂的復(fù)合顆粒，球度有改善，耐腐蝕性可達到較高指標(biāo)，即使內(nèi)部的石英砂被壓碎，外面包覆的樹脂層可以包裹住碎塊，保持裂縫的導(dǎo)流能力。但該產(chǎn)品保質(zhì)期短，造價高。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)在復(fù)雜成分的高鐵低品位鋁土礦不能直接作為原料制備石油壓裂支撐劑的不足，提供一種使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法。
本發(fā)明使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法的技術(shù)方案是 以重量百分比計，采用高鐵低品位鋁土礦作為原料，該原料主要成分Al2O3 25 50% ；Fe 8 40% ；Si02 1 30%，工藝步驟如下
(I)將高鐵低品位鋁土礦進行破碎，使其粒度達到100 400目，采用油酸和氧化石臘阜作為捕收劑，娃酸鈉或六偏磷酸鹽作為調(diào)整劑進行了浮選，將NaOH或Κ0Η、碳酸鈉作為分散劑，共同加入球磨機中進行濕磨，浮選中PH值在9 12區(qū)間，獲得鋁硅比>7的精礦，
(2)將精礦在氣氛爐內(nèi)進行磁化焙燒，焙燒溫度控制在300 1400°C ；
(3)對磁化焙燒后的鋁土礦進行磁選除鐵，磁選參數(shù)為0. I 2. 0T，磁選除鐵后的鋁土礦中鐵含量為O 8% ；
(4)鋁土礦與輔料按照一定比例進行混合，其中各種輔料的重量百分比為5 20%。
(5)混合后的混合物料進入氣流粉碎機內(nèi)進行粉碎后，進入包衣機內(nèi)造粒，獲得小球粒生坯；
(6)小球粒生坯投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，控制爐頭、爐尾的溫度以及轉(zhuǎn)速，焙燒結(jié)束后獲得高強度石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。
所述步驟(I)中選取胺類作為捕收劑，六偏磷酸鈉等作為調(diào)整劑，通過反浮選手段脫出脈石礦物，獲得鋁硅比>7的精礦。
所述步驟(2)中磁化焙燒過程所采用的還原劑為活性炭、一氧化碳、木炭、煙煤、焦炭、石油中一種或幾種的混合物。
所述步驟(4)中的輔料為微硅粉、二氧化錳、鈦白粉、碳酸鎂、氧化鎂、二氧化鋯、鋁灰中一種或幾種的混合物，各輔料的重量約占樣品總重量的5 20%，其中各輔料中，微硅粉0. I 60% ;二氧化錳0. 1% 10% ;鈦白粉0. 1% 20% ;碳酸鎂及氧化鎂0. 1% 10% ； 二氧化鋯0· 1% 10% ;鋁灰1% 10%。
所述步驟(5)中氣流粉碎機出來后的物料的粒度為5 100 μ m，包衣機出來的生還的粒度為O. 2 I. O mm。
所述步驟(6)中回轉(zhuǎn)窯的爐頭的溫度為500 1500 °C，爐中的溫度為800 1500 °C，爐尾的溫度為500 1000 °C，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速為O. 3 2 m/h。
所述步驟(4)中磁選除鐵后的鋁土礦中含F(xiàn)e為O 8%重量百分比。
本發(fā)明利用高鐵低品位鋁土礦作為原料制備的石油壓裂支撐劑其密度低，抗壓強度大，能有效解決當(dāng)前抗壓強度不足以及倒流能力差的問題。原料來源廣，加工工藝簡單， 設(shè)備投資小，能耗小，成本低。
具體實施方式

下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
本發(fā)明石油壓裂支撐劑采用高鐵低品位鋁土礦作為原料，其成分比例為=Al2O3 25 50% ；Fe 8 40% ；Si02 1 30%。
具體工藝步驟如下
(I)將高鐵低品位鋁土礦進行破碎，使其粒度達到100 400目，采用油酸和氧化石蠟皂作捕收劑，硅酸鈉或六偏磷酸鹽作調(diào)整劑進行了浮選，將NaOH或Κ0Η、碳酸鈉和分散劑六偏磷酸鈉加入球磨機中進行濕磨，浮選中PH值在9 12區(qū)間，獲得鋁硅比>7的精礦，
或選取胺類作為捕收劑，六偏磷酸鈉等作為調(diào)整劑，通過反浮選手段脫出脈石礦物，獲得鋁硅比>7的精礦；
(2)將精礦在氣氛爐內(nèi)進行磁化焙燒，焙燒溫度控制在300 1400°C ；
(3)對磁化焙燒后的鋁土礦進行磁選除鐵，磁選參數(shù)為0. I 2. OT ;
(4)磁選除鐵后的鋁土礦(Fe 0 8% ;)與輔料按照一定比例進行混合，其中各種輔料的重量百分比為5 20%。
( 5 )混合后的混合物料進入氣流粉碎機內(nèi)進行粉碎后，進入包衣機內(nèi)造粒，獲得小球粒生坯；
(6)小球粒生坯投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，控制爐頭、爐尾的溫度以及轉(zhuǎn)速，焙燒結(jié)束后得石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。
所述的一種由高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述磁化焙燒過程所采用的還原劑為活性炭、一氧化碳、木炭、煙煤、焦炭、石油中的一種或幾種混合物。
所述步驟(4)中磁選除鐵后的鋁土礦中含F(xiàn)e為O 8%重量百分比。
所述步驟(4)中的輔料為微硅粉、二氧化錳、鈦白粉、碳酸鎂、氧化鎂、二氧化鋯、鋁灰中一種或幾種的混合物，各輔料的重量約占樣品總重量的5 20%，其中各輔料中，微硅粉0. I 60% ;二氧化錳0. 1% 10% ;鈦白粉0. 1% 20% ;碳酸鎂及氧化鎂0. 1% 10% ； 二氧化鋯0· 1% 10% ;鋁灰1% 10%。
所述的一種由高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(5)中氣流粉碎機出來后的物料的粒度為5 100 μ m，包衣機出來的生坯的粒度為 O. 2 I. O mm η
所述的一種由高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(6)中回轉(zhuǎn)窯的爐頭的溫度為500 1500 °C，爐中的溫度為800 1500 °C，爐尾的溫度為500 1000 °C，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速為O. 3 2 m/h。
實施例I
I)將高鐵低品位鋁土礦進行破碎磨礦，取500g粒度為200目的鋁土礦進行浮選研究，其中捕收劑為油酸(100g/t)，調(diào)整劑為六偏磷酸鈉(200g/t)，硅酸鈉(200g/t)、碳酸鈉 (500g/t)。
2)選取浮選精礦50g和30g木炭混合后在氣氛爐內(nèi)進行磁化焙燒，焙燒溫度為 550°C。焙燒結(jié)束后物料進行磁選除鐵，磁選參數(shù)為1.0T。
2)磁選除鐵后的鋁土礦與輔料按照一定比例進行混合，輔料的重量百分比為10%， 其中輔料中微硅粉50% ;二氧化錳5% ;鈦白粉5% ;碳酸鎂及氧化鎂4. 5% ;二氧化鋯 O. 5% ;鋁灰35%。
3)混合后的混合物料進入氣流粉碎機內(nèi)進行粉碎后，進入包衣及內(nèi)造粒，獲得粒度合適的小球粒生坯。
4)小球粒生坯投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，控制爐頭溫度1500°C、爐中的溫度為1500°C，爐尾溫度1000°C、轉(zhuǎn)速2 m/h。焙燒結(jié)束后獲得石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。經(jīng)檢測，產(chǎn)品各指標(biāo)如下抗壓強度彡40MPa ；閉合壓力彡65MPa ;酸溶解度< 4. 5% ;粒徑0. 40 0. 50 mm ;破碎率< 3. 5% ;球度和圓度> O. 8。
實施例2
I)將高鐵低品位鋁土礦進行破碎磨礦，取500g粒度為200目的鋁土礦進行浮選研究，其中捕收劑為氧化石蠟皂(150g/t),調(diào)整劑為六偏磷酸鈉(200g/t)，硅酸鈉(200g/t)、 碳酸鈉(500g/t)。
2)選取浮選精礦50g和50g木炭混合后在氣氛爐內(nèi)進行磁化焙燒，焙燒溫度為 550°C。焙燒結(jié)束后物料進行磁選除鐵，磁選參數(shù)為0. 2T。
3)磁選除鐵后的鋁土礦與輔料按照一定比例進行混合，輔料的重量百分比為10%， 其中輔料中微硅粉40% ;二氧化錳5% ;鈦白粉10% ;碳酸鎂及氧化鎂4. 5% ;二氧化鋯 O. 5% ;鋁灰35%。
4)混合后的混合物料進入氣流粉碎機內(nèi)進行粉碎后，進入包衣及內(nèi)造粒，獲得粒度合適的小球粒生坯。
5)小球粒生坯投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，控制爐頭溫度1300°C、爐尾溫度900°C、轉(zhuǎn)速O. 9 m/ h。焙燒結(jié)束后獲得石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。經(jīng)檢測，產(chǎn)品各指標(biāo)如下抗壓強度>40MPa; 閉合壓力≥65MPa ;酸溶解度··< 4. 4% ;粒徑0. 55 O. 65 mm ;破碎率··< 3. 4% ;球度和圓度彡1.0。
實施例3
I)將低品位高鐵鋁土礦進行破碎磨礦，取500g粒度為200目的鋁土礦進行浮選研究，其中捕收劑為塔爾油(200g/t)，調(diào)整劑為六偏磷酸鈉(200g/t)，硅酸鈉(200g/t)、碳酸鈉(500g/t)。
2)選取浮選精礦50g和20g石油焦混合后在氣氛爐內(nèi)進行磁化焙燒，焙燒溫度為 450°C。焙燒結(jié)束后物料進行磁選除鐵，磁選參數(shù)為10T ；
3)磁選除鐵后的鋁土礦與輔料按照一定比例進行混合，輔料的重量百分比為5%， 其中輔料中微硅粉35% ;二氧化錳5% ;鈦白粉15% ;碳酸鎂及氧化鎂4. 5% ;二氧化鋯 O. 5% ;鋁灰35%。
4)混合后的混合物料進入氣流粉碎機內(nèi)進行粉碎后，進入包衣及內(nèi)造粒，獲得粒度合適的小球粒生坯；
5)小球粒生坯投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，控制控制爐頭溫度500°C、爐中的溫度為800°C，爐尾溫度5001、轉(zhuǎn)速0.3 m/h。焙燒結(jié)束后獲得石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。經(jīng)檢測，產(chǎn)品各指標(biāo)如下抗壓強度彡45MPa ；閉合壓力彡65MPa ;酸溶解度··< 4. 2% ;粒徑0· 50 0· 60 mm ； 破碎率< 3. 3% ;球度和圓度> O. 9。
本發(fā)明方法可以將高鐵低品位鋁土礦得以利用，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，延長企業(yè)服務(wù)年限。
權(quán)利要求
1.一種使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于以重量百分比計，采用高鐵低品位鋁土礦作為原料，該原料主要成分Al2O3 25 50% ；Fe 8 40% ；Si02 1 30%，工藝步驟如下(1)將高鐵低品位鋁土礦進行破碎，使其粒度達到100 400目，采用油酸和氧化石蠟阜作為捕收劑，娃酸鈉或六偏磷酸鹽作為調(diào)整劑進行了浮選，將NaOH或Κ0Η、碳酸鈉作為分散劑，共同加入球磨機中進行濕磨，浮選中PH值在9 12區(qū)間，獲得鋁硅比>7的精礦，(2)將精礦在氣氛爐內(nèi)進行磁化焙燒，焙燒溫度控制在300 1400°C；(3)對磁化焙燒后的鋁土礦進行磁選除鐵，磁選參數(shù)為0.I 2. 0T，磁選除鐵后的鋁土礦中鐵含量為O 8% ；(4)鋁土礦與輔料按照一定比例進行混合，其中各種輔料的重量百分比為5 20%。(5 )混合后的混合物料進入氣流粉碎機內(nèi)進行粉碎后，進入包衣機內(nèi)造粒，獲得小球粒生坯；(6)小球粒生坯投入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)，控制爐頭、爐尾的溫度以及轉(zhuǎn)速，焙燒結(jié)束后獲得高強度石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。
2.如權(quán)利要求I所述的使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(I)中選取胺類作為捕收劑，六偏磷酸鈉等作為調(diào)整劑，通過反浮選手段脫出脈石礦物，獲得鋁硅比>7的精礦。
3.如權(quán)利要求I所述的使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(2)中磁化焙燒過程所采用的還原劑為活性炭、一氧化碳、木炭、煙煤、焦炭、石油中一種或幾種的混合物。
4.如權(quán)利要求I所述的由高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(4)中的輔料為微硅粉、二氧化錳、鈦白粉、碳酸鎂、氧化鎂、二氧化鋯、鋁灰中一種或幾種的混合物，各輔料的重量約占樣品總重量的5 20%，其中各輔料中，微硅粉O.I 60% ;二氧化錳0. 1% 10% ;鈦白粉0. 1% 20% ;碳酸鎂及氧化鎂0. 1% 10% ;二氧化鋯0. 1% 10% ;鋁灰1% 10%O
5.如權(quán)利要求I所述的使用高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(5)中氣流粉碎機出來后的物料的粒度為5 100 μ m，包衣機出來的生坯的粒度為O. 2 I. O mm η
6.如權(quán)利要求I所述的使用高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(6)中回轉(zhuǎn)窯的爐頭的溫度為500 1500 °C，爐中的溫度為800 1500 °C，爐尾的溫度為500 1000 °C，回轉(zhuǎn)窯的轉(zhuǎn)速為O. 3 2 m/h。
7.如權(quán)利要求I所述的使用高鐵低品位鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的方法，其特征在于所述步驟(4)中磁選除鐵后的鋁土礦中含F(xiàn)e為O 8%重量百分比。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種使用高鐵低品位鋁土礦制備高強度石油壓裂支撐劑的方法。以高鐵低品位鋁土礦作為原料，包括如下步驟將高鐵低品位鋁土礦粉碎磨礦后，首先采取浮選的方法和反浮選手段脫出脈石礦物來提高該鋁土礦鋁硅比提高該鋁土礦中的鋁硅比；其次采用上述工藝得到的產(chǎn)品投入氣氛爐內(nèi)進行焙燒；焙燒后的物料進行磁選；經(jīng)磁選脫鐵后的物料與各種輔料按照一定比例混合，放入氣流粉碎機內(nèi)進行進一步的混合與粉碎，而后進入包衣機內(nèi)進行造粒處理；得到合適粒度的生坯；生坯進入回轉(zhuǎn)窯內(nèi)進行燒結(jié)，便可得到高強度的石油壓裂支撐劑產(chǎn)品。該方法可以將高鐵低品位鋁土礦得以利用，增加企業(yè)經(jīng)濟效益，延長企業(yè)服務(wù)年限。
文檔編號C09K8/80GK102925134SQ20121049926
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月29日
發(fā)明者張漢平, 張諶虎, 劉玫華, 宋濤, 陳獻梅, 喬吉波, 湯優(yōu)優(yōu), 呂晉芳, 梁溢強, 楊林, 印勇, 劉述仁 申請人:昆明冶金研究院