一种利用油页岩灰渣制备的石油压裂支撑剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于油气田用化工产品的制备技术领域，设及一种利用油页岩灰渣制备的 低密度高强度石油压裂支撑剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 石油压裂支撑剂是石油、天然气和页岩气低渗透油气井开采压裂施工的重要填充 介质，其性质直接影响了整个油井的增产能力。在油气井中注入石油压裂支撑剂不仅可W 提高油气层的渗透能力，增加油气产量，而且还能延长油气井使用年限。所W，对于油田增 产而言，研究高性能石油压裂支撑剂是很有必要的。现有技术中，传统的石油压裂支撑剂主 要W纯刚玉相为支撑骨架，玻璃相起粘结作用，运使石油压裂支撑剂具有很好的强度和优 良的耐腐蚀能力，但由于传统石油压裂支撑剂内的莫来石含量较低，致使其产品相应还存 在有强度低、破碎率较高的不足，而且其体积密度和视密度也相对较大。
[0003] 油页岩灰渣是置于马弗炉中的油页岩在800°C下恒溫2小时所得的残留物（即油 页岩经干馈或燃烧后产生的废渣，含有多种可溶性矿物质）。长期W来，油页岩在提炼页岩 油后，其废弃物油页岩灰渣的堆积量巨大，需要占用大量±地，同时，还会对周围居民身体 健康造成严重危害。油页岩灰渣的污染性主要源于其中含有的大量重金属元素，经过雨水 淋溶或扩散后运些元素会严重污染周围的±地、水源，从而破坏了 ±壤的生产能力，进而破 坏了农业生产并危害居民健康。但研究也表明，油页岩灰渣有一定的颗粒度、多孔，含有大 量的矿物成分，其主要成分中Si〇2占60 %左右，A12〇3占20 %左右，其它化2〇3、Mg〇、CaO、S〇3 等占20 %左右。油页岩灰渣经过干馈般烧之后，结构变得异常疏松，具有较大的烧失量和较 轻的密度，并具有很好的活性。近年来，随着国家对环境保护工作的日益重视，政府部口对 企业的环保工作也有明确的要求，在此背景下，有关生产企业中如何提高油页岩灰渣的利 用率，减少环境污染，进而达到提高企业经济效益和发展循环经济的目的，已成为迄今众多 能源生产企业致力研究的主要技术课题。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于对提供一种利用油页岩灰渣制备的石油压裂支撑剂，该压裂支 撑剂产品克服了现有技术存在的不足，具有强度高、破碎率低且体积密度和视密度均较小 的优点。
[0005] 本发明的另一个目的是提供一种用于制备该压裂支撑剂的方法。
[0006] 本发明的技术方案如下所述。
[0007] -种利用油页岩灰渣制备的石油压裂支撑剂，其特征在于由W下质量百分比的物 质组份组成：
[0008] 油页若灰渣 10~:3日％， 油页岩半焦 1-1?.
[0009] 觀出 i~瓣:， 猎楓止 4日~7日％， 儘粉 1~5%， 氧化铁订i化） 1~4%， 碳酸顿巧aC〇3) 1~3號， 白云石 1~5%。
[0010] 其中，所述的油页岩灰渣是置于马弗炉中的油页岩在800°C下恒溫2小时所得的 残留物，所述的油页岩半焦为油页岩经低溫（约500°C)干馈后的固体产物，所述的侣抓± 为未经燃烧的生侣抓±。
[0011] 上述利用油页岩灰渣制备的石油压裂支撑剂中，油页岩半焦、粘±、儘粉、氧化铁、 碳酸领及白云石为辅助添加剂，其中油页岩半焦及粘±主要起粘结作用，儘粉起助烙作用， 碳酸领及白云石起增强石油压裂支撑剂强度的作用。
[0012] 用于制备运种石油压裂支撑剂的方法包括下述的工艺步骤：
[0013] 1)原料预处理：将油页岩灰渣、油页岩半焦和侣抓±进行粉碎处理；
[0014] 2)混合：将粉碎的油页岩灰渣、油页岩半焦、侣抓±和粘±、儘粉、氧化铁、碳酸领 及及白云石混合，用球磨机将混合物料研细，过400目筛；
[0015] 3)成球：使用盘式造粒机进行造粒，就混合料细分揽拌制成0. 45~0. 9mm的球 粒，球粒的含水率为40%~55% ;
[001引 4)干燥：将球粒在200~300°C环境内烘干1~化，使其干燥；
[0017]W般烧：将干燥后的球粒送入到回转害进行烧结，烧结溫度为1100~1130。烧 结时间为1~化；
[0018] 6)冷却：采用水冷或风冷的方式对烧结后的球粒进行冷却，之后用标准筛对冷却 球粒进行筛分后得到成品。
[0019] 与现有技术相比，本发明采用油页岩灰渣、侣抓±、油页岩半焦、粘±、氧化铁、碳 酸领、儘粉及白云石按照特定比例进行组合后，通过制粉、成球及烧成工艺制成石油压裂支 撑剂，本发明通过添加油页岩灰渣，可增加石油压裂支撑剂的莫来石含量，从而使石油压裂 支撑剂整体结构的强度更好，破碎率更低，此外油页岩灰渣中存在的有机质及氧化铁成分 可更快地将碳质成分氧化，更容易形成均匀的闭合气孔，从而使石油压裂支撑剂的体积密 度和视密度更小。该支撑剂经过检测得知，产品的体积密度是1. 3~1. 7g/cm3,视密度是 2. 4~2. 7g/cm3,在闭合压力为52MI^时，破碎率为3%~9%。综上所述，本发明利用油页 岩灰渣及侣抓±等作为原料，具有原料来源广泛、制备方法工艺简单、易操作、经济环保、生 产成本低等特点，它不仅可w减少油页岩灰渣堆积对大量±地的占用，减轻其对环境、生态W及人类健康的严重威胁，并解决了W往页岩气开采中存在的石油和天然气井浅井压裂施 工中压裂支撑体积密度和视密度大、施工费用高等问题，提高了对油页岩灰渣的利用价值， 使油页岩灰渣变废为宝，非常适宜于工业化生产。
【具体实施方式】
[0020] 实施例1
[0021] 一种利用油页岩灰渣制备的石油压裂支撑剂，由W下质量百分比的物质原料组 成：
[0022] 油页岩灰渣 30%, 油页岩半焦 4%， 牆上 1%， 黯狐止 煎％， 儘粉 2%， 氧化铁灯地） 2%， 碳酸领巧aC〇3) 1豁， 白云石 1%。
[0023]该石油压裂支撑剂的制备方法包括下述步骤：
[0024] 1)原料预处理：将油页岩灰渣及油页岩半焦和侣抓±进行粉碎处理；
[00巧]2)混合：将粉碎好的油页岩灰渣、油页岩半焦、侣抓±与粘±、儘粉、氧化铁、碳酸 领及白云石混合，用球磨机将混合物料研细，过400目筛；
[0026] 3)成球：使用盘式造粒机进行造粒，就混合料细分揽拌制成0. 45~0. 9mm的球 粒，球粒的含水率为40%~55% ;
[0027] 4)干燥：将球粒在200°C环境内烘干比，使其干燥；
[002引W般烧：将干燥后的球粒送入到回转害进行烧结，烧结溫度为1100°C，烧结时间 为化；
[0029] 6)冷却：采用风冷方式对烧结后的球粒进行冷却，之后用标准筛对冷却球粒进行 筛分后得到成品，代号样品1。
[0030]为了证明本发明产品的有益效果，本发明设计人参照《压裂支撑剂性能指标及测 试推荐方法》实验条件的要求，对样品1的压裂支撑性能进行了检测。该支撑剂经过检测 得知，产品的体积密度是1. 62g/cm3,视密度是2. 56g/cm3 ;闭合压力为52MPa时，破碎率为 8. 2%,达到国豕柄;准。
[00引]实施例2
[0032] 一种利用油页岩灰渣制备的石油压裂支撑剂，由W下质量百分比的物质原料组 成：
[0033] 油巧岩灰渣 35%, 油页岩半焦 5%， 鞭主.