石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法与流程

本发明涉及矿物提纯技术领域，特别是涉及一种石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法。

背景技术：

随着国民经济的迅猛发展，各行各业对石油的需求日益增加，对于低渗油田来说，水利压裂技术成为促渗增产的一项重要技术措施。在使用水力压裂技术作业中，压裂支撑剂由于具备增强地层导油能力，增大泄油面积，提高地层渗透率等作用，因而扮演着重要角色。

目前，主要的压裂支撑剂的种类大致分为石英砂、树脂砂、陶粒等，而石英砂因物美价廉而被广泛使用，成为使用量最大的压裂支撑剂材料。压裂支撑剂用石英砂通常由天然石英砂筛选提纯而来，由于天然石英砂原料中往往含有多种杂质，如细泥、铁矿、长石、云母、岩屑等，这些杂质会对石英砂的使用性能造成影响，因而需要进行去除。但目前使用较多的提纯去杂方法仍然停留在简单的水洗处理工艺，无法有效去除石英砂内夹杂的多种杂质，导致石英砂产品无法满足压裂支撑剂的使用性能指标要求。

技术实现要素：

基于此，本发明有必要提供一种石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法，旨在解决现有技术石英砂中杂质无法有效去除，导致石英砂作为压裂支撑剂的使用性能欠佳的问题。

其技术方案如下：

一种石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法，其包括如下步骤：

s100、对天然石英砂原料进行分级筛选和滤杂处理，得到天然石英砂粗产品；

s200、对分级筛选和滤杂处理后的所述天然石英砂粗产品进行擦洗处理；

s300、对擦洗处理后的所述天然石英砂粗产品进行分级脱泥处理；

s400、对分级脱泥处理后的所述天然石英砂粗产品进行重选，得到石英精砂；

s500、对重选后得到的所述石英精砂进行磁选除杂，得到石英砂强磁选尾矿；

s600、对磁选除杂后得到的所述石英砂强磁选尾矿进行色选或浮选处理，得到石油压裂支撑剂用石英砂成品。

上述的石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法主要用于对作为压裂支撑剂的石英砂进行去杂提纯作业中，以能够去除石英砂中的各种类型杂质。具体而言，首先需要对天然石英砂原料进行分级筛选和滤杂处理，以去除大块砾石、细粒砂和泥土；之后，再对天然石英砂粗产品进行擦洗处理，进一步能够解离去除石英砂表面粘附的细泥和铁质杂质；紧接着，再对天然石英砂粗产品进行分级脱泥处理，进一步能够去除天然石英砂粗产品中夹杂的细泥和废水，得到较为干净的石英砂；之后，再对石英砂进行重选，从而能够去除夹杂的重矿物杂质，至此得到石英精砂。紧接着，再对石英精砂进行磁选除杂处理，从而进一步去除夹杂的强磁性矿物和弱磁性矿物，得到石英砂强磁选尾矿；最后，再对石英砂强磁选尾矿进行色选或浮选处理，从而能够去除夹杂的长石、岩屑等低强度矿物杂质，至此得到破碎率符合压裂支撑剂要求的石英砂成品，可以保证石英砂中各类杂质去除干净、彻底，确保石英砂作为压裂支撑剂的使用性能，以提升水力压裂技术在低渗油田中促渗增产的能力。

下面对本申请的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，在所述步骤s100、对天然石英砂原料进行分级筛选和滤杂处理中，首先将天然石英砂原料通过10目筛滤除大块砾石，完成初级过滤；之后再通过20目～140目筛进一步滤除细粒砂和泥土，完成二级过滤。

在其中一个实施例中，在所述步骤s200、对分级筛选和滤杂处理后的所述天然石英砂粗产品进行擦洗处理中，是将所述天然石英砂原料投入擦洗机中进行制浆擦洗，使所述天然石英砂原料表面的细泥和铁质杂质解离；其中，擦洗浓度为50％～70％，擦洗时间为5min～20min。

在其中一个实施例中，在所述步骤s400、对分级脱泥处理后的所述天然石英砂粗产品进行重选，具体是将所述天然石英砂粗产品投入螺旋溜槽中，通过旋流的重力和离心力的作用将重矿物与石英砂分开，重矿物直接排放而得到石英精砂。

在其中一个实施例中，在所述步骤s500、对重选后得到的所述石英精砂进行磁选除杂，具体是首先采用弱磁选机对所述石英精砂进行首次选别处理，除去强磁性矿物；而后再用强磁选机对所述石英精砂进行再次选别处理，除去弱磁性矿物，得到石英砂强磁选尾矿。

在其中一个实施例中，在所述步骤s600、对磁选除杂后得到的所述石英砂强磁选尾矿进行浮选处理中，是将所述石英砂强磁选尾矿投入浮选机中，同时投加捕收剂和抑制剂到矿浆中，通过反浮选法除去长石、岩屑等低强度杂矿物质，得到破碎率合格的石英砂成品；其中，所述捕收剂为由捕收剂a和捕收剂b以质量比为1.0：0.5～3.0比例组合而成，用量为500～2000g/t浮选给矿；捕收剂a可以是十二胺和椰油烷基伯胺中的至少一种，捕收剂b可以是石油磺酸钠、十二烷基磺酸钠和油酸钠中的至少一种；所述抑制剂为六偏磷酸钠，用量为0～100g/t浮选给矿；所述矿浆的ph为2～3。

在其中一个实施例中，在所述步骤s600、对磁选除杂后得到的所述石英砂强磁选尾矿进行色选处理中，首先将所述石英砂强磁选尾矿进行脱水和烘干处理，之后将干燥的所述石英砂强磁选尾矿投入色选机中进行选别处理。

在其中一个实施例中，在所述步骤s600、对磁选除杂后的所述石英砂强磁选尾矿进行色选处理，得到石英砂成品之后，还包括对所述石英砂成品进行筛分，得到10目～20目、20目～40目、30目～50目、40目～60目、50目～70目、70目～140目等不同粒径的产品；或者，在所述步骤s600、对磁选除杂后的所述石英砂强磁选尾矿进行浮选处理，得到石英砂成品之后，还包括步骤对所述石英砂成品进行筛分脱水烘干，得到10目～20目、20目～40目、30目～50目、40目～60目、50目～70目、70目～140目等不同粒径的产品。

附图说明

图1为本发明实施例所述的石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法的工艺步骤流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固设于”、“设置于”或“安设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；一个元件与另一个元件固定连接的具体方式可以通过现有技术实现，在此不再赘述，优选采用螺纹连接的固定方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，为本申请一实施例展示的石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法的工艺步骤流程图，具体包括如下步骤：

s100、对天然石英砂原料进行分级筛选和滤杂处理，得到天然石英砂粗产品；

s200、对分级筛选和滤杂处理后的所述天然石英砂粗产品进行擦洗处理；

s300、对擦洗处理后的所述天然石英砂粗产品进行分级脱泥处理；

s400、对分级脱泥处理后的所述天然石英砂粗产品进行重选，得到石英精砂；

s500、对重选后得到的所述石英精砂进行磁选除杂，得到石英砂强磁选尾矿；

s600、对磁选除杂后得到的所述石英砂强磁选尾矿进行色选或浮选处理，得到合格压裂支撑剂用石英砂成品。

上述的石油压裂支撑剂用石英砂提纯加工方法主要用于对作为压裂支撑剂的石英砂进行去杂提纯作业中，以能够去除石英砂中的各种类型杂质。具体而言，首先需要对天然石英砂原料进行分级筛选和滤杂处理，以去除大块砾石、细粒砂和泥土；之后，再对天然石英砂粗产品进行擦洗处理，进一步能够解离去除石英砂表面粘附的细泥和铁质杂质；紧接着，再对天然石英砂粗产品进行分级脱泥处理，进一步能够去除天然石英砂粗产品中夹杂的细泥和废水，得到较为干净的石英砂；之后，再对石英砂进行重选，从而能够去除重矿物杂质，至此得到石英精砂。紧接着，再对石英精砂进行磁选除杂处理，从而进一步去除夹杂的强磁性矿物和弱磁性矿物，得到石英砂强磁选尾矿；最后，再对石英砂强磁选尾矿进行色选或浮选处理，从而能够去除夹杂的长石、岩屑等低强度矿物杂质，至此可以保证石英砂中各类杂质去除干净、彻底，确保石英砂作为压裂支撑剂的使用性能，得到破碎率符合压裂支撑剂要求的石英砂成品，以提升水力压裂技术在低渗油田中促渗增产的能力。

需要说明的是，本发明所指天然石英砂原料，是经过风化、搬运、侵蚀等作用形成的一种天然石英石，其中的石英石颗粒较圆，粒度较一般石英岩矿要小，并且根据所在地区的地质条件，石英砂内夹含的杂质诸如大块砾石、泥土、铁质杂质、长石、岩屑等，因而需要采用行之有效的过滤提纯工艺方法对石英砂中的上述各种杂质进行有针对性的去除，以保证提纯效果。

具体地，一实施例中，在所述步骤s100、对天然石英砂原料进行分级筛选和滤杂处理，得到天然石英砂粗产品中，首先将天然石英砂原料通过10目滤除大块砾石，完成初级过滤；之后再通过20目～140目筛进一步滤除细粒砂和泥土，完成二级过滤。如此便能够通过分级筛分方式，依次将天然石英砂原料中的大块的砾石以及小粒径的砂石和泥土去除干净。

需要说明的是，根据天然石英砂原料的结构和粒度不同，其它实施例中也可以采用其它目数的筛网进行分级过滤，也都在本申请的保护范围内。

在所述步骤s200、对分级筛选和滤杂处理后的所述天然石英砂粗产品进行擦洗处理中，是将所述天然石英砂粗产品投入擦洗机中进行制浆擦洗，使所述天然石英砂粗产品表面的细泥和铁质杂质解离；其中，擦洗浓度为50％～70％，擦洗时间为5min～20min。可以理解的，擦洗机的功效在于通过搅拌，使石英砂颗粒与机体侧壁以及石英砂颗粒之间的相互摩擦达到高频、多次擦洗，能够将粘附在石英砂颗粒表面顽固的细泥和铁质杂质有效擦洗脱落、并去除掉，进一步得到外表洁净的天然石英砂粗产品需要说明的是，根据石英砂的脏污程度不同，所使用的擦洗浓度和擦洗时间也不相同。较佳地，对所述天然石英砂粗产品进行制浆擦洗的擦洗浓度为60％，擦洗时间为10min。在此条件下对石英砂完成擦洗作业，能够兼顾擦洗效果和擦洗效率，提升提纯作业经济性。

在所述步骤s400、对分级脱泥处理后的所述天然石英砂粗产品进行重选，具体是将天然石英砂粗产品投入螺旋溜槽中，通过旋流的重力和离心力的作用将重矿物与石英砂分开，重矿物直接排放而得到石英精砂。通过采用螺旋溜槽对石英砂处理，能够有效去除各类重矿物杂质。

此外，在所述步骤s500、对重选后得到的所述石英精砂进行磁选除杂，具体是首先采用弱磁选机对所述石英精砂进行首次选别处理，除去强磁性矿物；而后再用强磁选机对所述石英精砂进行再次选别处理，除去弱磁性矿物，得到石英砂强磁选尾矿。如此，能够通过弱磁选机和强磁选机有针对性的将强磁性矿物杂质和弱磁性矿物杂质有针对性去除，大大减少石英砂中杂质含量，提升石英砂作为压裂支撑剂的性能。

在所述步骤s600、对磁选除杂后得到的所述石英砂强磁选尾矿进行浮选处理中，是将所述石英砂强磁选尾矿投入浮选机中，同时投加捕收组合剂和抑制剂到矿浆中，通过反浮选法除去长石、岩屑等低强度杂质矿物，得到破碎率合格的石英砂成品；其中，所述捕收组合剂为由捕收剂a和捕收剂b以质量比为1.0：0.5～3.0比例混合而成，用量为500～2000g/t浮选给矿；捕收剂a可以是十二胺和椰油烷基伯胺中的至少一种，捕收剂b可以是石油磺酸钠、十二烷基磺酸钠和油酸钠中的至少一种；所述抑制剂为六偏磷酸钠，用量为0～100g/t浮选给矿；所述矿浆的ph为2～3。

在所述步骤s600、对磁选除杂后得到的所述石英砂强磁选尾矿进行色选处理中，首先将所述石英砂强磁选尾矿进行脱水和烘干处理，之后将干燥的所述石英砂强磁选尾矿投入色选机中进行选别处理。

此外，在上述任一实施例的基础上，在所述步骤s600、对磁选除杂后的所述石英砂强磁选尾矿进行色选处理，得到石英砂成品之后，还包括对所述石英砂成品进行筛分，得到10目～20目、20目～40目、30目～50目、40目～60目、50目～70目、70目～140目等不同粒径的产品；或者，在所述步骤s600、对磁选除杂后的所述石英砂强磁选尾矿进行浮选处理，得到石英砂成品之后，还包括步骤对所述石英砂成品进行筛分脱水，烘干后得到10目～20目、20目～40目、30目～50目、40目～60目、50目～70目、70目～140目等不同粒径的产品。如此，经过选别和筛分，能够获得不同粒级的合格压裂支撑剂用石英砂，适应不同的市场和生产需求。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。