一种低密度高强度环保陶粒支撑剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种低密度高强度环保陶粒支撑剂及其制备方法，按照质量百分比计，包含：20％

【技术实现步骤摘要】
一种低密度高强度环保陶粒支撑剂及其制备方法


[0001]本专利技术属于油田压裂用陶粒支撑剂
，具体是一种低密度高强度环保陶粒支撑剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]钻井岩屑是石油勘探开发中产生的固体废物，按种类可以分为油基钻井岩屑和水基钻井岩屑，主要成分为页岩、膨润土、润滑剂、氯化物等。钻井岩屑如果不处理或处理不当，容易诱发环境污染、危害人类身体健康。近年来，随着我国对环境问题的不断重视，要求固体废物需要减量化、环保化和资源化。调查表明，我国尚不具备高效率、大规模、工业化处理钻井岩屑的能力。因此，迫切需要开发钻井岩屑无害化处理的新途径。
[0003]钻井岩屑因其化学组成中含有Al2O3、SiO2和CaO等，将其作为原料或配料制备陶粒支撑剂，是实现无害化、资源化的有效方式。目前，通过制备陶粒支撑剂的方式，油基钻井岩屑已实现资源化综合利用。刘长荣以油基钻井岩屑和粉煤灰为原料，制备了轻质烧胀陶粒支撑剂，实现了油基钻井岩屑变废为宝、综合利用(申请公告号CN 110407586 A)。徐泉等人以工业化陶粒支撑剂为主料(作为“核部”)、油基钻井岩屑为配料(作为“壳部”)，合成了具有“核
‑
壳”结构的覆膜陶粒支撑剂(申请公告号CN 111004620 A)。然而，油基钻井岩屑因重金属含量较高，如Cu(37.0mg/kg)、As(13.5mg/kg)和Pb(42.5mg/kg)等，被列为《国家危险废物名录》内。在陶粒生产过程中由于原料引入重金属，容易造成环境污染，难以满足环保要求。
专利技术内容
[0004]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种低密度高强度环保陶粒支撑剂及其制备方法，以工业废料水基钻井岩屑为原料，有利于解决环境污染问题和提高经济效益。
[0005]本专利技术是通过以下技术方案来实现：
[0006]一种低密度高强度环保陶粒支撑剂，按照质量百分比计，包含：20％
‑
40％的水基钻井岩屑，60％
‑
80％的铝矾土。
[0007]所述的低密度高强度环保陶粒支撑剂的制备方法，将水基钻井岩屑和铝矾土球磨混合得到粉料，将粉料经过造粒制备生坯，将生坯高温烧结，得陶粒支撑剂。
[0008]优选的，烧结采用为两步烧结法：先升温至1250
‑
1350℃，保温第一预设时间，再降温至1100
‑
1200℃，保温第二预设时间。
[0009]进一步的，两步烧结法具体升温制度为：以1
‑
2℃/min的速率升温至1250
‑
1350℃，以3
‑
5℃/min的速率降温至1100
‑
1200℃。
[0010]进一步的，第一预设时间为1
‑
5min。
[0011]进一步的，第二预设时间为2
‑
4h。
[0012]优选的，所述球磨混合时转速为100
‑
500r/min。
[0013]优选的，粉料经过造粒制备生坯具体是：将粉料加入造粒机中，经喷雾法加水造
粒，干燥，得到生坯。
[0014]进一步的，干燥温度为80℃。
[0015]优选的，生坯为直径0.1
‑
1.0cm的圆球型。
[0016]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：
[0017]本专利技术陶粒支撑剂采用水基钻井岩屑作为主要原料，水基钻井岩屑具有较低的重金属含量，其中，Cu、As和Pb含量分别为9.8mg/kg、3.9mg/kg和1.7mg/kg，利用其开发环保型陶粒支撑剂，有利于解决环境污染问题。但是水基钻井岩屑因含有大量的熟料，直接制备陶粒支撑剂容易造成强度高、密度高的问题，难以实现陶粒支撑剂低密度、高强度。本专利技术通过向水基钻井岩屑中加入一定配比的生料铝矾土，通过调整配比，实现基于水基钻井岩屑制备密度和强度可控的陶粒支撑剂，平衡了密度和强度不能兼顾的矛盾，最终获得具有低密度、高强度的陶粒支撑剂。相比于现有陶粒支撑剂，本专利技术陶粒支撑剂具有低密度、高强度、经济、环保的优点，有利于解决环境污染问题和提高经济效益，且提供了一种综合利用水基钻井岩屑固体废物的途径
[0018]本专利技术制备方法操作简单、易于实现，利于工业化生产，具有很强的实用性。
附图说明
[0019]图1一种以水基钻井岩屑为原料的低密度高强度环保陶粒支撑剂制备流程图。
具体实施方式
[0020]下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。
[0021]如图1，本专利技术具体实施方式如下：
[0022]根据本专利技术的陶粒支撑剂，原料为工业废料水基钻井岩屑和铝矾土，原料经过球磨混合后，经过造粒制成直径为0.1
‑
1.0cm的圆球型生坯，高温烧结，随炉冷却至室温，即得成品陶瓷支撑剂。
[0023]在上述制备方法中，所述水基钻井岩屑主要成份为(按质量百分比计算)：Al2O3(3
‑
5％)、SiO2(21
‑
23％)、CaO(29
‑
32％)、其他(45
‑
51％)，有毒重金属和有害金属含量较低或未检出。
[0024]在上述制备方法中，按质量百分比计算，所述铝矾土主要成分为Al2O3(77
‑
80％)、SiO2(13
‑
15％)、CaO(0.5
‑
1％)、其他(6.5
‑
7％)，有毒重金属和有害金属未检出。
[0025]在上述制备方法中，按质量百分比计算，所述水基钻井岩屑和铝矾土各占20％
‑
40％和60％
‑
80％。
[0026]在上述制备方法中，所述球磨混合转速为100
‑
500r/min。
[0027]在上述制备方法中，烧结制度为两步烧结法，先以1
‑
2℃/min升温至1250
‑
1350℃烧结1
‑
5min，以降温速率为3
‑
5℃/min降温至1100
‑
1200℃，并保温2
‑
4h，随炉冷却至室温。
[0028]实施例1
[0029]本实施例采用水基钻井岩屑和铝矾土为原料，按照质量配比取料，水基钻井岩屑20％和铝矾土80％，以转速为200r/min的转速经过球磨机混合均匀，得到粉料。将粉料加入造粒机中，经喷雾法加水造粒，在80℃干燥获得0.8cm圆球型生坯。将生坯在烧结炉中烧结，
控制升温程序和降温程序，先以2℃/min升温至1350℃烧结1min，以降温速率为5℃/min降温至1200℃，并保温2h，随炉冷却至室温后得到最终产品，编号为1#。测试产品性能如表1所示。
[0030]实施例2
[0031]本实施例采用水基本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低密度高强度环保陶粒支撑剂，其特征在于，按照质量百分比计，包含：20％
‑
40％的水基钻井岩屑，60％
‑
80％的铝矾土。2.权利要求1所述的低密度高强度环保陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，将水基钻井岩屑和铝矾土球磨混合得到粉料，将粉料经过造粒制备生坯，将生坯高温烧结，得陶粒支撑剂。3.根据权利要求2所述的低密度高强度环保陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，烧结采用为两步烧结法：先升温至1250
‑
1350℃，保温第一预设时间，再降温至1100
‑
1200℃，保温第二预设时间。4.根据权利要求3所述的低密度高强度环保陶粒支撑剂的制备方法，其特征在于，两步烧结法具体升温制度为：以1
‑
2℃/min的速率升温至1250
‑
1350℃，以3
‑
5℃/min的速率降温...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋恩鹏，靳权，蔡克，樊治海，刘养勤，张秋芳，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司管材研究所，
类型：发明
国别省市：