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专利名称：利用高钡干渣制备的超低酸溶解度支撑剂及其制备方法

专利类型：发明专利

专利申请号：CN202311716592.2

专利申请（专利权）人：四川君和环保股份有限公司
权利人地址：四川省乐山市高新区南新路12号

专利发明（设计）人：彭青松,李乐军,叶雪莲,袁莹,赵括

专利摘要：本发明涉及油气开采技术领域，具体涉及利用高钡干渣制备的超低酸溶解度支撑剂及其制备方法。利用高钡干渣制备超低酸溶解度支撑剂的方法，包括以下步骤：将高钡干渣煅烧处理，得到煅烧干渣；其中，高钡干渣中硫酸钡的含量为40～60wt％；将煅烧干渣粉碎，过筛后得到粉碎料；将粉碎料造粒成球，得到生球；将的生球烧结处理，冷却后得到超低酸溶解度支撑剂。本发明基于前述方法制备得到超低酸溶解度支撑剂的酸溶解度＜4％。本发明不仅解决了油气开采过程中含高钡的油基岩屑废弃物难处理问题，还降低了支撑剂的酸溶解度，提高了支撑剂的耐酸碱性能，解决了铝矾土资源不断检索导致的支援匮乏问题，降低能耗并减少了生产成本。

主权利要求：
1.利用高钡干渣制备超低酸溶解度支撑剂的方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）采用页岩气油基岩屑进行无氧蒸馏，得到蒸馏干渣；其中，蒸馏干渣中SiO2的含量为
24.7%、Al2O3的含量为3.9%、CaO的含量为9.2%、MgO的含量为1.4%、Fe2O3的含量为3.2%、硫酸钡的含量为55.6%；
2）将步骤1）的蒸馏干渣粉碎，过筛后得到粉碎料；
3）将步骤2）的粉碎料造粒成球，得到生球；
4）将步骤3）的生球烧结处理，冷却后得到超低酸溶解度支撑剂；
所述烧结的温度为1080～1180℃；所述烧结的时间为1～2h。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2）中，所述粉碎为将蒸馏干渣粉碎至
325目筛的筛余量＜3%。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤3）中，所述生球的圆度为0.9～1.0；所述生球的球度为0.9～1.0；所述生球的粒径为40～70目或70～140目。
4.如权利要求1?3任一项所述的方法制备的超低酸溶解度支撑剂。
5.根据权利要求4所述的超低酸溶解度支撑剂，其特征在于，所述超低酸溶解度支撑剂的粒径为70～140目或40～70目；70～140目粒径的超低酸溶解度支撑剂在闭合压力52Mpa下的破碎率＜7%；所述超低酸溶解度支撑剂的酸溶解度＜4%；所述超低酸溶解度支撑剂的球圆度＞0.8；40?70目粒径的超低酸溶解度支撑剂在闭合压力35Mpa下的破碎率＜7%；所述超低酸溶解度支撑剂的酸溶解度＜4%；所述超低酸溶解度支撑剂的球圆度＞0.8。 说明书 : 利用高钡干渣制备的超低酸溶解度支撑剂及其制备方法技术领域[0001] 本发明涉及油气开采技术领域，具体涉及利用高钡干渣制备的超低酸溶解度支撑剂及其制备方法。背景技术[0002] 油气开采产生的油基岩屑通过无害化处置后，其剩余干渣仍然是一般废弃物，目前主要利用方式为井场铺路、作为水泥或制砖的辅料等，利用场景受限，利用价值低。由于在钻井产生油基岩屑的过程中会加入硫酸钡作为加重剂，导致干渣中硫酸钡含量超过40％，这种干渣作为一般固废，其资源综合利用价值不高。随着我国原油开采技术的改进，石油产量增加的同时，油基岩屑产生量也随之增加。由于在钻井过程中，会在钻井液中加入大量的硫酸钡作为加重剂，这些加入的硫酸钡在钻井后又与柴油、岩屑等成分共同构成油基岩屑，对油基岩屑处理得到后的干渣属于一般固体废弃物，由于其中含有较高含量的硫酸钡，因此作为水泥掺料等应用场景均受到限制，目前国内外的油基岩屑干渣处置以可井场铺路、水泥掺料、制砖原料等低附加值利用为主，基本属于为了工业固废消纳而采取的无奈之举，油基岩屑干渣的价值没有得到体现。油基岩屑干渣硫酸钡含量高的，其含量能达到40～60％，这种渣被称为高钡油基岩屑干渣，其综合利用更加受限。[0003] 目前，常用的人造陶粒支撑剂的原料为铝矾土，氧化铝含量越高，密度越大，强度也越强；但是近些年我国陶瓷工业迅速发展，高氧化铝含量的优质铝矾土储量迅速下降；常用的铝矾土支撑剂使用烧结法，烧结温度为1300?1600℃，耗能大；由于陶粒压裂支撑剂用在井下数百乃至数千米深，地下可能存在较高的酸碱度，因此陶粒压裂支撑剂都要求其按照SY/T5108?2014《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》的要求检测算溶解度，并且酸溶解度不大于7％。市场上支撑剂产品的酸溶解度大多在7％以上，通过支撑剂表面树脂覆膜能够降低酸溶解度，但极大增加了生产成本。[0004] 现有技术中，中国专利CN116177881A公开了一种超低密度陶粒压裂支撑剂及其制备方法，并具体公开了利用硫酸钡含量＜2％的油基岩屑和石英砂尾矿制备超低密度陶粒3压裂支撑剂，该超低密度陶粒压裂支撑剂的体密度仅为1.1～1.3g/cm ,但酸溶解度均介于5.5?6.4％之间，耐酸溶解的性能仍然较差。[0005] 中国专利CN116177883A公开了一种高强度陶粒压裂支撑剂及其制备方法，并具体公开了利用硫酸钡含量为15～30wt％的油基岩屑干渣制备高强度陶粒压裂支撑剂；该高强度陶粒压裂支撑剂在103MPa下破碎率≤4.88％，酸溶解度≤6.2％，圆球度≥0.9。但是根据实施例1?5的酸溶解度结果看，该高强度陶粒压裂支撑剂的酸溶解度介于5.6～6.2之间，耐酸溶解性仍然较差。[0006] 鉴于此，提供耐酸效果好、破碎率低的超低酸溶解度支撑剂，具有十分重要的意义。发明内容[0007] 为克服以上技术缺陷，本发明利用高钡干渣制备的超低酸溶解度支撑剂及其制备方法，不仅解决了油气开采过程中含高钡的油基岩屑废弃物难处理问题，还降低了支撑剂的酸溶解度，提高了支撑剂的耐酸碱性能，解决了铝矾土资源不断减少导致的资源匮乏问题，降低能耗并减少了生产成本。[0008] 为解决上述技术问题，本发明的第一个目的是提供利用高钡干渣制备超低酸溶解度支撑剂的方法，包括以下步骤：[0009] 1)将高钡干渣煅烧处理，得到煅烧干渣；其中，高钡干渣中硫酸钡的含量为40～60wt％；[0010] 2)将步骤1)的煅烧干渣粉碎，过筛后得到粉碎料；[0011] 3)将步骤2)的粉碎料造粒成球，得到生球；[0012] 4)将步骤3)的生球烧结处理，冷却后得到超低酸溶解度支撑剂。[0013] 在本发明的一个具体实施方式中，步骤1)，所述煅烧的温度为650～800℃。[0014] 在本发明的一个具体实施方式中，步骤1)，所述煅烧后保温20～40min。[0015] 在本发明的一个具体实施方式中，步骤1)，所述高钡干渣为硫酸钡含量40～60wt％的油基岩屑干渣。[0016] 本发明中，油基岩屑干渣的来源不限于油气开采过程中直接获得的硫酸钡含量40～60wt％油基岩屑的干渣，也可以是油气开采过程中获得的硫酸钡含量＜40wt％的油基岩屑的干渣与硫酸钡含量＞60wt％的产品、次品或废料混合间接得到的硫酸钡含量40～60wt％油基岩屑的干渣。[0017] 在本发明的一个具体实施方式中，所述油基岩屑干渣中的化学成分含量为：SiO225～35wt％；Al2O35～10wt％；CaO10～25％；MgO＜5wt％；Fe2O3＜5wt％；BaSO440～60wt％。[0018] 在本发明的一个具体实施方式中，步骤2)，所述粉碎为将煅烧干渣粉碎至325目筛的筛余量＜3％。[0019] 在本发明的一个具体实施方式中，步骤3)，所述生球的圆度为0.9～1.0；所述生球的球度为0.9～1.0；所述生球的粒径为40～70目或70～140目。[0020] 在本发明的一个具体实施方式中，步骤4)，所述烧结的温度为1080～1180℃；所述烧结的时间为1～2h。[0021] 本发明的第二个目的是提供上述的方法制备的超低酸溶解度支撑剂。[0022] 在本发明的一个具体实施方式中，所述低酸溶解度支撑剂的粒径为70～140目或40～70目；70～140目粒径的低酸溶解度支撑剂在闭合压力52Mpa下的破碎率＜7％；70～140目粒径的低酸溶解度支撑剂酸溶解度＜4％；70～140目粒径的低酸溶解度支撑剂中圆球度的数量＞0.8。[0023] 本发明的有益效果是：本发明直接利用高钡干渣制备为超低酸溶解度支撑剂，不仅解决了油气开采过程中含高钡的油基岩屑废弃物难处理问题，还降低了支撑剂的酸溶解度，提高了支撑剂的耐酸碱性能，解决了铝矾土资源不断检索导致的支援匮乏问题，降低能耗并减少了生产成本；本发明利用高钡干渣制备的70?140目超低酸溶解度支撑剂成品在52MPa下的破碎率＜7％，酸溶解度＜4％，圆球度＞0.8。具体实施方式[0024] 为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。[0025] 利用高钡干渣制备超低酸溶解度支撑剂的方法，包括以下步骤：[0026] 1)将高钡干渣煅烧处理，得到煅烧干渣；其中，高钡干渣中硫酸钡的含量为40～60wt％；[0027] 2)将步骤1)的煅烧干渣粉碎，过筛后得到粉碎料；[0028] 3)将步骤2)的粉碎料造粒成球，得到生球；[0029] 4)将步骤3)的生球烧结处理，冷却后得到超低酸溶解度支撑剂。[0030] 在一些实例中，步骤1)中，所述煅烧的温度为650～800℃。[0031] 在一些实例中，步骤1)中，所述煅烧后保温20～40min。[0032] 在一些实例中，步骤1)中，所述高钡干渣为硫酸钡含量40～60wt％的油基岩屑干渣。[0033] 在一些实例中，所述油基岩屑干渣中的化学成分含量为：SiO225～35wt％；Al2O35～10wt％；CaO10～25％；MgO＜5wt％；Fe2O3＜5wt％；BaSO440～60wt％。[0034] 在一些实例中，步骤2)中，所述粉碎为将煅烧干渣粉碎至325目筛的筛余量＜3％。[0035] 在一些实例中，步骤3)中，所述生球的圆度为0.9～1.0；所述生球的球度为0.9～1.0；所述生球的粒径为40～70目或70～140目。[0036] 在一些实例中，步骤4)中，所述烧结的温度为1080～1180℃；所述烧结的时间为1～2h。[0037] 本本发明根据前述的方法制备的超低酸溶解度支撑剂。[0038] 本发明制备的超低酸溶解度支撑剂的粒径为70～140目或40～70目；70～140目粒径的超低酸溶解度支撑剂在闭合压力52Mpa下的破碎率＜7％；所述超低酸溶解度支撑剂的酸溶解度＜4％；所述超低酸溶解度支撑剂的球圆度＞0.8。[0039] 为进一步证明本发明超低酸溶解度支撑剂在改善酸溶解度的效果，提供了如下实施例和对比例：[0040] 实施例1：利用高钡干渣制备超低酸溶解度支撑剂的方法[0041] 制备方法包括以下步骤：[0042] 1、采用页岩气油基岩屑进行无氧蒸馏，得到蒸馏干渣；其中，蒸馏干渣的化学组分及含量结果统计如表1所示；[0043] 表1[0044][0045][0046] 2、将蒸馏干渣粉碎至325筛余为3％，得到干渣粉末；[0047] 3、以水为介质，将干渣粉末造粒成球，得到圆球度为0.9以及粒径分别为40?70目和70?140目的生球；[0048] 4、将得到的生球在1080℃下烧结2h，冷却后得到超低酸溶解度支撑剂。[0049] 实施例2[0050] 本实施例与实施例1不同之处在于：在1130℃烧结1.5h。[0051] 实施例3[0052] 本实施例与实施例1不同之处在于：在1180℃烧结1h。[0053] 对比例1：利用低钡干渣制备支撑剂的方法[0054] 制备方法包括以下步骤：[0055] 1、采用低钡油基岩屑干渣，该低钡油基岩屑干渣的化学成分及含量结果统计如表2所示；[0056] 表2[0057]成分 SiO2 Al2O3 CaO MgO Fe2O3 BaSO4含量/％ 39.1 6.9 18.7 2.4 3.4 24.7[0058] 2、将该低钡油基岩屑干渣粉碎至325目筛余3％，得到干渣粉末；[0059] 3、以水为介质，将干渣粉末造粒成球，得到圆球度为0.9以及粒径分别为40?70目和70?140目的生球；[0060] 4、将得到的生球在1080℃下烧结2h，冷却后得到支撑剂。[0061] 对比例2[0062] 本对比例与对比例1不同之处在于：粒径40?70目生球在160℃烧结2h。[0063] 对比例3[0064] 本对比例与对比例1不中之处在于：粒径70?140目生球在1130℃烧结45min。[0065] 性能测试[0066] 测试方法：[0067] 基于T/LSEPC003?2023《油基岩屑干渣制备的压裂用支撑剂》及SY/T5108?2014《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》检测实施例1?3超低酸溶解度支撑剂和对比例1?3支撑剂的圆球度、40?70目支撑剂在闭合压力为35MPa下的破碎率、40?70目支撑剂在闭合压力为52MPa下的破碎率、体密度及酸溶解度。[0068] 测试结果[0069] 实施例1?3超低酸溶解度支撑剂和对比例1?3支撑剂的圆球度、破碎率、体密度以及酸溶解度的测试结果统计如表3所示。[0070] 表3[0071][0072] 由表3可见，与对比例1?3相比，实施例1?3采用钡含量更高的油基岩屑干渣，能够获得酸溶解度小于4％的超低酸溶解度支撑剂，同时在一定程度上降低了破碎率，强度更好。

专利地区：四川

专利申请日期：2023-12-14

专利公开日期：2024-09-10

专利公告号：CN117720902B