产品详细
跟着天然气，石业的开展，水力压裂技能在油气田的挖掘中已被广泛地选用。在水力压裂技能的施行过程中，石油支撑剂是影响施行效果的关键因素。石油支撑剂的效果是在水力压裂中支撑岩石裂缝的两壁，保证当井底压力下降到小于闭合压力时，通向油气井眼的裂缝仍然坚持翻开，减小油气的活动阻力，然后到达油气增产的效果。
曩昔一段时刻，国内企业首要选用我国资源储量较少的一级乃至特级铝矾土来出产石油支撑剂，所用铝矾土的al2o3含量遍及高于72％，这种出产形式必然带来资源运用率低、经济效益差等问题。而与此一起，氧化铝及耐火资料工业的开展对高档次铝矾土的需求越来越大，经过几十年的挖掘运用，使得现在一级及特级铝矾土资源日渐干涸且早已求过于供，因而，探究运用低档次铝矾土制备高强度石油压裂支撑剂的工艺技能具有显着的工程运用价值。另一方面，现在石油支撑剂出产遍及选用价格较贵的软锰矿粉(首要化学成分为mno2)作为矿化剂，其长处是矿化效果强，效果好，但缺点是价格较贵，且熔点很低(390℃)，因而当质料中低熔点杂质含量较多时，简单导致石油支撑剂的烧成规模变窄，呈现结块，乃至粘窑结圈的现象。现在国内外的石油支撑剂所运用的原资料有铝矾土和粘土、煤矸石矿渣和粉煤灰矿渣、铝矾土和工业固体废渣、煅烧后的铝矾土和工业废陶粒砂等。增加剂大都为软锰矿粉，其他为含有金属的氧化物，例如，氧化钛(tio2)、氧化锌(zno)、氧化锆(zro2)、镁粉、白云石、铬铁矿等。增加剂的品种还有很大的开展空间，有进一步研讨参加新增加剂来制备功能优秀的石油支撑剂。
有鉴于此，本创造的意图在于供给一种破碎率低的石油压裂支撑剂，一起还供给该支撑剂的制备办法。
一种石油压裂支撑剂，以分量份计，包括以下分量份数的质料：铝矾土粉70-80份、再损坏细粉15-25份、铝酸钙水泥1-4份和聚硅氧烷4-6份。
所述铝矾土粉的粒度为300目以上，再损坏细粉、铝酸钙水泥、聚硅氧烷的粒度为200目以上。
所述铝矾土粉为二级高铝矾土损坏而成，其间的氧化铝含量为60-70％。本创造中的再损坏细粉为石油支撑剂废品破碎后的细粉。该石油支撑剂废品来自洛阳赛罗帕陶瓷科技有限公司。
3)造粒，将质料送入造粒机中造粒，造粒成型后，旋转抛光30min以上，得到石油支撑剂半成品；
5)枯燥，将筛分后的石油支撑剂半成品枯燥至水分小于1mass％；在100-110℃枯燥时刻1.5-3小时；
6)煅烧，将枯燥后的石油支撑剂半成品在1300-1320℃下煅烧0.5-2h。
所述过程6)在煅烧时，先操控5-7℃/min的升温速率由常温升温至400℃，持续操控5-6℃/min的升温速率由400℃升温至800℃，再经过至少60min升温至1300-1320℃，保温至少30min，最终冷却至500℃以下取出。
与现有技能比较，本创造不需求运用一级或特级铝矾土作为质料，而是以二级铝矾土粉作为质料，经过产品质料和制备工艺的优化，成功制得了功能优异的石油压裂支撑剂，本创造各方面具体有利技能效果是：
1、铝酸盐水泥参加之后，在支撑剂制粒成型时，要向混合料喷洒雾化水，铝酸盐水泥细粉遇水会发生胶粘性，必定含量规模内，含量越高，胶粘性越大，能够十分有效地增加质料细粉之间的黏结，然后进一步下降半成品的脱粉率。
2、本创造中增加铝酸盐水泥，在高温煅烧过程中，必定含量规模内，跟着铝酸钙水泥含量的增加，一起跟着温度升高至1300℃以上时，铝酸钙水泥促进固相之间的反响，石油支撑剂半成品中的空气排出，使得石油支撑剂半成品内部的结构愈加细密化，然后增大产品的体积密度。一起跟着石油支撑剂半成品中的空气排出，必定含量规模内，产品的视密度也增大。
3、铝酸盐水泥参加后，因为铝酸钙水泥中含有氧化铝和氧化钙，其间含有的氧化钙作为碱性物质，当遇到酸溶液时，其含量越多，与酸溶液的反响程度越大，然后使得支撑剂的酸溶解度显着增大。
4、铝酸钙水泥参加之后，在水泥水化过程中，促进聚硅氧烷的si-o键之间进一步进行构架，构成立体网络状的si-o-si键，使得支撑剂内部构成一个支撑网络，增大了支撑剂的强度，下降了其破碎率；一起支撑剂在煅烧过程中排出很多的空气，使支撑剂内部结构愈加细密，并且含有很多的晶相，也有利于破碎率的下降。
5、操控煅烧时刻，跟着煅烧时刻越长，支撑剂内部的结构愈加细密，体积密度得到增大，可是，煅烧时刻不能过长，这是因为，过长的煅烧时刻会导致支撑剂内部发生二次重结晶的现象，小晶粒溶解，晶粒尺度变大，支撑剂的抗压才能变弱，破碎率升高。
6、本创造在煅烧时要严格操控升温速率，如此可保证立体网络状的si-o-si键的稳定性，避免升温过快影响si-o-si键的构成，避免损坏。
7、全体而言，选用本创造的质料及制备工艺制得的石油压裂支撑剂有适宜的体积密度，破碎率较低，别的，增加铝酸盐水泥能够促进液相构成，带来烧成温度的下降，一起，能够与其他质料性构成有限固溶体，活化晶格，提高烧结活性。相对较低的烧成温度也会削减晶粒在成长过程中或许呈现的晶体缺点。经过微观描摹的调查与剖析，很好地解说了增加铝酸盐水泥后支撑剂各方面功能的改动。
图1为施行例1(图中s1)、施行例4(图中s3)以及对按例1(图中s0)所得样品的xrd图。
下面结合施行例来阐明本创造的具体施行办法，但以下施行例仅仅用来具体阐明本创造，并不以任何办法约束本创造的规模。
以下施行例中铝矾土粉中al2o3的含量为64.03％、氧化硅含量为10.76％、氧化铁含量为3.08％。再损坏细粉中氧化铝含量为68.87％、氧化硅含量为13.88％、氧化铁含量为3.85％。
以下施行例及对按例是创造人在研讨过程中的一些具有典型代表性的比如，列表1如下：
3)造粒，将质料送入造粒机中造粒，造粒成型后，旋转抛光30min以上，得到石油支撑剂半成品；
5)枯燥，将筛分后的石油支撑剂半成品枯燥至水分小于1mass％；施行例1-3在105℃枯燥时刻2小时，施行例4-6在110℃枯燥时刻1.5小时，施行例7-9在100℃枯燥时刻3小时；对按例1-7在105℃枯燥时刻2小时；
6)煅烧，将枯燥后的石油支撑剂半成品煅烧，先操控5-7℃/min的升温速率由常温升温至400℃(施行例1-3选用5℃/min，施行例4-6选用6℃/min，施行例7-9选用7℃/min)，持续操控5-6℃/min的升温速率由400℃升温至800℃(施行例1-4选用5℃/min，施行例5-9选用6℃/min)，再经过至少60min升温至煅烧温度，保温，最终冷却至500℃以下取出，煅烧后得到石油压裂支撑剂(煅烧温度和保温时刻见上表格)。
对施行例及对按例的制得的支撑剂进行功能测定，具体办法是依据sy/t5108—2014规则的检测办法对烧成支撑剂样品的体积密度、视密度、酸溶解度及破碎率进行测定和核算。别的，在本试验中，还对半成品试样在枯燥前后的脱粉率进行了测定。各施行例以及对按例制得的支撑剂样品的各项数据目标如下表2：
经过以上试验发现，铝酸盐水泥的参加能够下降半成品的脱粉率，并且在必定含量的铝酸盐水泥下，跟着铝酸盐水泥含量的增多，半成品脱粉率全体趋于下降趋势。在1300℃以上的煅烧温度下，铝酸盐水泥的参加能够使体积密度增大，可是在煅烧温度小于1300℃时，体积密度跟着铝酸钙含量的增多呈下降趋势，阐明当烧成温度较低时，跟着铝酸钙水泥含量的增加，al2o3含量也随之增加，但因为烧成温度较低，样品处于欠烧状况，使得支撑剂体积密度有所下降。当铝酸钙水泥参加后，必定规模内，跟着铝酸钙水泥含量的增加，酸溶解度全体呈上升趋势。铝酸钙水泥和聚硅氧烷的参加，使得支撑剂的破碎率大大下降。需求留意的是，聚硅氧烷的用量太多时，会导致系统晶相发生改动，玻璃相增多，致使破碎率升高。可是当温度高于1330℃时，样品处于过烧状况，液相量过高，玻璃相含量多，而玻璃相的抗压才能次于晶相，一起，立体网络状的si-o-si受到损坏，导致破碎率上升；当温度过低时，支撑剂内部液相量相对较少，强度变低，破碎率随之升高。
由图2、图3能够看出，在没有增加铝酸盐水泥的情况下，制得的支撑剂晶粒尺度大小不一，晶粒之间的结合也不行细密，在2000倍扫描电镜图画中，能够看出呈现了许多不完整的晶粒，这是因为烧成及煅烧过程中，一些晶体发生缺点所造成的。施行例3增加铝酸盐水泥和聚硅氧烷后，各晶粒之间结合严密，晶粒大小相对愈加均匀，晶体的描摹规整，且构成了网络状的结构，阐明铝酸盐和聚硅氧烷的参加促进了支撑剂烧成时内部晶粒的成长，并且铝酸盐水泥和聚硅氧烷对晶粒与晶粒之间起到了很好的填充与衔接效果，使得支撑剂全体变得愈加细密。别的，增加铝酸盐水泥带来烧成温度的下降，相对较低的烧成温度也会削减晶粒在成长过程中或许呈现的晶体缺点。
本创造中体积密度、视密度、酸溶解度、破碎率及半成品脱粉率的测定办法如下：
体积密度的检测所需的仪器设备有漏斗架、漏斗和黄铜圆筒。丈量体积密度的设备示意图如图4。黄铜圆筒在运用之前要先进行校准，其次称出枯燥空桶的质量mf。测验样品的温度介于18℃-28℃之间，将支撑剂样品装入150ml的大烧杯中。然后，封闭漏斗的出口，将黄铜圆筒剧中，坐落漏斗出口的正下方，将样品由烧杯倒入漏斗中。翻开坐落漏斗底部的橡皮球阀，令支撑剂流入黄铜圆筒内。漏斗内的支撑剂悉数流出后，用直尺在圆筒边际滑润地推移，使支撑剂与黄铜圆筒口的外表齐平。称出圆筒内装满支撑剂的质量mf+p。
图4中：1—绷簧，直径φ9.525mm；2—橡皮球阀，直径φ3.48mm；3—支架直径，φ4.8mm，焊接到底座上；4—圆筒，直径内径φ38.1mm；5—3孔定位，直径φ139.7mm。
式中：ρbulk—体积密度，单位为(g/cm3)；mp—支撑剂的净含量，单位为(g)。
视密度的检测所需求的仪器有准确度为0.01g的剖析天平、称量皿、密度瓶、丈量液体、漏斗。先校对密度瓶的体积，称出枯燥空密度瓶的质量m1。在室温下，将测验液装入密度瓶内至充填刻度线上，液体内不得有气泡，将密度瓶外外表的液体擦洗洁净。称出装有测验液密度瓶的质量m2。称出称皿的质量，然后参加约10g的支撑剂样品，称出称皿和样品的质量。核算支撑剂的质量m3。将密度瓶内的液体处处约一半，将称过的撑剂样品从称皿中移至密度瓶内。在室温下，将满足的测验液参加密度瓶内充填刻度线上。沿垂直轴旋转量瓶直接将支撑剂内的气泡悉数排出。称出装有支撑剂和支撑液的密度瓶质量m4。
式中：ρl—测验液的密度，单位为(g/cm3)；vpyc—密度瓶的体积，单位为(cm3)；ρp—视密度，单位为(g/cm3)；
在本课题试验中，烧成试样的破碎率是在69mpa压强下完结测定的。换言之，试样的破碎率是以69mpa破碎率表征的。破碎率的检测所需求的设备仪器有液压机、破碎室、测验筛、天平、振筛机、计时器、分样器、金属烧杯或称量皿。用分样器筛选出用于破碎率试验的样品，确认支撑剂的准确质量m1。用分样器将筛过的样品减至公式(1-5)所核算的m2，不超越5g。称出样品质量m3.将称出样品倒入破碎室里，破碎室内支撑剂铺置面应尽或许平。为保证支撑剂样品铺置的外表齐平，支撑剂应平稳倒入破碎室。样品不能倒出破碎室。将活塞刺进装有称出的支撑剂样品的破碎室里，除重力外，不得施加任何外力。按顺时针方向使活塞旋转180°一次，以保证支撑剂样品铺置外表平齐。当心的提起破碎室并直接放入压机内，令其正对压机扶正盘之下。依照公式(1-6)核算出所需应力f。以平稳的速率给破碎室的活塞加压(最小35，最大103)，加载时刻为1min。到达额外压力的时刻应该约束在此加载速率时刻的5％以内。坚持该压力2min。去掉压力后，将破碎室从压力机中取出。将悉数样品倒入与样品制备中所用的相同组筛中，放入振筛机并振筛10min。称出盘中破碎资料的质量m4。依据公式(1-7)核算破碎样品m4，支撑剂破碎试验要在相同的破碎应力下，进行3次试验，取平均值作为成果。
式中：m2—样品质量，单位为(g)；ρbulk—体积密度，单位为(g/cm3)；
式中：σ—支撑剂样品接受的应力，单位为(mpa)；d—破碎室的内径，单位为(mm)；
式中：m’4—支撑剂破碎率，以百分数表明；m4—试验中发生的微粒质量，单位为(g)。
酸溶解度的检测所需求的资料和设备有浓度为37％的盐酸(hcl)溶液、氟化氢铵(nh4hf2)、天平、水浴槽、烘箱、大烧杯、刻度量筒、剖析过滤仪设备、滤纸圈、秒表和枯燥器。制造12：3的hcl：hf溶液。称出5g支撑剂(准确到0.001g)放人称量样品盘内。支撑剂应在105℃下烘干至恒重，然后在枯燥器内冷却。记载样品的质量m1。将支撑剂样品参加到150ml容量的聚乙烯大烧杯中，其间装有100ml的酸液，用一个聚乙烯盖盘盖住烧杯。酸液和样品均应置于室温条件下(22℃土3℃)。将大烧杯放在温度为66℃的水浴中30min，不要拌和。在105℃(221f)烤箱内将漏斗和过滤纸烘干，时刻至少是1h.或许直至到达稳定质量，并记载下质量m2。过滤介质不用称量，但应该在冷却器内降温。将样品和酸混合液从烧杯中移至过滤设备中。经过预称量的过滤坩锅(漏斗)过滤样品，保证悉数颗粒均由烧杯中移人过滤器内。运用线ml的蒸馏水清洗过滤设备中的样品3次，至ph值为中性。在105℃温度下，将过滤器和余留样品烘干，时刻至少为1h，或许直至到达稳定质量。称量前，在冷却器内使过滤品和样品降温。称出过滤器和样品的质量并记载质量m3。
式中：s—酸溶解度，以百分数表明；m1—样品质量，单位为(g)；m2—过滤器的质量，单位为(g)；m3—包括支撑剂在内的过滤器质量，单位为(g)。
从造粒锅制好的支撑剂半成品试样中称取500g左右的湿试样。挑选(18目筛+25目筛+底盘)的筛组过筛一分钟，得到粒径合格的试样。称取合格的半成品试样200.00g左右(记为w1)，放于枯燥盘中并晃动样品使之均布于盘底，然后放入105±5℃的烘箱内烘干30分钟，取出冷却至室温。将经枯燥、冷却后的半成品试样再用40目筛过筛1分钟，然后当心搜集并称量筛下细粉料质量(记为w2)。然后依照公式(1-9)核算半成品的脱粉率：
式中：w1—烘干前试样质量，单位为(g)；w2—筛下细粉质量，单位为(g)。
最终阐明的是，以上施行例仅用以阐明本创造的技能计划而非约束，本范畴一般技能人员对本创造的技能计划所做的其他修正或许同等替换，只需不脱离本创造技能计划的精力和规模，均应包括在本创造的权利要求规模傍边。