浅谈低密高强度石油压裂支撑剂工厂设计

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1、浅谈低密高强度石油压裂支撑剂工厂设计机械工业第六设计研究院有限公司河南郑州450007摘要：木文对现行石油压裂支撑剂生产工艺及装备进行了梳理和总结,提出了低密高强度石油压裂支撑剂工厂设计与提升的基木思路。关键词：石油压裂支撑剂；陶粒砂；铝矾土；回转窑1项目概述低密高强度石油压裂支撑剂，是石油压裂支撑剂系列产品的高端产品,具有耐压强度高，密度低，圆球度好，光洁度高，导流能力强等优点，可广泛用于深井高压油、气层的压裂开釆和改造。石油压裂支撑剂产业是目前极只成长性的行业。高质量的支撑剂可提高油气产出率60%,

2、延K:油井服务年限5〜10年。据统计，对我国已探明的石油资源，如果总采收率每提高一个百分点，就等于增加2亿吨可采储量。采用先进的压裂技术和高性能的压裂支撑剂，对我国油气资源行业的发展異有重要的意义。随着世界浅层油田资源的日渐枯歇，全球范围内的能源危机不断加剧,适宜于深井油、气W开釆的高性能石油压裂支撑剂将会有越来越大的市场需求,该产品在国外的发展前景广阔。2工艺设计思路1）建立清洁环保生产线按照清洁牛.产要求，通过合理划分生产IX域及配套环保设施建设，建立清洁环保生产线。在综合分析性价比基础上，选用设备

3、运行稳定，密闭性好，噪音低的破碎粉磨及烧成筛分设备，将粉尘、噪音较大的破碎粉磨工序集中布置,与成球烧成工序分开，通过气力输送设备组织车间间物料运输，按生产线联动关系配套粉尘处理系统，满足清洁牛.产要求。2）建立柔性化生产线通过原料均化处理及成球工艺柔性化设计，建立柔性化生产线。采用熟矶土为主要原材料，通过原料场均化，粉磨前配料均化，粉磨后细粒度均化三级均化处理工艺，避免原料成分波动对产品的影响。分别以大成球盘成球设备，高速制粒设备为主体，配套输送转运设备，石油压裂支撑剂的生产线，满足不冋产品的市场需求。

4、3）建立简洁优化的生产系统通过车间物流组织及分析，优化工艺路线，缩短运输路线，配套机械化转运设备，建立简洁优化的生产系统。靠近原料均化堆场，建立破碎粉磨联合厂房，采用立体竖向破碎系统设置，最人限度缩短运输路线，同吋以各类带式输送机为主体，配套气力提升输送装备，实现不同工序间机械化运输，降低生产线运行成本。4）建立机械化、数字化、智能化生产线通过生产节拍及设备生产能力配套计算，建立机械化、数字化、智能化生产线。按照多破少磨破碎原则，采用两级破碎，立式磨粉机配置。工序间物料转运以大倾角带式输送机、气力输送为

5、主。设备运行稳定，工序衔接顺畅。采用自动备配料系统，提高配料精度，提高成品率，降低劳动强度。成球工序，主料、添加剂、水按照生产配方自动加入高效成球设备，机械化出料，机械化运输，PLC控制。配套建设引子破碎，返冋输送系统，服务于成球主体设备。建立直线型干燥、烧成、冷却、筛分生产系统，配套自动包装设备，建设置冋转窑温度，烧成气氛，转速控制调整系统，可根据配方及产品变化调整烧成设备，提高产品质量。3工艺方案比选石汕压裂支撑剂制备均需经过破碎、配料、粉磨、成球、干燥、烧成、冷却筛分工序。破碎、配料工艺过程基本相

6、同，而粉磨、成球和烧成工序根据工艺不同，可有不同方案。3.1粉磨方案比选粉磨是原料处理的核心环节，是原料处理能耗最高的环节。不同粉磨设备比较如下：按照设备稳定性高，生产节能环保，产品粒度均匀，一次投入适中的要求，采用立式磨机。3.2成球方案比选目前成球工序，主导工艺是成球时必须以细粉作为引子，主体设备是成球盘，其转速低（转速10转/min）,技术进步主要集中在成球效率和机械化程度方向，成球大型化后，产品圆度不及小成球盘，成球密度有所提高。目前最先进的成球方案，主体设备是对进口设备吸收再造基础上完成的高效

7、成球机，其转速高（2000转/min）,双向逆流成型，产品圆度高，密度高，不需要引子破碎及返冋系统，生产线简洁，自动化高。3.3烧成窑方案比选烧成窑有两种形式，隧道窑和冋转窑。可以看出使用冋转窑更加经济、节能。4余热利用余热利用包括两个方面：冋转窑尾气，用于原料烘干；冷却滚简热量用于冋转窑助燃风加热。采用余热利用技术，冋转窑热风先经过烘干窑之后在进除尘器，利用烟气余热将矾土加热，一方面减少燃气耗量，一方面降低烟气进入除尘器的温度。锻烧过的石汕压裂支撑剂温度为1350°C,经过冷却滚简冷却至25°C左右，

8、放出大量的热，利用苏中的一部分加热空气回到窑头做助燃风可节约一部分能量，实现余热利用。现就这两部分余热利用率进行计算：以年产石汕压裂支撑剂10万吨为例，年吋基数7920小吋，天然气热值8400kcal/m³,根据统计指标，节能配套完善吋，煅烧石油压裂支撑剂燃料单耗1250kcal/kg,lm3天然气燃烧，废气量按11m3估算，天然气消耗量：1250×10×104×103/8400=1488&ti