原料种类对压裂支撑剂烧结状态的影响

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1、实验与研究原料种类对压裂支撑剂烧结状态的影响Effectofkindofrawmaterialonthesinteredconditionoffracturingproppant董刚张文生叶家元（中国建筑材料科学研究总院水泥科学与新型建筑材料研究院，绿色建筑材料国家重点实验室，北京100024）摘要：采用赤泥、铝矾土、高岭土和碳酸钡为原料制备压裂支撑剂。研究了原料种类对压裂支撑剂烧结状态的影响。结果表明：原材料的配比对压裂支撑剂的烧成温度影响很大。拜耳法及烧结法赤泥制备压裂支撑剂的烧成温度分别为1120℃，1150℃；铝矾土与高岭土制

2、备压裂支撑剂的烧成温度分别为1400℃，1450℃。关键词：赤泥；压裂支撑剂；配比；烧结状态Abstract：Fracturingproppantisproducedusingredmud,bauxite,kaolinandBaCO3.Theeffectofkindofrawmaterialsonthesinteredconditionoffracturingproppantswasresearched.Theresultsshowedthat:Theproportionofrawmaterialsaffectsmuchonthesi

3、nteredtemperatureoffracturingproppants.ThesinteredtemperatureoffracturingproppantforBayer-processredmudandsintered-processredmudwere1120℃and1150℃,respectively.Thesinteredtemperatureoffracturingproppantforbauxiteandkaolinwere1400℃and1450℃,respectively.KeyWords：redmud；fra

4、cturingproppants；proportion；sinteredcondition中图分类号：TQ174.7文献标识码：B文章编号：1003-8965(2016)06-0027-06压裂支撑剂是石油、天然气开采压裂操作过程中用括加料机、高温炉、甩开装置、落料仓、回火炉、筛分设[1]于支撑压裂裂缝的具有一定强度的固体颗粒物质，对提备。配料采用纯赤泥或赤泥与萤石、硅砂、钾（或钠）长高油层的渗透性、增加油气井产量具有重要意义。支撑剂石、白云石中一种或多种混合。目前关于赤泥基压裂支撑可分为天然和人造两大类。天然支撑剂以石英砂为代表，剂

5、的研究多集中于原料的配比对其性能的影响，对于这种人造支撑剂主要为烧结陶粒。随着深层致密油气层的开发，配比的差异对压裂支撑剂烧结状态影响的研究却不多见。传统的石英砂支撑剂已经难以适应较高地层压裂的要求，针对上述问题，本文以赤泥、铝矾土、高岭土、碳而高强度的人造陶粒支撑剂得到了越来越广泛的应用。目酸钡作为主要原料，研究原料的种类对压裂支撑剂烧结状前国内外普通采用烧结陶粒作为压裂支撑剂。支撑剂选材态的影响。与制备对原料的氧化硅及氧化铝等成分与含量有特殊要求，一般采用铝矾土、高岭土等作为制备压裂支撑剂的原1　试验料。赤泥是氧化铝生产过程中排放

6、的工业废渣，我国赤泥累计堆存量已达到约2亿吨，这不仅占用了大量土地，而且容易造成严重的生态环境问题。最大限度地减少赤泥的危害，实现赤泥的大规模资源化利用已经成为亟待解决的问题。赤泥中含有一定量的氧化硅及氧化铝，可以作为[2]制备压裂支撑剂的原料。尹国勋等以赤泥为主要原料，掺加粉煤灰、煤矸石及少量的外加剂，制备出了新型陶粒[3]产品。XiaorangTian等采用赤泥、耐火废料、碳酸钡、增塑剂为主要原料制备出了耐酸性能优异的自释釉赤泥基[4]压裂支撑剂。ShuoQin等制备出了低放射性的自释釉(a)原状拜耳法赤泥[5]赤泥基压裂支撑剂。

7、田小让等公开了专利“利用赤泥制备耐酸压裂支撑剂的方法”：主要原料为赤泥、含铝物质、1.1　试验原材料[6]含钡物质及增塑剂；烧结温度为1200-1400℃。陈烨等赤泥为中国铝业公司山东分公司生产现场取得的新公开专利“用赤泥制备的低密度高强度石油压裂支撑剂及排放拜耳法及烧结法赤泥。铝矾土产自河南。高岭土及碳其制备方法”，包括赤泥40-70份，粉煤灰0-30份，铝[7]酸钡为化学试剂。原材料的化学组成如表1所示，拜耳法矾土5-30份及辅助添加剂1-15份。赵友谊等公开了及烧结法赤泥、铝矾土及高岭土的X射线衍射图谱分别如以赤泥为原料的压裂支

8、撑剂的生产系统及其生产方法，包基金项目：国家高技术研究发展计划（863计划）课题(2012AA06A109)27实验与研究表1　赤泥基压裂支撑剂原材料的化学组成/%LossSiO2Fe2O3Al2O3TiO2CaOMgO