一种压裂支撑剂的制作方法与流程

本发明涉及石油压裂支撑剂技术领域，具体涉及一种压裂支撑剂的制作方法。

背景技术：

压裂支撑剂是石油、天然气低渗透油气井及页岩气藏开采压裂施工的关键材料，是一种具有高附加值特征的产品。压裂支撑剂的功能在于停止泵注后，支撑裂缝的两壁并抵御油气井因岩石挫动而弥合输油管道，提高油层的渗透能力，增加产油量和延长油气井服务年限。

现今，石油、天然气、页岩气开采行业用的压裂支撑剂大部分是采用沙漠里的天然石英砂，但是近年来，随着石油、天然气的开采难度加大、开采深度增加，以及国内即将爆发页岩气开采革命，天然石英砂已不能满足市场和压裂作业的需求，并且从沙漠里运出天然石英砂运输成本很高。为了克服天然石英砂存在的上述问题，技术人员们开始摸索采用价格便宜且来源广泛的石英矿来制备压裂支撑剂，但是现有采用石英矿制备压裂支撑剂的工艺制作的压裂支撑剂棱角多，圆度、球度和表面光洁度都达不到沙漠天然石英砂的标准，性能不好，难以满足当前压裂施工技术所需要求。

技术实现要素：

为此，本发明提供一种压裂支撑剂的制作方法，以解决现有压裂支撑剂问题。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

根据本发明的第一方面，一种压裂支撑剂的制作方法，所述制作方法包括如下步骤：

步骤一：将石英矿石先粗破碎至80mm以下，再细破碎至10mm以下得到粗石英砂颗粒；

步骤二：将得到的粗石英砂颗粒与水混合后一起放入湿式轮碾机中进行混碾去除石英砂颗粒中的假颗粒得到混合浆料；

步骤三：将混合浆料送入湿式球磨机内，调整混合浆料的浓度至40％-70％进行湿式球磨；

步骤四：将球磨后的混合浆料脱水再烘干得到烘干石英砂颗粒；

步骤五：将烘干石英砂颗粒送入干式球磨机进行干式球磨；

步骤六：将经干式球磨后的石英砂颗粒送入中转料仓，筛分，得到不同规格的压裂支撑剂。

本发明一种压裂支撑剂的制作方法采用

进一步地，步骤二中，所述混碾过程中，需严格控制给料量，使轮碾机碾槽内始终保持10-30mm的料层，严格控制混碾转速，调整给水量，保证被碾散的石英砂浆从溢流口流出。

通过上述技术方案，采用价格便宜且来源广泛的石英矿石为原料制备压裂支撑剂，石英矿石可以为石英石、石英岩、石英砂岩等，使得制备的压裂支撑剂性价比高；通过粗破碎和细破碎工艺将尺寸较大的石英矿石加工成尺寸较小的粗石英砂颗粒；通过将粗石英砂颗粒与水进行混碾将团聚在一起的石英砂颗粒团彻底打散形成颗粒分明的石英砂颗粒；通过特定的湿式球磨机控制湿式球磨条件，以达到去除石英砂颗粒棱角，提高石英砂颗粒圆度、球度和表面光滑度的目的，又不会将石英砂颗粒细磨成粉；通过特定的干式球磨机控制干式球磨条件，以进一步地达到去除石英砂颗粒棱角，提高石英砂颗粒圆度、球度和表面光滑度的目的。

进一步地，步骤三中，所述湿式球磨过程中，所述湿式球磨机采用的是皮带传动，球磨功率为80-100千瓦。

进一步地，步骤三中，所述湿式球磨过程中，所述混合浆料与球磨介质的重量比为(2-4):1；所述湿式球磨的转速为8-28转/分；所述湿式球磨的时间为10-30分钟。

通过对湿式球磨过程条件的控制，严格控制物料比、球磨转速和球磨时间，更好地去除石英砂颗粒棱角，提高石英砂颗粒圆度、球度和表面光滑度，同时保证不会将石英砂颗粒研磨过细。通过调整球磨机筒体转速，准确控制石英砂颗粒的球磨时间，使石英砂颗粒更好地达到沙漠天然石英砂的标准。

进一步地，所述湿式球磨机和所述干式球磨机的筒体内部靠近出料口的一端均设置有隔板；所述隔板上开设有多个导孔。

通过隔板上导孔的设计，研磨后的石英砂颗粒迅速穿过导孔从筒体的出料口出来，研磨介质留在球磨机内，通过调整球磨机筒体转速，准确控制石英砂颗粒的球磨时间，使石英砂颗粒更好地达到沙漠天然石英砂的标准。

进一步地，所述导孔的形状为圆形或者方形或者胶囊形。更进一步地，所述导孔的形状为胶囊形，导孔的宽度为6mm，长度为20mm。

通过导孔的形状的设计，研磨后的石英砂颗粒能更迅速地穿过导孔从筒体的出料口出来，研磨介质留在球磨机内，再通过调整球磨机筒体转速，准确控制石英砂颗粒的球磨时间，使石英砂颗粒更好地达到沙漠天然石英砂的标准。

进一步地，所述导孔的内径沿着所述隔板的厚度方向从筒体的进料口到出料口逐渐变大。

通过上述技术方案，保证石英砂颗粒在通过导孔时不会堵塞导孔，提高球磨的效率。

进一步地，步骤四中，所述脱水至含水量≤11％。

通过上述技术方案，能够有效节省脱水后烘干工序的时间。

进一步地，步骤五中，所述干式球磨过程中，所述干式球磨机采用的是电机传动，球磨功率为15-25千瓦。

进一步地，步骤五中，所述干式球磨过程中，所述烘干石英砂颗粒与球磨介质的重量比为(2-4):1；所述干式球磨的转速为8-28转/分；所述干式球磨的时间为5-20分钟。

通过对干式球磨过程条件的控制，严格控制物料比、球磨转速和球磨时间，再次更好地去除石英砂颗粒棱角，进一步地提高石英砂颗粒圆度、球度和表面光滑度，同时保证不会将石英砂颗粒研磨过细。

本发明具有如下优点：

本发明一种压裂支撑剂的制作方法采用价格便宜且来源广泛的石英矿石为原料制备压裂支撑剂，使得制备的压裂支撑剂性价比高。

本发明一种压裂支撑剂的制作方法采用轮碾机反复碾压石英砂颗粒，解决了石英假颗粒的问题；再通过特制的湿式球磨机和干式球磨机进行两次球磨，同时，通过合理控制球磨机料浆浓度、球磨时间、球磨转速、球磨物料比等，达到去掉石英砂颗粒棱角，达到提高石英颗粒的圆度、球度和表面光滑度的目的，又不至于将石英砂颗粒磨细成粉，制备出符合国家标准的压裂支撑剂。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。

本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例1提供的一种湿式球磨机的结构示意图；

图2为本发明实施例1提供的一种干式球磨机的结构示意图；

图3为本发明实施例1提供的隔板的结构示意图；

图4为本发明实施例1提供的导孔的侧视图。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

一种压裂支撑剂的制作方法包括如下步骤：

步骤一：将石英砂岩先粗破碎至80mm以下，再细破碎至10mm以下得到粗石英砂颗粒；

步骤二：将得到的粗石英砂颗粒与水混合后一起放入湿式轮碾机中进行混碾去除石英砂颗粒中的假颗粒得到混合浆料；所述混碾过程中，需严格控制给料量，使轮碾机碾槽内始终保持10-30mm的料层，严格控制混碾转速，调整给水量，保证被碾散的石英砂浆从溢流口流出。

步骤三：将混合浆料送入湿式球磨机内，调整混合浆料的浓度至55％进行湿式球磨；所述湿式球磨机采用的是皮带传动，球磨功率为90千瓦；所述混合浆料与球磨介质的重量比为3:1；所述湿式球磨的转速为20转/分；所述湿式球磨的时间为20分钟。

步骤四：将球磨后的混合浆料脱水至含水量≤11％，再烘干得到烘干石英砂颗粒。

步骤五：将烘干石英砂颗粒送入干式球磨机进行干式球磨；所述干式球磨机采用的是电机传动，球磨功率为20千瓦；所述烘干石英砂颗粒与球磨介质的重量比为3:1；所述干式球磨的转速为20转/分；所述干式球磨的时间为10分钟。

步骤六：将经干式球磨后的石英砂颗粒送入中转料仓，筛分，得到不同规格的压裂支撑剂。

如图1和2所示，所述湿式球磨机1和所述干式球磨机2的筒体内部靠近出料口的一端均设置有隔板3；如图3所示，所述隔板3上开设有多个导孔4；所述导孔4的形状为胶囊形，导孔的宽度为6mm，长度为20mm；如图4所示，所述导孔4的内径沿着所述隔板的厚度方向从筒体的进料口到出料口逐渐变大。

实施例2

本实施例一种压裂支撑剂的制作方法除了以下步骤与实施例1不同，其他同实施例1：

步骤三：将混合浆料送入湿式球磨机内，调整混合浆料的浓度至40％进行湿式球磨；所述湿式球磨机采用的是皮带传动，球磨功率为80千瓦；所述混合浆料与球磨介质的重量比为2:1；所述湿式球磨的转速为8转/分；所述湿式球磨的时间为30分钟。

步骤五：将烘干石英砂颗粒送入干式球磨机进行干式球磨；所述干式球磨机采用的是电机传动，球磨功率为15千瓦；所述烘干石英砂颗粒与球磨介质的重量比为2:1；所述干式球磨的转速为8转/分；所述干式球磨的时间为10分钟。

实施例3

本实施例一种压裂支撑剂的制作方法除了以下步骤与实施例1不同，其他同实施例1：

步骤三：将混合浆料送入湿式球磨机内，调整混合浆料的浓度至70％进行湿式球磨；所述湿式球磨机采用的是皮带传动，球磨功率为100千瓦；所述混合浆料与球磨介质的重量比为4:1；所述湿式球磨的转速为28转/分；所述湿式球磨的时间为10分钟。

步骤五：将烘干石英砂颗粒送入干式球磨机进行干式球磨；所述干式球磨机采用的是电机传动，球磨功率为25千瓦；所述烘干石英砂颗粒与球磨介质的重量比为4:1；所述干式球磨的转速为28转/分；所述干式球磨的时间为5分钟。

采用本发明的制作方法制作的不同规格的压裂支撑剂如下表1-3所示。

表1本发明的制作方法制作的70-140目的压裂支撑剂的规格表

表2本发明的制作方法制作的40-70目的压裂支撑剂的规格表

表3本发明的制作方法制作的20-40目的压裂支撑剂的规格表

由表1-3的结果可以看出，采用本发明的制作方法制作的压裂支撑剂抗破碎能力强，酸溶解度、球度、浊度等指标均满足中华人民共和国石油天然气行业标准qsy17125-2019。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。

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