1.本發(fā)明屬于油氣井水力壓裂用石英砂支撐劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法。

背景技術(shù)：

2.油氣井水力壓裂就是利用地面高壓泵組，將帶有石英砂、陶粒等支撐劑的壓裂液以大大超過地層吸收能力的排量注入井中，隨即在井底附近憋起高壓。此壓力超過井壁附近巖石的抗張強度后，在地層中形成裂縫，停泵后，液體在地層壓力擠壓作用下返出地面，而支撐劑則留在地層、在地層中形成具有足夠長度、一定寬度和高度的填砂裂縫。填砂裂縫具有很高的滲濾能力，可以大大改善油氣層的滲透性，使油氣暢通，起到增產(chǎn)的作用。因此，石英砂及陶粒支撐劑是油氣壓裂增產(chǎn)中必不可少的材料。

3.隨著近年來頁巖(油)氣、致密(油)氣水平井壓裂增產(chǎn)技術(shù)的進步，大排量、大規(guī)模的壓裂作業(yè)逐步替代傳統(tǒng)中低排量、常規(guī)規(guī)模的壓裂作業(yè)，動輒數(shù)千噸乃至數(shù)萬噸支撐劑需要泵入地層，以提高油氣井產(chǎn)量。而石英砂支撐劑來源于天然的石英礦，加工成本遠遠低于陶粒支撐劑，因而在近幾年興起的頁巖(油)氣、致密(油)氣的壓裂增產(chǎn)中廣泛使用。

4.油氣行業(yè)對壓裂用石英砂支撐劑性能有特殊的要求，主要指標(biāo)要求有抗壓強度、圓球度、濁度、粒徑等等，其中抗壓強度是最關(guān)鍵的指標(biāo)，它關(guān)系到增產(chǎn)改造的效果。而且，抗壓強度與石英砂的粒徑、圓球度、濁度緊密相關(guān)：粒徑越小、圓球度越高、濁度越低的石英砂，抗壓強度越高。

5.石英砂支撐劑的生產(chǎn)原料可來源于石英礦。石英礦分為石英砂礦和石英巖礦，在國內(nèi)各個省份和地區(qū)均有廣泛的分布。

6.然而，在國內(nèi)現(xiàn)有技術(shù)中，壓裂用的石英砂支撐劑的原料幾乎全部來源于黃河古河道下游沉積的天然石英砂礦。這類石英砂經(jīng)歷史上長距離的水流沖刷、運移、沉積、風(fēng)沙研磨而形成具有圓球度高、抗壓強度高的天然特性，經(jīng)簡單的物理清洗、烘干、篩分去雜即能滿足壓裂用石英砂支撐劑的要求。因此，國內(nèi)目前石英砂支撐劑的生產(chǎn)也主要集中在甘肅蘭州、寧夏青銅峽、內(nèi)蒙古鄂爾多斯、內(nèi)蒙古通遼一帶，其基本生產(chǎn)工藝為清洗、烘干、篩分、包裝。

7.然而，國內(nèi)目前頁巖油、頁巖氣的開采區(qū)域大部分遠離目前石英砂支撐劑的生產(chǎn)集中區(qū)，導(dǎo)致石英砂支撐劑的運輸成本極高、供應(yīng)周期長，嚴(yán)重影響頁巖油氣的開采。雖然與頁巖油氣開采區(qū)鄰近地區(qū)大都具有豐富的石英砂資源，比如四川的頁巖氣開采區(qū)，新疆的頁巖油開采區(qū)，周邊均具有豐富的石英砂礦和石英巖礦，但利用現(xiàn)有技術(shù)將石英砂礦進行物理篩選的顆粒，或?qū)⑹r礦經(jīng)粉碎加工成的石英砂顆粒，由于普遍存在明顯棱角、圓球度低，部分顆粒在粉碎加工過程中也存在內(nèi)部裂紋缺陷，導(dǎo)致生產(chǎn)的石英砂支撐劑滿足不了要求。

8.申請公布號cn 112410016 a介紹了“一種壓裂支撐劑用石英砂及其制備方法和應(yīng)用”，該方法利用收集采石場條石、條石廢料或條石余料中的至少一種加入至破碎機中進行

破碎，然后進行清洗、制砂機二次破碎、磁選機除鐵、打磨機打磨、水洗、烘干、篩分，得到壓裂支撐劑用石英砂。所述打磨是利用pcs系統(tǒng)及惰性氣體氛圍下高速氣流沖擊石英砂表面，以打磨去除石英砂的棱角，使石英砂的圓球度得到提高。該方法所用的原料局限于礦石經(jīng)粉碎產(chǎn)生的石英砂顆粒，而且該方法生產(chǎn)過程中需要使用惰性氣體、不能在大氣環(huán)境下進行。

9.申請公布號cn 111607384 a介紹了“石英砂支撐劑的加工方法”，該方法是對石英礦石依次進行粗破、細破和篩分，然后對礦砂顆粒的表面進行磨圓，再篩分，得到石英砂支撐劑。其磨圓工藝是通過旋轉(zhuǎn)式研磨機對礦砂顆粒的表面進行磨圓，所用的原料局限于礦石經(jīng)粉碎產(chǎn)生的石英砂顆粒。

10.申請公布號cn 111303858 a介紹了“一種石英砂支撐劑及其制備方法、制備裝置，該方法是利用烘干以及除雜過程中的風(fēng)機促進顆粒摩擦，將自身存在缺陷的石英砂顆粒徹底破壞，變成較小顆粒被除去，從而提高了石英砂支撐劑顆粒的強度，在該發(fā)明中,未將石英砂顆粒表面的棱角和毛刺進行摩擦清除，降低了顆粒的圓球度，從而進一步增大了顆粒的破碎率,未能有效的提高石英砂顆粒的抗壓強度，降低了生產(chǎn)工藝的產(chǎn)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

11.本發(fā)明為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供了一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法。

12.為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

13.一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，該方法通過以下步驟實現(xiàn)：

14.步驟一：石英砂顆粒原材料的檢測、處理與篩選，要求所用石英砂原材料顆粒含泥量不高于3％，粒徑不大于1.2毫米，含水量不超過12％。

15.步驟二：石英砂顆粒的圓球度及缺陷處理，利用立軸式破碎機高速旋轉(zhuǎn)對石英砂顆粒產(chǎn)生高速離心拋射、碰撞和摩擦，將顆粒表面的棱角和毛刺進行摩擦清除，提高顆粒的圓球度，剔除有缺陷的顆粒、解除不同顆粒之間存在的粘結(jié)，降低顆粒的破碎率。

16.步驟三：石英砂顆粒濁度和水份處理，利用水洗的方式降低濁度；利用烘干、晾曬、氣流蒸發(fā)的干燥方式降低水份。

17.步驟四：石英砂顆粒篩分處理，利用篩分機進行篩分即得符合要求的壓裂用石英砂支撐劑成品。

18.上述方案中，所述石英砂顆粒從石英礦巖石、天然石英砂或河砂中獲取。

19.上述方案中，所述有缺陷的顆粒是內(nèi)部存在裂紋，不同顆粒之間存在粘結(jié)的石英砂顆粒。

20.上述方案中，所述的立軸式破碎機，是指葉輪直徑大于500毫米、轉(zhuǎn)速位于1000?2000轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機。

21.上述方案中，所述石英砂顆粒在篩分前的水份含量不高于4％。

22.上述方案中，所述石英砂顆粒在篩分前的濁度小于300ftu。

23.上述方案中，所述篩分機為搖擺篩、滾筒篩或振動篩。

24.與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

25.1.本發(fā)明制得的壓裂用石英砂支撐劑與加工前所使用的原料石英砂相比，在同等

壓力下，破碎率可以降低30％以上，有效的提高了石英砂支撐劑的抗壓強度，可以將利用現(xiàn)有技術(shù)生產(chǎn)不達標(biāo)的產(chǎn)品提升為合格產(chǎn)品，提高了生產(chǎn)產(chǎn)量。

26.2.本發(fā)明使用的原料廣泛，原料可為天然石英砂礦、河砂等所直接獲得的顆粒石英砂或礦石經(jīng)粉碎產(chǎn)生的石英砂顆粒，整個制備過程在大氣環(huán)境下進行，不需要使用惰性氣體，在一定程度上解決了目前黃河古河道下游沉積的天然石英砂之外的原料難以用于壓裂用石英砂支撐劑生產(chǎn)的困境，有效降低了石英砂支撐劑的遠距離運輸成本和加工成本，提高了生產(chǎn)產(chǎn)量。

27.3.本發(fā)明采用立軸式破碎機，對石英砂顆粒產(chǎn)生高速離心拋射，將顆粒表面的棱角和毛刺進行摩擦清除，提高了顆粒的圓球度，剔除有缺陷的顆粒、解除不同顆粒之間存在的粘結(jié)，提高了石英砂支撐劑的抗壓強度，從而提高了成品利用率。

附圖說明

28.圖1為本發(fā)明實施例中提供的生產(chǎn)工藝流程圖。

具體實施方式

29.為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

30.本發(fā)明實施例提供一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，如圖1所示，該方法通過以下步驟實現(xiàn)：

31.步驟一：石英砂顆粒原材料檢測、處理與篩選。

32.對生產(chǎn)壓裂用石英砂支撐劑所需原材料進行檢測，要求所用原材料為石英砂顆粒，含泥量、粒徑及水份需滿足如下條件，否則需進行處理和篩選：

33.(1)石英砂顆粒中含泥量不高于3％。

34.實驗室內(nèi)檢測：將原材料用水分多次清洗，每次清洗的水量與原材料等量，至清洗后的水的濁度低于30ftu為止。將所有清洗后的水匯總過濾，烘干過濾物，測定過濾物在石英砂顆粒中所占比例即為石英砂顆粒中含泥量。如果含泥量大于3％，需用水進行清洗以達到要求。

35.生產(chǎn)過程中的清洗選用目前國內(nèi)通用的方法，優(yōu)選方法為使用洗砂機清洗。本專利技術(shù)對洗砂機的類型不做限制，可以使用市場上常用的水車式洗砂機和螺旋式洗砂機。

36.(2)石英砂顆粒粒徑不大于1.2毫米，否則需將粒徑大于1.2毫米的顆粒進行分離剔除。生產(chǎn)過程中的分離選用目前國內(nèi)通用的方法，優(yōu)選方法為使用篩分機進行篩分分離，剔除大于1.2毫米的顆粒。本專利技術(shù)對篩分機的類型不做限制，可以使用市場上常用的滾筒篩、振動篩。

37.(3)含水量不超過12％。

38.將原材料在烘箱中于105℃下烘干至恒重，減少的重量即為原材料中所含的水份。如果含水量大于12％，需通過干燥降低水份。

39.本專利技術(shù)對干燥方式不做限制，生產(chǎn)過程中的干燥方式選用目前國內(nèi)通用的方法。含水高、砂粒含有可流動而自動分離的自由水時，可先使用脫水機對自由水進行分離。

脫水機包括市場通用的振動脫水機、離心機。對含水較低的附著水，可以采用烘干、晾曬、氣流蒸發(fā)，優(yōu)選烘干爐烘干。

40.步驟二：石英砂顆粒的圓球度及缺陷處理。

41.將經(jīng)步驟一處理后符合要求的石英砂利用輸送和提升設(shè)備加入至啟動后的立軸式破碎機的進料口，石英砂在破碎機腔內(nèi)會經(jīng)歷高速離心拋射、碰撞和摩擦，然后自動從下部出料口出料。

42.步驟三：石英砂顆粒濁度和水份處理。

43.對經(jīng)步驟二所述的立軸式破碎機處理后的石英砂顆粒進行濁度和水份檢測，根據(jù)檢測的結(jié)果，決定是否需要進行清洗和干燥處理。

44.對濁度的要求是基于壓裂用石英砂支撐劑行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的要求，也是基于用戶的特殊要求而進行。如果濁度過高、達不到要求，因而，石英砂濁度需小于300ftu，當(dāng)石英砂濁度≥300ftu時，則利用水洗的方式降低濁度。水洗可以使用洗砂機，本專利技術(shù)對洗砂機的類型不做限制，可以使用市場上常用的水車式洗砂機和螺旋式洗砂機。

45.對水份的要求是基于石英砂含水過高時會降低流動性，影響后期步驟四的篩分，因而，所述的石英砂含水需不大于4％。即：經(jīng)檢測的石英砂含水≤4％時，不需要進行干燥處理而直接進入下一步步驟四的篩分處理；經(jīng)檢測的石英砂含水≥4％時，需要進行干燥處理。

46.本專利技術(shù)對干燥方式不做限制，可選用目前國內(nèi)通用的辦法，通用的辦法有烘干、晾曬、氣流蒸發(fā)，優(yōu)選烘干爐烘干。

47.步驟四：石英砂顆粒篩分處理。

48.將經(jīng)步驟二和步驟三所述處理后的石英砂顆粒利用篩分機進行篩分即得符合要求的壓裂用石英砂支撐劑成品。

49.本專利技術(shù)對篩分機的類型不做限制，可以使用市場上常用的搖擺篩、振動篩、滾筒篩，優(yōu)選搖擺篩。

50.采用本發(fā)明制得的壓裂用石英砂支撐劑會因原材料選擇而生產(chǎn)出不同性能的產(chǎn)品。

51.采用本發(fā)明制得的壓裂用石英砂支撐劑，如果需要抗壓強度進一步提高，可以再次重復(fù)進行步驟二至步驟四的操作，以進一步提高抗壓性能。

52.具體地，所述石英砂顆粒原材料可以是利用石英礦巖石經(jīng)粉碎而產(chǎn)生的石英砂顆粒，也可以從天然石英砂、河砂等材料直接獲取。

53.所述有缺陷的顆粒是內(nèi)部存在裂紋，不同顆粒之間存在粘結(jié)的石英砂顆粒,裂紋和粘結(jié)會導(dǎo)致大顆粒在一定的壓力下破碎，引起破碎率的提高。

54.所述的立軸式破碎機，是指葉輪直徑大于500毫米、轉(zhuǎn)速位于1000?2000轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機。

55.實施例1：

56.對采購于四川自貢的100噸天然石英砂顆粒原材料進行取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂含泥量、粒徑及水份的檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。該石英砂采購入廠前已經(jīng)經(jīng)過專業(yè)洗砂廠進行過清洗和初步分篩。

57.經(jīng)檢測，石英砂顆粒中含泥0.03％，粒徑大于1.2毫米的篩余量為0，含水量為7％。

確認可以直接進入立軸式破碎機進行生產(chǎn)。

58.將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出40?70目石英砂160克,70?140目石英砂265克。利用顯微鏡分別測試，40?70目石英砂圓度為0.3、球度為0.35；70?140目石英砂的圓度為0.35、球度為0.4。利用壓力試驗機分別測試，40?70目石英砂35mpa下的破碎率為23.5％、28mpa下的破碎率為17.1％、21mpa下的破碎率為11.7％、；70?140目石英砂在35mpa下的破碎率為15.3％、28mpa下的破碎率為11.1％、21mpa下的破碎率為5.2％。相關(guān)測試結(jié)果見表1?1(處理前)。

59.啟動葉輪直徑為1100毫米、轉(zhuǎn)速為1600轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機,將上述石英砂100噸，利用皮帶輸送機均勻加入至破碎機進料口，石英砂經(jīng)破碎機破碎腔自動處理后，自動從下部出料口出料。

60.對立軸式破碎機出料口的石英砂取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂濁度和水份檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。

61.經(jīng)檢測，石英砂顆粒濁度為81ftu，含水量為6.6％。確認不需要進行清洗，但需進行干燥。

62.將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出40?70目石英砂171克,70?140目石英砂269克。利用顯微鏡分別測試，40?70目石英砂圓度為0.6、球度為0.65；70?140目石英砂的圓度為0.7、球度為0.7。利用壓力試驗機分別測試，40?70目石英砂35mpa下的破碎率為18.1％、28mpa下的破碎率為12.3％、21mpa下的破碎率為7.3％；70?
140目石英砂在35mpa下的破碎率為8.7％、28mpa下的破碎率為5.2％、21mpa下的破碎率為2.3％。測試結(jié)果顯示，經(jīng)處理后，石英砂的圓度、球度均有不同程度提高，破碎率均有不同程度下降。相關(guān)測試結(jié)果見表1?1(處理后)。

63.表1

?

1實施例1石英砂處理前后測試結(jié)果

[0064][0065]

將立軸式破碎機出料口的石英砂利用皮帶機提升至三筒烘干機進行烘干，烘干機出料口溫度為95℃、出料口石英砂顆粒經(jīng)取樣檢測水份含量為3.3％。出料后的烘干石英砂經(jīng)冷卻至40℃以下后，用提升機輸送至搖擺篩進行篩分，搖擺篩安裝有三層篩網(wǎng)和四個出料口，分別為40目、70目、140目篩，每層篩面有一個出料口，140目篩下還有一個出料口。

[0066]

從搖擺篩70目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為40

?

70目，經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為17.9％，28mpa下的破碎率為12.2％，21mpa下的破碎率為7.1％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的21mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0067]

從搖擺篩140目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為70

?

140目,經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為8.3％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的35mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0068]

從搖擺篩40目篩網(wǎng)出口收集的石英砂，以及140目篩下出口收集的石英砂均為副產(chǎn)物，另為它用。

[0069]

相關(guān)測試結(jié)果見表1

?

2。

[0070]

表1

?

2實施例1壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0071][0072]

實施例2：

[0073]

將實施例1生產(chǎn)的40

?

70目壓裂用石英砂支撐劑成品30噸，再次重復(fù)進行步驟二和步驟四的操作，以進一步提高抗壓性能。

[0074]

需要說明的是，實施例1生產(chǎn)的40

?

70目壓裂用石英砂支撐劑成品28mpa下的破碎率為12.5％、21mpa下的破碎率為7.1％，雖然符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的21mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求，但是不符合28mpa及以上壓裂用石英砂支撐劑要求。成品的濁度為56ftu、含泥量小于0.01％，含水3.3％，因而不需要進行步驟三的操作。

[0075]

啟動葉輪直徑為600毫米、轉(zhuǎn)速為1900轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機,將上述實施例1生產(chǎn)的40

?

70目壓裂用石英砂支撐劑成品30噸，利用皮帶輸送機均勻加入至破碎機進料口，石英砂支撐劑經(jīng)破碎機破碎腔自動處理后，自動從下部出料口出料。

[0076]

將立軸式破碎機出料口的石英砂利用提升機輸送至搖擺篩進行篩分，搖擺篩安裝有三層篩網(wǎng)和四個出料口、分別為40目、70目、140目篩，每層篩面有一個出料口，140目篩下還有一個出料口。

[0077]

從搖擺篩70目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為40

?

70目、總量24.7噸，經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為14.1％，28mpa下的破碎率為8.6％，21mpa下的破碎率為2.7％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的28mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求，支撐劑抗壓等級由21mpa提高至28mpa。

[0078]

從搖擺篩140目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為70

?

140目、總量4.9噸，經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為6.7％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的35mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0079]

從搖擺篩40目篩網(wǎng)出口收集的石英砂，以及從140目篩下出口收集的石英砂為副產(chǎn)物，另為它用。

[0080]

相關(guān)測試結(jié)果見表2

?

1。

[0081]

表2

?

1實施例2壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0082][0083]

實施例3：

[0084]

對采購于四川瀘縣的100噸石英砂顆粒原材料進行生產(chǎn)加工。

[0085]

該石英砂也是玻璃生產(chǎn)所用原材料，是利用石英礦區(qū)開采的礦石經(jīng)一級破碎、二級粉碎，然后清洗后的產(chǎn)物。

[0086]

取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂含泥量、粒徑及水份的檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。經(jīng)檢測，石英砂顆粒中含泥0.01％，粒徑大于1.2毫米的篩余量為0，含水量為7.3％。確認可以直接進入立軸式破碎機進行生產(chǎn)。

[0087]

將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出40

?

70目石英砂130克,70

?

140目石英砂270克。利用顯微鏡分別測試，40

?

70目石英砂圓度為0.45、球度為0.5；70

?

140目石英砂的圓度為0.5、球度為0.5。利用壓力試驗機分別測試，40

?

70目石英砂35mpa下的破碎率為25.1％、28mpa下的破碎率為19.3％、21mpa下的破碎率為12.9％、；70

?

140目石英砂在35mpa下的破碎率為13.6％、28mpa下的破碎率為9.9％、21mpa下的破碎率為3.7％。相關(guān)測試結(jié)果見表3

?

1(處理前)。

[0088]

啟動葉輪直徑為1200毫米、轉(zhuǎn)速為1300轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機,將上述石英砂100噸，利用皮帶輸送機均勻加入至破碎機進料口，石英砂經(jīng)破碎機破碎腔自動處理后，自動從下部出料口出料。

[0089]

對立軸式破碎機出料口的石英砂取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂濁度和水份檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。

[0090]

經(jīng)檢測，石英砂顆粒濁度為51ftu，含水量為7.1％。確認不需要進行清洗，但需進行干燥。

[0091]

將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出40

?

70目石英砂157克,70

?

140目石英砂287克。利用顯微鏡分別測試，40

?

70目石英砂圓度為0.7、球度為0.7；70

?

140目石英砂的圓度為0.75、球度為0.75。利用壓力試驗機分別測試，40

?

70目石英砂35mpa下的破碎率為18.5％、28mpa下的破碎率為12.7％、21mpa下的破碎率為6.7％、；70

?

140目石英砂在35mpa下的破碎率為6.8％、28mpa下的破碎率為3.3％、21mpa下的破碎率為0.5％。相關(guān)測試結(jié)果見表3

?

1(處理后)。

[0092]

表3

?

1實施例3石英砂處理前后實驗室測試結(jié)果

[0093][0094]

將立軸式破碎機出料口的石英砂利用皮帶機提升至三筒烘干機進行烘干，烘干機出料口溫度為110℃、出料口石英砂顆粒經(jīng)取樣檢測水份含量為3.7％。出料后的烘干石英砂經(jīng)冷卻至40℃以下后，用提升機輸送至搖擺篩進行篩分，搖擺篩安裝有三層篩網(wǎng)和四個出料口，分別為40目、70目、140目篩，每層篩面有一個出料口，140目篩下還有一個出料口。

[0095]

從搖擺篩70目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為40

?

70目，經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為18.3％，28mpa下的破碎率為12.6％，21mpa下的破碎率為6.5％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的21mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0096]

從搖擺篩140目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為70

?

140目,經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為6.5％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的35mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0097]

從搖擺篩40目篩網(wǎng)出口收集的石英砂，以及140目篩下出口收集的石英砂均為副產(chǎn)物，另為它用。相應(yīng)的測試結(jié)果見表3

?

2.

[0098]

表3

?

2實施例3壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0099][0100]

實施例4：

[0101]

對采購于新疆昌吉的100噸天然石英砂顆粒原材料進行取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂含泥量、粒徑及水份的檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。

[0102]

經(jīng)檢測，石英砂顆粒中含泥5.17％，粒徑大于1.2毫米的篩余量為7.81％，含水量為6.3％，需要進行清洗和篩分。

[0103]

將上述石英砂顆粒原材料先用螺旋式洗砂機清洗，除去大部分的泥，然后用水車式洗砂機清洗兩遍，再用帶1.0毫米篩網(wǎng)的振動脫水機脫水，去除自由水的同時對1.0毫米以上的大顆粒雜質(zhì)進行分離。

[0104]

對脫水及篩分去除大顆粒后的石英砂顆粒取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂含泥量、粒徑及水份的檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。

[0105]

經(jīng)檢測，石英砂顆粒中含泥0.3％，粒徑大于1.2毫米的篩余量為0，含水量為8.3％。確認可以進入立軸式破碎機進行生產(chǎn)。

[0106]

將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出40

?

70目石英砂255克,70

?

140目石英砂190克。利用顯微鏡分別測試，40

?

70目石英砂圓度為0.45、球度為0.55；70

?

140目石英砂的圓度為0.5、球度為0.55。利用壓力試驗機分別測試，40

?

70目石英砂35mpa下的破碎率為21.7％、28mpa下的破碎率為14.3％、21mpa下的破碎率為10.3％、70

?

140目石英砂在35mpa下的破碎率為13.9％、28mpa下的破碎率為10.4％、21mpa下的破碎率為8.4％。測試結(jié)果見表4

?

1(處理前)。

[0107]

啟動葉輪直徑為600毫米、轉(zhuǎn)速為1900轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機,將上述石英砂100噸，利用皮帶輸送機均勻加入至破碎機進料口，石英砂經(jīng)破碎機破碎腔自動處理后，自動從下部出料口出料。

[0108]

對立軸式破碎機出料口的石英砂取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂濁度和水份檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。

[0109]

經(jīng)檢測，石英砂顆粒濁度為237ftu，含水量為7.7％。需要進行清洗和干燥。

[0110]

將另一份石英砂樣用清水清洗至濁度小于100ftu，然后烘干，再用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出40

?

70目石英砂229克,70

?

140目石英砂205克。利用顯微鏡分別測試，40

?

70目石英砂圓度為0.7、球度為0.7；70

?

140目石英砂的圓度為0.75、球度為0.75。利用壓力試驗機分別測試，40

?

70目石英砂35mpa下的破碎率為14.2％、28mpa下的破碎率為8.5％、21mpa下的破碎率為4.7％；70

?

140目石英砂在35mpa下的破碎率為7.2％、28mpa下的破碎率為5.6％、21mpa下的破碎率為2.7％。測試結(jié)果見表4

?

1(處理后)。

[0111]

表4

?

1實施例4壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0112][0113]

將立軸式破碎機出料口的石英砂利用水車式洗砂機清洗一遍，經(jīng)三筒烘干機進行烘干，烘干機出料口溫度為110℃、出料口石英砂顆粒經(jīng)取樣檢測水份含量為2.7％。出料后的烘干石英砂經(jīng)冷卻至40℃以下后，用提升機輸送至搖擺篩進行篩分，搖擺篩安裝有三層篩網(wǎng)和四個出料口，分別為40目、70目、140目篩，每層篩面有一個出料口，140目篩下還有一個出料口。

[0114]

從搖擺篩70目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為40

?

70目，經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為14.1％，28mpa下的破碎率為8.3％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的28mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0115]

從搖擺篩140目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為70

?

140目,經(jīng)檢測，35mpa下的破碎率為7.4％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的35mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0116]

從搖擺篩40目篩網(wǎng)出口收集的石英砂，以及140目篩下出口收集的石英砂均為副產(chǎn)物，另為它用。

[0117]

相應(yīng)的測試結(jié)果見表4

?

2。

[0118]

表4

?

2實施例4壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0119][0120]

實施例5：

[0121]

對采購于湖北襄樊的70噸漢江砂顆粒原材料進行取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂含泥量、粒徑及水份的檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。該石英砂采購入廠前已經(jīng)經(jīng)過專業(yè)洗砂廠進行過清洗和初步分篩。

[0122]

經(jīng)檢測，石英砂顆粒中含泥0.11％，粒徑大于1.2毫米的篩余量為3.81％，含水量為7.1％，需要進行篩分。

[0123]

將上述石英砂顆粒原材料用帶1.1毫米篩網(wǎng)的振動篩進行篩分，將1.1毫米以上的大顆粒進行分離。

[0124]

將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出20

?

40目石英砂301克、40

?

70目石英砂190克,70

?

140目石英砂9克。利用顯微鏡分別測試，20

?

40目石英砂圓度為0.45、球度為0.45；40

?

70目石英砂的圓度為0.5、球度為0.5。利用壓力試驗機分別測試，20

?

40目石英砂28mpa下的破碎率為19.6％、21mpa下的破碎率為13.7％；40

?

70目石英砂在28mpa下的破碎率為14.2％、21mpa下的破碎率為11.1％。測試結(jié)果見表5

?

1(處理前)。

[0125]

啟動葉輪直徑為900毫米、轉(zhuǎn)速為1700轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機,將上述石英砂70噸，利用皮帶輸送機均勻加入至破碎機進料口，石英砂經(jīng)破碎機破碎腔自動處理后，自動從下部出料口出料。

[0126]

對立軸式破碎機出料口的石英砂取樣1000克并分為兩份、每份500克，一份用于進行石英砂濁度和水份檢測，一份用于室內(nèi)烘干后進行篩分和破碎率測定。

[0127]

經(jīng)檢測，石英砂顆粒濁度為87ftu，含水量為6.8％。需要進行干燥。

[0128]

將另一份石英砂樣烘干，然后利用試驗用標(biāo)準(zhǔn)篩分機篩分，分離出20

?

40目石英砂268克、40

?

70目石英砂207克,70

?

140目石英砂10.1克。利用顯微鏡分別測試，20

?

40目石英砂圓度為0.65、球度為0.65；40

?

70目石英砂的圓度為0.7、球度為0.7。利用壓力試驗機分別測試，20

?

40目石英砂28mpa下的破碎率為13.1％、21mpa下的破碎率為7.6％；40

?

70目石英砂在28mpa下的破碎率為8.6％、21mpa下的破碎率為5.3％。測試結(jié)果見表5

?

1(處理后)。

[0129]

表5

?

1實施例5壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0130][0131]

將立軸式破碎機出料口的石英砂利用三筒烘干機進行烘干，烘干機出料口溫度為97℃、出料口石英砂顆粒經(jīng)取樣檢測水份含量為3.7％。出料后的烘干石英砂經(jīng)冷卻至40℃以下后，用提升機輸送至搖擺篩進行篩分，搖擺篩安裝有三層篩網(wǎng)和四個出料口，分別為20目、40目、70目篩，每層篩面有一個出料口，70目篩下還有一個出料口。

[0132]

從搖擺篩40目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為20

?

40目，經(jīng)檢測，28mpa下的破碎率為13.2％，21mpa下的破碎率為7.4％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的21mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0133]

從搖擺篩70目篩網(wǎng)出口收集的石英砂為40

?

70目,經(jīng)檢測，28mpa下的破碎率為8.3％，符合石油行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的28mpa以內(nèi)壓裂用石英砂支撐劑要求。

[0134]

從搖擺篩20目篩網(wǎng)出口收集的石英砂，以及70目篩下出口收集的石英砂均為副產(chǎn)物，另為它用。

[0135]

相應(yīng)的測試結(jié)果見表5

?

2。

[0136]

表5

?

2實施例5壓裂用石英砂支撐劑成品測試結(jié)果

[0137][0138]

以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。技術(shù)特征：

1.一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于，該方法通過以下步驟實現(xiàn)：步驟一：石英砂顆粒原材料的檢測、處理與篩選，要求所用石英砂原材料顆粒含泥量不高于3％，粒徑不大于1.2毫米，含水量不超過12％。步驟二：石英砂顆粒的圓球度及缺陷處理，利用立軸式破碎機高速旋轉(zhuǎn)對石英砂顆粒產(chǎn)生高速離心拋射、碰撞和摩擦，提高顆粒的圓球度、剔除有缺陷的顆粒、解除不同顆粒之間存在的粘結(jié)，降低顆粒的破碎率。步驟三：石英砂顆粒濁度和水份處理，利用水洗的方式降低濁度；利用烘干、晾曬、氣流蒸發(fā)的干燥方式降低水份。步驟四：石英砂顆粒篩分處理，利用篩分機進行篩分即得符合要求的壓裂用石英砂支撐劑成品。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于,所述石英砂顆粒從石英礦巖石、天然石英砂、河砂或海砂中獲取。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于,所述有缺陷的顆粒是內(nèi)部存在裂紋，不同顆粒之間存在粘結(jié)的石英砂顆粒。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于,所述的立軸式破碎機，是指葉輪直徑大于500毫米、轉(zhuǎn)速位于1000

?

2000轉(zhuǎn)/分鐘的立軸式破碎機。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于,所述石英砂顆粒在篩分前的水份含量不高于4％。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于,所述石英砂顆粒在篩分前的濁度小于300ftu。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，其特征在于,所述篩分機為搖擺篩、滾筒篩或振動篩。

技術(shù)總結(jié)

本發(fā)明公開了一種提高壓裂用石英砂支撐劑抗壓強度的制備方法，該方法通過以下步驟實現(xiàn)：步驟一：石英砂顆粒原材料的檢測、處理與篩選，要求所用石英砂原材料顆粒含泥量不高于3％，粒徑不大于1.2毫米，含水量不超過12％。步驟二：石英砂顆粒的圓球度及缺陷處理，利用立軸式破碎機高速旋轉(zhuǎn)對石英砂顆粒產(chǎn)生高速離心拋射、碰撞和摩擦、提高顆粒的圓球度，剔除有缺陷的顆粒、解除不同顆粒之間存在的粘結(jié)，降低顆粒的破碎率。步驟三：石英砂顆粒濁度和水份處理，利用水洗的方式降低濁度；利用烘干、晾曬、氣流蒸發(fā)的干燥方式降低水份。步驟四：石英砂顆粒篩分處理，利用篩分機進行篩分即得符合要求的壓裂用石英砂支撐劑成品。要求的壓裂用石英砂支撐劑成品。要求的壓裂用石英砂支撐劑成品。

技術(shù)研發(fā)人員：郭永林 張杰

受保護的技術(shù)使用者：四川盛和嘉業(yè)新材料有限公司 湖北菲特沃爾科技有限公司

技術(shù)研發(fā)日：2021.09.13

技術(shù)公布日：2021/12/27