本發(fā)明涉及陶粒砂支撐劑制造，具體涉及一種疏水性超低密陶粒砂支撐劑及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、陶粒砂一般指陶粒，陶粒就是陶質(zhì)的顆粒，陶粒的外觀特征大部分呈圓形或橢圓形球體，但也有一些仿碎石陶粒不是圓形或橢圓形球體，而呈不規(guī)則碎石狀。陶粒砂是一種陶瓷顆粒產(chǎn)品，具有很高的壓裂強度，主要用于油田、井下支撐，以增加石油、天然氣的產(chǎn)量，屬環(huán)保產(chǎn)品。

2、陶粒砂支撐劑是石油、天然氣開采壓裂施工的關(guān)鍵材料，產(chǎn)品應(yīng)用于油氣井壓裂施工時，將其填充到低滲透礦床的巖層裂隙中，進行高閉合壓裂處理，使含油氣巖層裂開，起到支撐裂隙不因應(yīng)力釋放而閉合，從而保持油氣的高導(dǎo)流能力，不但能增加油氣產(chǎn)量，而且能延長油氣井服務(wù)年限；在開發(fā)深層油、氣井，提高產(chǎn)量，壓裂工藝中被廣泛采用。眾所周知，油井壓裂的目的是增加油的產(chǎn)量，盡可能降低水的產(chǎn)量；然而常規(guī)的陶粒砂支撐劑并沒有親油疏水的效果或者親油疏水的效果不佳，導(dǎo)致一些油井壓裂后含水過高，導(dǎo)致開發(fā)成本高，增產(chǎn)效果不理想。

3、工業(yè)固體廢物是指在工業(yè)生產(chǎn)活動中產(chǎn)生的固體廢物。固體廢物簡稱工業(yè)廢物，是工業(yè)生產(chǎn)過程中排入環(huán)境的各種廢渣、粉塵及其他廢物?？煞譃橐话愎I(yè)廢物（如高爐渣、鋼渣、赤泥、有色金屬渣、粉煤灰、煤渣、硫酸渣、廢石膏、脫硫灰、電石渣和鹽泥等）和工業(yè)有害固體廢物，即危險固體廢物。

4、隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，工業(yè)廢物數(shù)量日益增加。尤其是冶金、火力發(fā)電等工業(yè)排放量最大。工業(yè)廢物數(shù)量龐大，種類繁多，成分復(fù)雜，處理相當(dāng)困難。如今只是有限的幾種工業(yè)廢物得到利用，部分工業(yè)廢物仍以消極堆存為主，部分工業(yè)廢物采用填埋、焚燒、化學(xué)轉(zhuǎn)化、微生物處理等方法進行處置，部分工業(yè)廢物被投入海洋。這占用了大量的土地并且還污染了土壤和水體。

5、因此，在陶粒砂支撐劑制造技術(shù)領(lǐng)域，提供一種基于工業(yè)固體廢物的陶粒砂支撐劑的制備方法，降低環(huán)境污染；同時，提供一種密度更低且疏水性能更強的超低密陶粒砂支撐劑，對于石油、天然氣開采具有重大的現(xiàn)實意義。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備方法，本發(fā)明的制備方法基于工業(yè)固體廢物，能夠降低環(huán)境污染。采用本發(fā)明方法制備得到的疏水性超低密陶粒砂支撐劑的密度更低、吸水率更低，能夠更好的滿足石油、天然氣開采的使用需求。

2、為了達到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備方法，包括以下步驟：

4、步驟s1.將由赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰組成的粉料進行研磨，得到混合粉料；

5、步驟s2.將氧化鋁磁珠和二氧化硅磁珠加入到混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合粉料；

6、步驟s3.將由聚酰胺、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纖維素和乙酰檸檬酸三乙酯組成的漿料加入到磁珠混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合漿料；

7、步驟s4.將磁珠混合漿料進行干燥、粉碎、篩分、造粒，得到陶粒砂半成品；

8、步驟s5.將陶粒砂半成品進行燒制、冷卻、篩分，得到疏水性超低密陶粒砂支撐劑。

9、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30-40份赤泥、6-10份磷石膏、2-4份煤渣、3-5份鈦石膏和20-30份粉煤灰組成。

10、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30份赤泥、7份磷石膏、3份煤渣、4份鈦石膏和25份粉煤灰組成。

11、優(yōu)選的，所述二氧化硅磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為8-20%。

12、優(yōu)選的，所述氧化鋁磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為5-10%。

13、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述漿料由0.1-0.2份聚酰胺、0.005-0.008份n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、0.03-0.1份羧甲基纖維素和0.03-0.1份乙酰檸檬酸三乙酯組成。

14、第二方面，提供一種疏水性超低密陶粒砂支撐劑，由本發(fā)明所述的制備方法制備得到。

15、優(yōu)選的，所述制備方法包括以下步驟：

16、步驟s1.將由赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰組成的粉料進行研磨，得到混合粉料；

17、步驟s2.將氧化鋁磁珠和二氧化硅磁珠加入到混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合粉料；

18、步驟s3.將由聚酰胺、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纖維素和乙酰檸檬酸三乙酯組成的漿料加入到磁珠混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合漿料；

19、步驟s4.將磁珠混合漿料進行干燥、粉碎、篩分、造粒，得到陶粒砂半成品；

20、步驟s5.將陶粒砂半成品進行燒制、冷卻、篩分，得到疏水性超低密陶粒砂支撐劑。

21、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30-40份赤泥、6-10份磷石膏、2-4份煤渣、3-5份鈦石膏和20-30份粉煤灰組成。

22、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30份赤泥、7份磷石膏、3份煤渣、4份鈦石膏和25份粉煤灰組成。

23、優(yōu)選的，所述二氧化硅磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為8-20%。

24、優(yōu)選的，所述氧化鋁磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為5-10%。

25、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述漿料由0.1-0.2份聚酰胺、0.005-0.008份n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、0.03-0.1份羧甲基纖維素和0.03-0.1份乙酰檸檬酸三乙酯組成。

26、第三方面，提供一種壓裂支撐劑，包括如本發(fā)明所述的疏水性超低密陶粒砂支撐劑。

27、優(yōu)選的，所述疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備方法包括以下步驟：

28、步驟s1.將由赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰組成的粉料進行研磨，得到混合粉料；

29、步驟s2.將氧化鋁磁珠和二氧化硅磁珠加入到混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合粉料；

30、步驟s3.將由聚酰胺、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纖維素和乙酰檸檬酸三乙酯組成的漿料加入到磁珠混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合漿料；

31、步驟s4.將磁珠混合漿料進行干燥、粉碎、篩分、造粒，得到陶粒砂半成品；

32、步驟s5.將陶粒砂半成品進行燒制、冷卻、篩分，得到疏水性超低密陶粒砂支撐劑。

33、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30-40份赤泥、6-10份磷石膏、2-4份煤渣、3-5份鈦石膏和20-30份粉煤灰組成。

34、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30份赤泥、7份磷石膏、3份煤渣、4份鈦石膏和25份粉煤灰組成。

35、優(yōu)選的，所述二氧化硅磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為8-20%。

36、優(yōu)選的，所述氧化鋁磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為5-10%。

37、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述漿料由0.1-0.2份聚酰胺、0.005-0.008份n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、0.03-0.1份羧甲基纖維素和0.03-0.1份乙酰檸檬酸三乙酯組成。

38、第四方面，提供本發(fā)明所述的疏水性超低密陶粒砂支撐劑在石油開采中的應(yīng)用。

39、優(yōu)選的，所述疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備方法包括以下步驟：

40、步驟s1.將由赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰組成的粉料進行研磨，得到混合粉料；

41、步驟s2.將氧化鋁磁珠和二氧化硅磁珠加入到混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合粉料；

42、步驟s3.將由聚酰胺、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纖維素和乙酰檸檬酸三乙酯組成的漿料加入到磁珠混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合漿料；

43、步驟s4.將磁珠混合漿料進行干燥、粉碎、篩分、造粒，得到陶粒砂半成品；

44、步驟s5.將陶粒砂半成品進行燒制、冷卻、篩分，得到疏水性超低密陶粒砂支撐劑。

45、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30-40份赤泥、6-10份磷石膏、2-4份煤渣、3-5份鈦石膏和20-30份粉煤灰組成。

46、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30份赤泥、7份磷石膏、3份煤渣、4份鈦石膏和25份粉煤灰組成。

47、優(yōu)選的，所述二氧化硅磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為8-20%。

48、優(yōu)選的，所述氧化鋁磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為5-10%。

49、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述漿料由0.1-0.2份聚酰胺、0.005-0.008份n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、0.03-0.1份羧甲基纖維素和0.03-0.1份乙酰檸檬酸三乙酯組成。

50、第五方面，提供本發(fā)明所述的疏水性超低密陶粒砂支撐劑在天然氣井開采中的應(yīng)用。

51、優(yōu)選的，所述疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備方法包括以下步驟：

52、步驟s1.將由赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰組成的粉料進行研磨，得到混合粉料；

53、步驟s2.將氧化鋁磁珠和二氧化硅磁珠加入到混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合粉料；

54、步驟s3.將由聚酰胺、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纖維素和乙酰檸檬酸三乙酯組成的漿料加入到磁珠混合粉料中進行研磨，得到磁珠混合漿料；

55、步驟s4.將磁珠混合漿料進行干燥、粉碎、篩分、造粒，得到陶粒砂半成品；

56、步驟s5.將陶粒砂半成品進行燒制、冷卻、篩分，得到疏水性超低密陶粒砂支撐劑。

57、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30-40份赤泥、6-10份磷石膏、2-4份煤渣、3-5份鈦石膏和20-30份粉煤灰組成。

58、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述粉料由30份赤泥、7份磷石膏、3份煤渣、4份鈦石膏和25份粉煤灰組成。

59、優(yōu)選的，所述二氧化硅磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為8-20%。

60、優(yōu)選的，所述氧化鋁磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比為5-10%。

61、優(yōu)選的，按照質(zhì)量份數(shù)，所述漿料由0.1-0.2份聚酰胺、0.005-0.008份n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、0.03-0.1份羧甲基纖維素和0.03-0.1份乙酰檸檬酸三乙酯組成。

62、相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

63、本發(fā)明提供的疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備方法中使用的粉料由赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰這些工業(yè)固體廢物組成，原料來源廣泛且能夠降低環(huán)境污染，本發(fā)明制得的疏水性超低密陶粒砂支撐劑不僅疏水性好且密度超低。進一步的，本發(fā)明通過優(yōu)化粉料中赤泥、磷石膏、煤渣、鈦石膏和粉煤灰的質(zhì)量份數(shù)，進一步提高了使用本發(fā)明特定質(zhì)量份數(shù)的粉料制得的疏水性超低密陶粒砂支撐劑的疏水性，也進一步降低了使用本發(fā)明特定質(zhì)量份數(shù)的粉料制得的疏水性超低密陶粒砂支撐劑的密度。

64、二氧化硅和氧化鋁作為疏水材料，具有一定的疏水性，但是其經(jīng)過燒制后的疏水性會大大降低，不適于作為需要經(jīng)過燒制的產(chǎn)品的疏水材料使用，本發(fā)明意外的證實將二氧化硅和氧化鋁兩者均以偶聯(lián)磁珠的形式加入到混合粉料中，經(jīng)過后續(xù)燒制后出乎意料的提高了制得的疏水性超低密陶粒砂支撐劑的疏水性；并且，通過優(yōu)化二氧化硅磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比和優(yōu)化氧化鋁磁珠占混合粉料總量的質(zhì)量比，更佳提高了疏水性超低密陶粒砂支撐劑的疏水性。

65、另外，本發(fā)明證實將由聚酰胺、n-(氨乙基)-氨丙基三乙氧基硅烷、羧甲基纖維素和乙酰檸檬酸三乙酯組成的漿料加入到疏水性超低密陶粒砂支撐劑的制備工藝中，相比于其他性質(zhì)相似的同類物質(zhì)，更能降低原料之間的摩擦和粘附力；更容易混合均勻原料；更能削弱原料之間的應(yīng)力，從而能夠進一步增加原料分子鏈的移動性。同時配合本發(fā)明的混合粉料以及本發(fā)明的二氧化硅磁珠和氧化鋁磁珠，進一步提高了疏水性超低密陶粒砂支撐劑的疏水性，還能降低疏水性超低密陶粒砂支撐劑的密度。