本文關(guān)鍵詞：利用煤矸石制備陶粒支撐劑的研究

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【摘要】：水力壓裂技術(shù)是目前油氣開采最為廣泛的應(yīng)用技術(shù)手段,而支撐劑在這項技術(shù)中具有重要的作用。水力壓裂的效果、油氣井的壽命等都取決于支撐劑的質(zhì)量。試驗實驗首先采用X-射線衍射、掃描電子顯微鏡和熱重分析等手段研究了煤矸石的受熱分解及高溫?zé)Y(jié)特性、菱鎂尾礦分別與煤矸石和鋁礬土的燒結(jié)反應(yīng)過程,探討了煤矸石含量和燒結(jié)溫度對燒結(jié)試樣性能的影響。在此基礎(chǔ)上初選配方,并以煤矸石和鋁礬土為主要原料,菱鎂尾礦為礦化劑,采用混合配料、粉體制備、滾制成球工藝制備陶粒支撐劑生坯,以燒結(jié)方法制備了低密度高強度的陶粒支撐劑。論文主要結(jié)論如下:煤矸石的受熱分解主要為高嶺石的受熱分解,單獨以煤矸石為原料需要高的燒結(jié)溫度高(1450℃以上),而且高于1450℃燒結(jié)時,燒結(jié)試樣中存在大量的方石英晶體,冷卻時導(dǎo)致試樣內(nèi)部產(chǎn)生裂紋,難以獲得力學(xué)性能高的材料。菱鎂尾礦的加入能降低煤矸石的燒結(jié)溫度,反應(yīng)過程為菱鎂尾礦分解產(chǎn)生的氧化鎂和煤矸石試樣中的石英、莫來石反應(yīng)生成堇青石,分解產(chǎn)生的二氧化碳,導(dǎo)致燒成試樣中含有較多的氣孔。菱鎂尾礦分解產(chǎn)生的氧化鎂也可先與鋁礬土中的氧化鋁先反應(yīng)生成鎂鋁尖晶石,然后鎂鋁尖晶石與二氧化硅反應(yīng)生成堇青石。在煤矸石-鋁礬土-菱鎂尾礦配方體系中,當(dāng)煤矸石含量從85.46%降低至45.46%,燒結(jié)的塊體試樣顯氣孔率逐漸降低,強度逐漸增大,但由于燒成試樣中含有較多的液相,試樣酸溶解度較高。燒結(jié)溫度從1300℃升高至1450℃,燒結(jié)試樣的顯氣孔率逐漸降低,強度逐漸增大。在煤矸石含量為55.46%,鋁礬土含量為31.80%,菱鎂尾礦含量為12.74%,燒結(jié)制度為1450℃保溫2h的情況下,燒結(jié)的塊體試樣以莫來石和鎂鋁尖晶石為主晶相,試樣燒結(jié)較為致密,試樣中發(fā)育良好的棒狀莫來石晶粒相互交織穿插在一起,燒結(jié)試樣具有較高的抗折強度以及較高的抗腐蝕能力。采用該配方試制的陶粒支撐劑氣孔較多,導(dǎo)致試樣破碎率較高,進一步煤矸石含量降低至45.46%,鋁礬土含量增加至51.34%,菱鎂尾礦含量降低至3.20%,以此配方在1450℃保溫2h燒結(jié)的陶粒支撐劑以莫來石為主晶相,按中國石油化工集團公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)測定,所獲得陶粒體積密度為1.49 g/cm3、視密度為2.75 g/cm3、69 MPa下的破碎率為9.5%、酸溶解度為5.24%,并且試樣圓、球度和篩分結(jié)果均滿足陶粒支撐劑標(biāo)準(zhǔn)的要求。綜上所述,利用煤矸石制備陶粒支撐劑是可行的。
【學(xué)位授予單位】：濟南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ174.7;TE357.12

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