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《齐鲁工业大学》 2019年
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利用工业固体废料制备石油压裂陶粒支撑剂的研究

宋学磊  
【摘要】:随着社会工业化进程加快,石油和天然气等化石能源的消耗也在逐年增加。水力压裂技术作为一种能够提高石油和天然气开采产量的有效措施,已成为目前解决能源短缺问题的关键技术之一。而在水力压裂技术中起重要影响作用的是支撑剂的选择,支撑剂性能的优劣会直接影响石油和天然气的产量以及油气井的使用年限。近年来关于高强度陶粒支撑剂的研究局限于以优质铝矾土为原料,随着优质铝矾土用量的增多,其储量日益减少。因此本文系统研究了国内外高强度陶瓷压裂支撑剂的研究现状以及存在的主要问题,针对优质铝矾土资源储备减少的现象,选用低品位铝矾土及废氧化铝吸附剂,研究合成高强度陶粒支撑剂,得出低品位铝矾土及废氧化铝吸附剂用量及烧结温度对陶粒支撑剂性能、晶相组成以及微观结构的影响;另外,针对固体废弃物陶瓷辊棒废料排放量增加的现象,研究了利用固体废弃物陶瓷辊棒废料制备高强度陶粒支撑剂,探究烧结制度、陶瓷棍棒废料用量等对陶粒支撑剂的性能、晶相组成以及显微结构的影响;选用赤泥、粉煤灰为原料制备低密度高强度陶粒支撑剂,研究其用量、烧成工艺以及烧成时间对陶粒支撑剂的性能、晶相组成以及显微结构的影响,并利用XRD和SEM等对制备样品晶相、微观结构等进行分析,得出以下结论:(1)当以废氧化铝吸附剂为主要原料制备支撑剂,最佳烧成温度为1520℃,保温时间3 h。制备的样品酸溶解度3.5%;闭合压力破碎率69 MPa 0.6%,86 MPa2.6%,100 MPa 4.0%。各项性能都达到了行业标准的要求,强度和耐酸性能均优于国内同类产品,解决了氧化铝废弃物的堆积和难以处理的问题,使废弃的资源重新再利用,节约产品的成本,改善了环境。(2)当以陶瓷辊棒废料为主要原料制备陶粒支撑剂,最佳烧成温度为1430℃,最佳保温时间为3 h。以陶瓷辊棒废料为主要原料并添加辅助成分制备陶粒压裂支撑剂,酸溶解度为4.9%;当闭合压力分别为52 MPa、69 MPa和86 MPa时破碎率为0.3%,1.6%和4.6%。(3)当以赤泥、粉煤灰为主要原料添加适量的辊棒废料制备陶粒压裂支撑剂,具有低密度高强度的优点。测试结果说明:支撑剂的视密度为1.54 g/cm~3,酸溶解度2.4%;闭合压力破碎率52 MPa 1.6%。
【学位授予单位】:齐鲁工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2019
【分类号】:TQ174.1;TE357.1

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【参考文献】
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