石油支撑剂的行业发展及工艺介绍的可行性研究

第一节 石油支撑剂的简介

石油支撑剂又叫石油压裂支撑剂。在石油天然气深井开采时，高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后，使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道，为保持压裂后形成的裂缝开启，油气产物能顺畅通过。（可行性研究）

第二节 石油支撑剂的行业发展

目前常用的支撑剂主要有石英砂、铝钒土陶粒砂及树脂包覆的复合颗粒等。由于石英砂成本低，同时密度较低易于泵送，被大量使用，但石英砂强底低、球度差，降低裂缝导流能力，不适用于闭合压力高的深井。树脂包覆石英砂的复合颗粒，球度有改善，耐腐蚀性比较强，导流能力也较好，但产品保持期短，造价过高，在成本至上的今天推广不易，而采用铝钒土陶粒工艺的陶粒支撑剂，密度高，球度好，耐腐蚀，耐高温，耐高压，同时成本可以得到较好的控制，因此越来越广泛的被油气田所采用。实践证明，使用陶粒石油支撑剂压裂的油井可提高产量30－50%，还能延长油气井服务年限，是石油、天然气低渗透油气井开采、施工的关键材料，不但能增加油气产量，而且更能延长油气井服务年限。

石油支撑剂的性能要求：1、支撑剂要有足够的抗压强度和抗磨损能力，能耐受注入时的强大压力和摩擦力，并有效地支撑人工裂缝。2、支撑剂颗粒相对密度要低，便于泵入井下。3、支撑剂颗粒在温度为200度的条件下，与压裂液及储层流体不发生化学作用，酸溶解度最大允许值应小于7%。

陶粒石油支撑剂的主要原材料是铝钒土，而我国是铝土矿富集国家，铝土矿分布高度集中，山西、贵州、河南和广西四个省(区)的储量合计占全国总储量的90.9%(山西41.6%、贵州17.1%、河南16.7%、广西15.5%)，其余拥有铝土矿的15个省、自治区、直辖市的储量合计仅占全国总储量的9.1%。中国公司制造的陶粒支撑剂以其良好的支撑能力，逐渐取代常规支撑剂砂子，进入美国市场。迄今，中国制造的陶粒支撑剂已占据整个北美陶粒支撑剂市场13%的份额，平均每年的业务总量达30亿美元。

近几年，随着国内石油压裂支撑剂生产的发展，石油压裂支撑剂产品出口量逐渐从无到有，从少到多。不过，总体而言，出口量仍小于进口量。而且产品主要集中在附加值较低的中低端产品上，进口的则是附加值高的高端产品，如性能优秀的高强度石油压裂支撑剂产品。我国石油压裂支撑剂行业发展并不快,市场规模年均增长率在15%左右,企业总产能年均增速在12%左右。企业数量众多,但大多数是小型企业,产量低,技术含量低,竞争手段也主要集中在产品价格上面,并没有占据市场较大份额的特大规模企业产生。国内石油需求量继续增加,石油对外依存度继续增大。为了满足国内日益增加的石油需求,石油开采业发展迅速。与此相对应的就是相关产品生产的迅速扩大。我国石油压裂支撑剂行业在这段时间,发展比较迅速,市场规模增速达到20%。2009 年，中国石油压裂支撑剂行业投资金额4.7 亿元，2011 年增长到6.2亿元，年均增长率在13%以上。

第三节 石油支撑剂的工艺介绍

破碎

开采的铝矾土，块度一般为300~500mm左右，含有少量的水分。一般采用颚式破碎机和锤式破碎机组成的二级破碎系统，将其粒度控制在≤8mm。

进厂后的铝矾土，可以根据品位的不同，分开堆放。使用时根据指标搭配使用。

在生产陶粒砂的过程中通常加入锰（Mn）元素以降低烧结温度并将产品染成深色。目前国内大多厂家采用低品位(含量~50%)的锰矿或锰灰作为锰元素的来源。

配料

铝矾土、锰粉、回料等几种物料，分别被输送到各自的料库，库下设置调速皮带秤实现物料自动配料计量。

粉磨

一般采用烘干兼粉磨的球磨机，配套高效选粉机，组成闭路系统。这样粉磨的效率高。

烘干物料的热风可以来自于回转窑的废气，做到余热利用；也可以设置专门的热风炉。

制球

出磨的生料粉在生料库内储存。一般设置2~3个库，可以单独出料，也可以多库搭配出料。

生料粉被送入一个小料仓，料仓下设置螺旋计量装置或者调速皮带秤装置，计量生料量。该生料进入盘式制球机。同时，采用流量计可以计量水的多少，由管道泵把水喷入盘式制球机里面。制球机旋转过程中，可以制成各种粒径的料球。

料球出盘后，由皮带机送入筛分装置，合格的进入回转窑，过大的返回到原料粉磨流程。

可以根据不同窑的产量，配备不同数量的盘式制球机。

该制球系统自动化程度高，工艺连续，配套袋式收尘器后，可以实现岗位粉尘达标，净化岗位作业环境。

煅烧

料球进入带有一定斜度的回转窑进行煅烧，随着回转窑的旋转，料球向窑头滚动，同时煤粉从窑头喷入窑内燃烧，料球在回转窑内被煅烧成强度很高的陶粒砂。

煤粉燃烧器可以采用单风道喷煤管，简单可靠，一次风量高；也可以采用多风道燃烧器，一次风量可以降低为煤粉燃烧所需风量的8%，提高了入窑二次风量，节能效果显着。多风道燃烧器分为外轴流风、煤风、内轴流风等，火焰形状非常容易调节。

煤粉的计量可以采用转子式计量秤或者科氏力秤，精确控制下煤量，稳定窑内热工制度。

煤粉制备

煤粉的制备可以采用球磨或者立磨，可以从窑头罩抽取热风烘干煤粉。采用动态选粉机可以任意调节煤粉细度，为煤粉的充分燃烧提供了条件。

成品冷却

陶粒砂的冷却一般采用回转式冷却机，工作简单可靠，冷却机的二次风完全入窑，配合多通道燃烧器的使用，更可以节约大量的能耗。出冷却机的陶粒砂温度很低，可以用手抓起来。

筛分

出冷却机的陶粒砂，可以直接输送到多级振动筛，按要求分为多个粒径品级。

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