有机聚合物覆膜对石英砂压裂支撑剂破碎率的影响研究

天然石英砂压裂支撑剂具有成本低、来源广的优点,但存在破碎率高的缺点。如何有效降低天然石英砂压裂支撑剂的破碎率,是拓展其应用的关键问题。覆膜法将有机聚合物包覆在天然石英砂压裂支撑剂表面,制备具有“核壳”结构的覆膜砂,是降低破碎率的重要方法。以70-140目石英砂压裂支撑剂为研究对象,分别以酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、聚氨酯为包覆剂,制备了4种覆膜砂,研究了有机聚合物不同种类和不同用量对天然石英砂压裂支撑剂破碎率的影响。结果表明:当采用同种有机聚合物时,在69 MPa闭合压力下,随着有机聚合物用量增加(2%~4%),破碎率先快速降低、后缓慢降低,当有机聚合物用量为6%时,破碎率显著降低;当有机聚合物用量均为6%时,在69 MPa闭合压力下,环氧树脂所得覆膜砂破碎率最低(其值为0.8%),呋喃树脂所得覆膜砂破碎率最高(其值为3.1%),酚醛树脂和聚氨酯所得覆膜砂破碎率居中(其值分别为1.3%和1.8%)。该研究结果可为低破碎率覆膜砂的合成提供一定的理论依据。

硅灰和石英粉对活性粉末混凝土抗压强度贡献的分析

运用火山灰效应数值分析方法定量分析了硅灰和石英粉两种主要组分对RPC抗压强度贡献率、强度贡献数值以及两种组分的强度贡献指数。

惯性圆锥破碎机的湿法应用

惯性圆锥破碎机是一种高效节能细碎设备，具有破碎比大、过粉碎少、单位能耗低等优点，能够有效地降低破碎产品粒度、提高磨机产量，实现多碎少磨、增产节能，适于石英等坚硬物料的破碎。ＧＹＰ－６００惯性圆锥破碎机对石英的湿法破碎结果表明，整个工艺流程０．１～１．０ｍｍ的成品砂产量可达１５ｔ／ｈ，过粉碎率低于１５％。

侧限压缩下石英砂砾的颗粒破碎特性及其分形描述

利用侧限压缩试验研究高压应力下石英粗砂和细砾的颗粒破碎特性,基于分形模型和粒径分布资料,研究颗粒的破碎分形。结果表明:颗粒破碎量随着压力的增加而增加,并与粒径大小有关。随着破碎量的递增,粗砂的内摩擦角逐渐增大,细砾的内摩擦角先增大后减小,二者最终均趋于稳值;石英砂砾破碎后的粒度分布具有良好的分形特性,破碎分维数的数值大小反映了破碎量的变化,破碎量愈高,分维数愈大,并与Hardin破碎率有较为显著的线性关系。破碎分维数和Hardin破碎率与压应力之间分别存在着双曲线关系和半对数线性关系,因而通过压应力和土粒参数就可估计破碎分维数和破碎率。破碎分维数为粒状材料的颗粒破碎分析提供了一个新的量化指标。

压裂支撑剂组合性能实验研究

为优化辽河油田压裂设计,使用抗压导流能力测试仪依照SY/T 6302—2009以及SY/T 5108—2006推荐方法对目前辽河油田现场所使用的20~40目、40~70目陶粒、石英砂以及同目数不同比例混合支撑剂进行了破碎率、导流能力测试,定义了现有支撑剂在不同闭合压力下的合理使用范围,实验结果表明:当闭合压力超过28MPa时,20~40目石英砂支撑剂破碎率大幅度上升,当闭合压力超过48MPa时,40~70目石英砂支撑剂破碎率大幅度上升。混合比例支撑剂的抗压抗破碎效果要好于单一种类石英砂支撑剂,闭合压力越高,效果越好。闭合压力范围在27.6~41.6MPa时,混入20~40目石英砂支撑剂比例为50%可保证在同目数下陶粒支撑剂的导流能力,在闭合压力不超过55.2MPa时为保证压裂效果及成本控制,可将40~70目石英砂支撑剂与同目数陶粒支撑剂按50%比例进行混合使用。

国内石英砂支撑剂评价及砂源本地化研究进展与前景展望

为了实现中国非常规油气开采成本的进一步降低,系统地梳理了近年来北美地区压裂支撑剂发展变化趋势,明确了国内外储层改造支撑剂的新进展,总结了国内外储层改造支撑剂使用理念的差距。在此基础上,结合中国非常规储层开发特点及当前形势,评价了中国六大主要砂源地石英砂品质,开展了石英砂应用可行性基础理论研究,挖掘了中国石英砂砂源本地化的潜能,最后论证了重点油气区块石英砂推广生产效果及经济性。研究表明:国内石英砂破碎等级可达4K、5K(对应压力为28MPa、35MPa),品质与北美地区通用黄砂相当,修订中国石英砂破碎率测试标准,拓展了石英砂应用范围;提出以经济导流能力为目标的压裂支撑剂优选原则,通过开展支撑剂有效受力分析,揭示了水平井体积压裂下支撑剂受力仅为传统的50%~60%;推广石英砂现场试验应用,石英砂用量由2015年的65×10^(4)t提高到2019年的275×10^(4)t,年节约成本达到20亿元以上;同时开展了中国准噶尔、鄂尔多斯和四川三大盆地石英砂本地化砂源评价及自主砂厂建设,目前产能已达150×10^(4)t/a,为非常规油气进一步大幅度降本增效奠定资源基础;结合未来7年内中国石油天然气集团有限公司(简称中国石油)改造井次与支撑剂用量,以页岩气为例,若采用石英砂替代陶粒,投资有望降到60亿元以内,降幅超40%。

磨矿介质形状对石英砂粉碎参数的影响

以粒径为>2-2.36、0.83-2mm的石英砂为原料,钢球、短圆柱形钢锻为磨矿介质,磨矿质量为500g,矿浆质量分数为65%,磨矿时间为0.5、1、2、4、8min,钢球的个数配比:D30:D25:D20=43:62:96,短圆柱钢锻个数配比:D30×30:D25×25:D20×20=28:41:64,介质充填率为0.4,球磨机转速为96r/min,进行分批次磨矿。结果表明:不同介质形状下,石英砂的粉碎速率遵循一阶动力学模型,且在短时间内短圆柱钢锻的粉碎速率明显大于钢球的,表征物料粉碎难易程度的γ值越小粉碎越容易,φ、β表征粗颗粒粒级破碎至相应细粒级的速率,短时间(1min)粉碎过程中介质形状对初始粉碎分布参数有影响,钢锻和钢球介质相比:γ值偏小,而φ和β值偏大。建议在石英砂的粉碎过程中,可以选择钢锻介质对其进行快速破碎。

支撑剂行业新标准对石英砂支撑剂的影响探讨

压裂用支撑剂行业新标准实施以来,通过实验数据对比,对石英砂支撑剂的浊度、酸溶解度、密度抗破碎能力等技术指标值的影响程度进行了探讨。其结果为石英砂支撑剂生产和使用企业运用新标准提供了一定的技术参考,促进支撑剂行业的健康发展。

柴北缘锡铁山地体花岗质片麻岩退变质作用和^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究及其地质意义

本文对柴达木盆地北缘锡铁山地区含榴辉岩透镜体花岗质片麻岩进行了系统的矿物学、相平衡模拟以及黑云母和石英^(40)Ar/^(39)Ar年代学研究,旨在查明花岗质片麻岩在加里东超高压变质之后,折返过程中发生角闪岩-绿片岩相退变质作用的变质条件和变质年代。矿物学和相平衡模拟显示,发育变形石英细脉的黑云母花岗质片麻岩高角闪岩相变质矿物组合(M1)为黑云母+钾长石+斜长石+石英+金红石+矽线石+钛铁矿,对应变质条件为T>620℃,P>0.16GPa;低角闪岩相-绿片岩相变质矿物组合(M2)为黑云母+白云母+斜长石+微斜长石+石英+榍石±绿泥石,变质条件为T=390~420℃和P=0.10~0.19 GPa。花岗质片麻岩中黑云母激光阶段加热^(40)Ar/^(39)Ar定年获得了一个上升的阶梯状表观年龄图谱,在中高温阶段则形成了一个平坦的表观年龄坪,坪年龄为353.9±1.8 Ma,对应的等时线年龄为356.7±5.6 Ma。变形石英脉样品真空击碎提取流体包裹体^(40)Ar/^(39)Ar定年,则形成了下降的阶梯状表观年龄图谱,10~23阶段的数据点给出了357.9±1.6Ma的坪年龄,对应的等时线年龄为356.1±3.9Ma,记录了锡铁山地体晚泥盆世一期重要的构造热事件和流体活动发生的时间。黑云母和变形石英脉记录一致的~357Ma晚古生代年龄,代表了锡铁山地区超高压变质岩及其围岩在经历了加里东期深俯冲以及晚泥盆世造山后岩浆热事件叠加后,折返到浅部地壳发生角闪岩相至绿片岩相退变质作用的时代。

陕西某钒矿石预富集工艺研究

陕南某大型黑色岩系钒矿有深灰色含碳硅质板岩和泥质板岩2种类型,深灰色含碳硅质板岩硬度高,绢(钒)云母等矿物呈线状、星散状沿矿石板理分布;土黄色泥质板岩矿物硬度差异不大,主要矿物石英、绢(钒)云母关系密切,破碎过程中不能形成以石英为主硬度较大的集合体和以绢云母为主硬度较小的集合体。钒主要赋存在云母类矿物中,其次在氧化物及黏土矿物中。为高效、低成本回收矿石中的钒,对不同矿石进行了破碎—筛分预富集可行性研究。结果表明,该工艺可将碳硅质板岩V_(2)O_(5)品位从0.53%提高到1.08%,且回收率高达84.91%;泥质板岩的多级破碎筛分工艺难以抛废,达不到预富集效果。原矿预富集与否对钒浸出率影响很小;焙烧可以大幅度提高钒浸出率。矿山企业可根据不同类型的矿石采取不同处理工艺,以降低生产成本,提高企业效益。

不同围压条件下石英砂破碎特性研究

采用MTS-815程控伺服刚性试验机,对天然石英砂进行不同围压条件下的固结试验,研究其颗粒破碎特性,探讨围压对石英砂颗粒破碎的影响。结果表明,40兆帕以下,固结压力与颗粒破碎程度的变化关系不稳定,当破碎达到一定程度后,颗粒级配趋于良好,围压对其影响逐渐减弱。

柴北缘锡铁山印支期热液活动:来自榴闪岩石榴子石和石英脉真空击碎^(40)Ar/^(39)Ar年代学证据

为了示踪锡铁山超高压变质岩折返到浅部地壳后遭受后期热液流体叠加的年代及流体来源,首次采用真空击碎提取流体包裹体和粉末阶段加热^(40)Ar/^(39)Ar测年技术,对区内强退变质榴辉岩中的石榴子石与围岩片麻岩中接触部位的石英脉进行直接定年.石榴子石和石英都形成了单调递减的阶梯状表观年龄图谱.石榴子石真空击碎19至25阶段(末阶段)数据点构成平坦的年龄坪,对应的数据点在^(36)Ar/^(40)Ar-^(39)Ar/^(40)Ar图解上形成相关性很好的反等时线,等时年龄(222.6±16.7 Ma)与坪年龄(226.3±3.9 Ma)在误差范围内一致.真空击碎后的粉末进一步进行了分步加热分析(450~950°C共6阶段),获得了相对平坦的表观年龄图谱,对应坪年龄(212.0±9.0 Ma)和反等时线年龄(212.1±8.1 Ma)非常一致.石英脉09NQ39B则由19~29阶段数据点构成年龄坪,对应的坪年龄为222.8±1.2 Ma.榴辉岩中的石榴子石和石英脉同时记录了锡铁山地区印支晚期一期重要热液流体和热液蚀变事件,推测流体来源为沿区域性韧性剪切和透入性片理带入的浅部流体.强烈的晚期流体活动可能是导致该地区榴辉岩发生强烈退化变质作用,以及超高压变质指示矿物(如柯石英、金刚石等)难以保存的原因之一.

钙质砂-石英砂单颗粒破碎-强度-尺寸效应试验研究

南海岛礁岩土工程建设是我国未来南海战略实施的重要支撑,钙质砂作为我国南海岛礁工程建设主要的基础填料和建筑材料,由于特殊的材料来源和形成过程,使其具有多孔性及易破碎性等特点.为揭示钙质砂单颗粒破碎-强度-尺寸效应,对取自南海某岛礁的钙质砂进行不同颗粒粒径的单颗粒破碎试验,并与相同条件下的石英砂单颗粒破碎试验结果进行对比.根据单颗粒破碎试验所得的力-位移关系曲线,分析了钙质砂和石英砂单颗粒破碎模式;利用Weibull分布函数,对钙质砂和石英砂的颗粒破碎强度进行了统计分析;基于尺寸效应,分析了单颗粒破碎强度随颗粒尺寸的变化规律.研究结果表明,钙质砂和石英砂单颗粒破碎模式均可分为三种模式,分别是单峰值点、双峰值点以及多峰值点模式;钙质砂与石英砂单颗粒峰值力随颗粒粒径的增大而增大,破碎强度随颗粒粒径的增大而减小,钙质砂和石英砂单颗粒破碎强度均存在明显的尺寸效应;钙质砂与石英砂单颗粒的破碎能量随颗粒粒径的增大而增大,当颗粒粒径相同时,石英砂单颗粒破碎强度和破碎能量均大于钙质砂单颗粒;Weibull分布函数可用于统计钙质砂和石英砂单颗粒破碎强度,钙质砂和石英砂的Weibull模量分别为2.2和2.97,且可通过Weibull模量获得更大颗粒粒径的破碎强度.研究成果可为揭示钙质砂破碎特性及钙质砂场地工程建设稳定性分析提供理论依据.