陶粒支撑剂的研究及应用进展

深层、低渗透、高闭合压力储层将是未来油气田水力压裂的主要区域,陶粒支撑剂因在水力压裂作业中起到支撑裂缝、提高导流率、增加油气产量的作用而备受关注。随着高品位铝矾土资源日渐枯竭,低铝质原料成为制备陶粒支撑剂的主要原料,目前主要包括低品位铝矾土、硅铝质固体废弃物以及其他材料。本文在总结大量文献的基础上,阐述了低铝质原料制备陶粒支撑剂所具有的优势以及存在强度不足的缺陷。之后针对这一问题,文章提出了覆膜增强和添加剂增强两种增强方式,系统讨论了预固化覆膜增强、可固化覆膜增强、液相助熔增强和畸化晶格增强对陶粒支撑剂强度的影响,总结出针对于不同原料制备、不同应用环境下的陶粒支撑剂最佳的增强方式。最后对陶粒支撑剂未来潜在发展方向进行了展望。

高压电瓷废料制备低密度高强度陶粒支撑剂及其性能

以高压电瓷废料为原料,通过气流超细粉碎、圆盘造粒,经1180~1260℃烧结制备油气开采水力压裂用陶粒支撑剂。通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对不同烧结温度陶粒支撑剂试样的物相组成和微观形貌进行分析,通过石油天然气行业标准中的方法测试试样的密度、破碎率及酸溶解度,研究烧结温度对试样微观结构和性能的影响。结果表明,支撑剂主要物相为莫来石和刚玉,随着烧结温度的升高,针状莫来石晶粒逐渐长大,并互相交错堆叠形成网格状结构,液相均匀分散并包裹于晶粒,使试样致密化程度提高。但烧结温度过高会导致试样内二次莫来石化程度变高,部分莫来石晶粒异常长大,使支撑剂整体表现出高的空隙率,影响试样强度。试样在1220℃表现出最高视密度和最低破碎率,在69 MPa闭合压力下其破碎率仅为6.1%、视密度为2.74 g/cm^(3),符合SY/T5108-2014中关于低密度陶粒支撑剂的标准要求。