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生产工艺对压裂支撑剂性的影响

刘军  
【摘要】:水力压裂技术越来越成为现代石油开采的关键技术,特别是在中低渗透油田开采过程中起着重要作用。石油压裂支撑剂作为压裂过程中必不可少的物品之一,其性能优劣直接影响到水力压裂效果,视密度直接影响支撑剂在压裂液中的沉降速率;破碎率是支撑剂的性能指标之一,破碎率高的支撑剂压碎后,碎片会堵塞压裂产生的裂缝,从而影响产油率。 目前国内生产压裂支撑剂的主要原料为Al203含量72wt%以上的铝矾土。为了降低成本,本文以孝义低品位铝矾土(Al203含量67wt%)为原料,配以白云石等辅料,制备了压裂支撑剂样品,并在立足于工业生产的基础上,从原料粒度、原料混合程度、造粒工艺、干燥工艺、球坯球度、辅料添加比例、升温速率及烧结温度等方面对支撑剂制备工艺的各个环节进行了研究,通过测试支撑剂的体积密度、视密度、破碎率等各项物理指标,并采用X射线衍射仪(XRD)分析支撑剂的物相组成,采用电子扫描显微镜镜(SEM)观察支撑剂的显微结构,得到以下结论: (1)升温速率、粉料粒度及添加剂对样品显微结构具有显著影响,但并不影响样品物相组成:刚玉相与莫来石相。棒状莫来石的交错结构是支撑剂强度提高的重要原因。 (2)粉料粒度小、分布范围越窄,烧结后样品致密性好,抗压强度高。 (3)支撑剂生产过程中,粉磨、混合、造粒、烘干、筛选等工艺,每一步对支撑剂性能都有重大影响。烘干过程中,半成品水分含量要控制在3%左右,以避免开裂或脱粉。 (4)添加3wt%白云石的支撑剂性能符合SY/T5108—2006标准。白云石的添加显著降低了样品烧结温度(1480℃至1350℃);另外,白云石的添加使视密度从3.24g/cm3降低为3.12g/cm3


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