生产工艺对压裂支撑剂性能的影响

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Al2O3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（Al2O3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。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 水力压裂技术简介

1．2 压裂支撑剂的发展及分类

1．2．1 支撑剂的发展

1．2．2 支撑剂的分类

1．3 陶粒压裂支撑剂的性能及测试标准

1．3．1 圆、球度

1．3．2 体积密度

1．3．3 视密度

1．3．4 破碎率

1．3．5 酸溶解度

1．3．6 浊度

1．3．7 石油压裂支撑剂测试标准

1．4 石油压裂支撑剂发展前景

1．5 课题的提出及研究内容

第二章 实验方法

2．1 实验原料

2．1．1 铝矾土

2．1．2 软锰矿

2．1．3 白云石

2．1．4 铬铁矿

2．2 压裂支撑剂的生产工艺

2．3 实验设备

2．4 样品制备

2．5 实验表征

2．5．1 物理性能

2．5．2 物相及显微结构

第三章 粉料粒度及升温速率对压裂支撑剂性能的影响

3．1 激光粒度分析仪

3．2 视密度

3．3 体积密度

3．4 XRD分析

3．5 破碎率

3．6 SEM分析

3．7 本章小结

第四章 成型工艺对压裂支撑剂性能的影响

4．1 混合工艺

4．2 造粒工艺

4．2．1 支撑剂造粒锅造粒(糖衣机造粒)

4．2．2 爱立许混合机造粒

4．3 烘干工艺

4．4 筛选工艺

第五章 煅烧工艺对压裂支撑剂性能的影响

5．1 煅烧温度对样品性能的影响

5．2 坩埚中样品数量对烧结性能的影响

5．3 保温时间对烧结性能的影响

第六章 软锰矿添加剂对压裂支撑剂性能得影响

第七章 白云石添加剂对压裂支撑剂性能的影响

7．1．不同煅烧温度下添加白云石的支撑剂样品性能

7．2 XRD分析

7．3 样品显微结构分析

7．4 本章小结

第八章 结论与展望

参考文献

致谢

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