【摘要】：低滲油藏和頁巖氣藏在全世界的能源結(jié)構(gòu)中占有很大的比例,然而由于油氣田開發(fā)技術(shù)的限制,開發(fā)效果并不理想,使得一直以來該行業(yè)呈現(xiàn)綜合利用性差、環(huán)境污染嚴重、成本高的局面,整個行業(yè)亟待向規(guī)�；⒏叨嘶�、資源化方向發(fā)展。近年來,國內(nèi)外己先后在這些低滲油氣藏中成功的應(yīng)用了清水壓裂技術(shù),結(jié)果證明,與傳統(tǒng)的水力壓裂相比,具有很好的增產(chǎn)效果,且生產(chǎn)成本低、環(huán)境污染小。清水壓裂的過程中需要用到密度較小(和水相近,約1.0g/cm3左右)的支撐劑,但傳統(tǒng)的支撐劑普遍存在密度大(大于2.5g/cm3)的特點,導(dǎo)致壓裂液攜帶能力差,而現(xiàn)有的低密度支撐劑在耐熱、強度上仍存在一定的不足。因此研究低密度、高強度、耐熱性能好的超低密度(ULW)支撐劑迫在眉睫。根據(jù)上述情況,本研究提出了一種新的ULW支撐劑材料—改性聚苯乙烯微球。首先本文通過原位懸浮聚合的方法制備了ULW支撐劑用CB/PS微球和SiO2/PS微球,并對其機理進行了簡單描述,通過紅外、掃描電鏡等檢測方法證實了所得產(chǎn)物,研究了石墨和納米二氧化硅添加量對支撐劑性能的影響。研究表明,隨著石墨和納米二氧化硅用量的增加,支撐劑的密度稍微增加、圓球度變化不大、抗壓強度先增加后稍微降低,耐熱性能提高,且最佳的石墨添加量為2.5%,此時,微球的視密度和體積密度分別為1.048和0.598g/cm3,圓球度值為0.94,52和69MPa下的破碎率分別為2.2和3.5%,5%的分解溫度為325℃；最佳納米二氧化硅添加量為1.0%,此時,微球的視密度和體積密度分別為1.0604和0.6137g/cm3,圓球度值為0.94,52和69MPa下的破碎率分別為1.2和3.0%,5%的分解溫度高達372℃。為了進一步提高支撐劑的性能,本文通過浸漬—熱固化法制備了ULW支撐劑用環(huán)氧／酚醛樹脂包覆CB/PS微球,并對其機理進行了簡單說明,通過FTIR、SEM、TG表征方法證實了所得產(chǎn)物,討論了樹脂包覆量對支撐劑性能的影響。研究表明,在保持低密度和圓球度的基礎(chǔ)上,隨著樹脂包覆量的提高,支撐劑的耐熱性、強度等進一步提高,最佳樹脂浸漬液濃度為20%,此時微球的視密度和體積密度分別為1.0637和0.6124g/cm3,圓球度0.9,52和69MPa下的破碎率分別為1.25和2.22%,5%的分解溫度為373℃,酸蝕率為0.11%,導(dǎo)流能力較好。最后,本文將所制備的ULW支撐劑和市售支撐劑(傳統(tǒng)陶粒、覆膜砂,現(xiàn)有ULW-1.75、1.25、1.05)進行了比較,研究表明本文制備的支撐劑比市售樣品具有更低的密度和酸蝕率,更好的圓球度和導(dǎo)流能力,更高的耐熱性能和抗壓強度,且自制ULW支撐劑中,樹脂包覆CB/PS微球的綜合性能最好。
【圖文】：

？ｎｉｒｔ、ｉ邋—逡逑圖１．１全球頁巖氣儲量分布圖逡逑頁巖氣作為一種非常規(guī)資源，在全球分布非常廣泛（如圖１．１所示），而且具有逡逑巨大的開發(fā)潛力，但目前還沒有進行廣泛的勘探和開發(fā)。其根本原因在于，頁巖氣逡逑層的滲透率低，開采成本高，一般低于ＩｍＤ的頁巖氣藏便難于勘探開發(fā)，即使成逡逑１逡逑

２０３５年，美國的頁巖氣總產(chǎn)量將增加２０％，，占全國天然氣總量的４５％，是全球發(fā)逡逑展頁巖氣工業(yè)國家中起步最早、發(fā)展最快、而且年產(chǎn)量最大的國家。逡逑中國的頁巖氣分布很廣（如圖１．２所示），儲量很大，合理開采和利用頁巖氣資逡逑源是解決當前天然氣資源供應(yīng)短缺問題的最佳途徑。頁巖氣在北美地區(qū)的開發(fā)所取逡逑得的巨大收益，激發(fā)了國內(nèi)頁巖氣開采的熱情。目前，我國己開始對部分頁巖氣資逡逑源進行勘查和試驗性開采，并針對頁巖氣問題啟動了一批國家重大科技專項和調(diào)查逡逑項目，公布了《頁巖氣發(fā)展規(guī)劃》（２０１１－２０１５年）規(guī)劃中指出，中國要用五年逡逑時間實現(xiàn)頁巖氣產(chǎn)量六十五億立方米的目標。截止目前，我國已經(jīng)批準投建中國石逡逑油長寧－威遠、延安石油陸相、中國石化潔陵和云南昭通四個頁巖氣示范區(qū)。截止逡逑２０１３年底，我國己成功投建了約１５０邋口頁巖氣鉆井。逡逑y盬逡逑■邋邐，bq戰(zhàn)嫌腳巧勤粉布爵逡逑圖１．２中國頁巖氣分布圖逡逑然而，由于頁巖氣的基質(zhì)滲透率極低，屬于典型的低品位邊際資源，頁巖氣層逡逑必須經(jīng)過壓裂改造才能產(chǎn)能
【學位授予單位】：華中師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TE357.12;O632.13

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本文編號：2564205