在保證支撐劑高強(qiáng)度的條件下,盡可能降低支撐劑的視密度是頁(yè)巖氣清水壓裂技術(shù)開(kāi)發(fā)的關(guān)鍵。本工作以低品位鋁礬土、微米SiO₂為主原料,水玻璃、納米SiO₂、氧化錳為輔料,用等離子動(dòng)態(tài)燒結(jié)和后期高溫?zé)Y(jié)法制備方法制備超輕支撐劑,探討了不同氧化錳摻雜量和不同燒結(jié)時(shí)間對(duì)其物相成分、體積密度、視密度和承壓69MPa下破碎率的影響。并基于經(jīng)典PKN壓裂模型模擬超輕支撐劑在裂縫中沉降與運(yùn)移規(guī)律進(jìn)行研究。結(jié)果表明,成功制備了視密度為1.639g/cm³,在69MPa下破碎率8.91%的超輕支撐劑,其最佳氧化錳摻雜量為7.5wt%,最佳燒結(jié)溫度和燒結(jié)時(shí)間為950℃和2 h。超輕支撐劑比常規(guī)支撐劑在水平方向上運(yùn)移了更長(zhǎng)的距離,支撐劑在裂縫內(nèi)部的分布也相對(duì)更均勻,可以滿足中深油井的清水壓裂要求。 

【文章來(lái)源】：過(guò)程工程學(xué)報(bào). 2020,20(11)北大核心CSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

超輕支撐劑制備工藝路線圖

圖2為燒結(jié)溫度分別為850,950,1050℃下支撐劑的XRD譜。由圖可知，生料在不同溫度下燒結(jié)后，Mn2+均不同程度地替代主晶相中的Al3+形成固溶體。原因是Mn2+離子半徑與Al3+離子半徑相近，Mn2+易取代Al3+的晶格位置而形成固溶體[12]。隨溫度升高，Mn O的衍射強(qiáng)度逐漸減弱至部分衍射峰消失。但從高溫?zé)Y(jié)后的支撐劑外觀上看，1050℃燒結(jié)的支撐劑顆粒黏結(jié)在一起，球形度和流動(dòng)性較低。原因是生料在燒結(jié)時(shí)其表面出現(xiàn)液相，導(dǎo)致顆粒間相互黏結(jié)。而950℃下燒結(jié)的產(chǎn)品顆粒球形度和流動(dòng)性較好，Mn2+也與主晶相形成固溶體，因此，950℃為最佳燒結(jié)溫度。2.3 支撐劑性能表征

圖4為氧化錳摻雜量為7.5wt%時(shí)，不同燒結(jié)時(shí)間下制備的超輕支撐劑的SEM-EDS圖。由內(nèi)插圖的錳元素分布和含量變化可知，燒結(jié)時(shí)間為1 h時(shí)，錳元素含量為7.85wt%,Mn2+剛開(kāi)始溶解在晶相中，但分散并不均勻；燒結(jié)時(shí)間為2 h時(shí)，錳元素含量為6.46wt%,Mn2+已溶解在晶相中，替代主晶相中的Al3+或填隙在晶格中形成固溶體；燒結(jié)時(shí)間為3 h時(shí)，錳元素含量為7.50wt%，此時(shí)部分錳元素由于富集重新生成氧化錳。3.2 支撐劑體積密度和視密度的研究

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]中國(guó)石油非常規(guī)油氣發(fā)展現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)與關(guān)注問(wèn)題[J]. 李國(guó)欣,朱如凱.  中國(guó)石油勘探. 2020(02)
[2]頁(yè)巖氣儲(chǔ)層品質(zhì)測(cè)井綜合評(píng)價(jià)[J]. 鐘光海,陳麗清,廖茂杰,王廣耀,楊楊,高翔.  天然氣工業(yè). 2020(02)
[3]高鐵鋁土礦制備石油壓裂支撐劑的造粒工藝研究[J]. 徐亞飛,許娜,李永剛,楊妮,和曉才,李懷仁,劉運(yùn)連.  礦冶. 2016(06)
[4]頁(yè)巖氣開(kāi)采壓裂技術(shù)分析與思考[J]. 石曉閃,劉大安,崔振東,孫波,唐鐵吾.  天然氣勘探與開(kāi)發(fā). 2015(03)
[5]多孔莫來(lái)石基低密度高強(qiáng)度支撐劑的制備及性能[J]. 郭宗艷,姚曉,馬雪.  石油鉆探技術(shù). 2013(02)
[6]一種低密度壓裂液支撐劑的研究[J]. 李波,王永峰,胡育林,趙志超,邵衛(wèi),張愛(ài)民.  油田化學(xué). 2011(04)
[7]低密度支撐劑可改善二疊紀(jì)盆地水力壓裂的效果[J]. 任懷豐,揣麗梅,劉景基,張子忠,馬穎潔.  國(guó)外油田工程. 2005(01)
[8]莫來(lái)石的低溫合成與結(jié)構(gòu)研究[J]. 劉從華,鄧友全,黃佺,李強(qiáng),高雄厚,譚爭(zhēng)國(guó).  高等學(xué)�；瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2003(04)
[9]添加劑對(duì)氧化鋁陶瓷的燒結(jié)和顯微結(jié)構(gòu)的影響[J]. 吳振東,葉建東.  兵器材料科學(xué)與工程. 2002(01)
[10]高性能細(xì)晶粒氧化鋁陶瓷材料的制備與研究[J]. 彭曉峰,黃校先,張玉峰.  無(wú)機(jī)材料學(xué)報(bào). 1998(03)

博士論文
[1]致密砂巖儲(chǔ)層超臨界二氧化碳?jí)毫蚜芽p擴(kuò)展研究[D]. 王迪.中國(guó)石油大學(xué)(北京) 2018



本文編號(hào)：3491171