本文關(guān)鍵詞：利用焦寶石和煤矸石制備低密度陶粒支撐劑的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：支撐劑是水力壓裂作業(yè)過程中用來支撐巖縫的具有一定強(qiáng)度的固體顆粒,其產(chǎn)品性能對支撐裂縫、防止裂縫重新閉合、提升油氣采收率等有著重要影響。目前,包括致密油、頁巖氣等在內(nèi)的深層低滲透型油氣資源的勘探開發(fā),要求支撐劑具有低成本、低密度、高強(qiáng)度、高抗破碎能力等特點(diǎn),以滿足低粘度清潔壓裂液的配伍性需求。本文以焦寶石、煤矸石為主要原料,制備了低密度陶粒支撐劑。借助于X射線衍射儀(XRD)、掃描電子顯微鏡(SEM)、破碎率測試儀等分析和檢測手段,分析了焦寶石及其尾礦、煤矸石的成分與物相組成,研究了配方組成、制粉、制粒、燒成、篩分工藝對產(chǎn)品性能的影響,探討了支撐劑的導(dǎo)流能力與產(chǎn)品顆粒尺寸、形貌之間的關(guān)系。本文的主要研究內(nèi)容及結(jié)果如下：1、以焦寶石、煤矸石為主要原料,通過優(yōu)化支撐劑配方及制備工藝,在1400-1450℃下,成功制備了性能良好的低密度陶粒壓裂支撐劑,試樣符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)SY/T5108-2014的要求。2、分析了焦寶石及其尾礦、煤矸石的原料性質(zhì),結(jié)果表明：煅燒后的焦寶石及其尾礦、煤矸石的主要化學(xué)成分為A1203和Si02；礦物組成都以莫來石和石英為主；煤矸石在煅燒過程中灼減量大于30%,在1450-1500℃范圍內(nèi)燒結(jié)致密。3、研究了配方組成中煤矸石含量對支撐劑性能的影響,結(jié)果表明：當(dāng)煤矸石加入量小于5%時,煤矸石的加入,降低了支撐劑的視密度。而加入量為25%時,煤矸石的加入促使支撐劑內(nèi)部形成大量閉氣孔,支撐劑的視密度進(jìn)一步降低,破碎率變大。當(dāng)煤矸石加入量為15wt.%、燒成溫度為1410℃時,陶粒支撐劑的視密度為2.65g/cm3,69MPa下的破碎率為7.9%。借助于XRD分析表明,所制備的陶粒主晶相為莫來石和石英。4、研究了制備工藝對支撐劑性能的影響,結(jié)果表明：濕法研磨制粉工藝可以獲得顆粒度小且分布均勻的粉料；在制粒過程中添加濃度為0.25wt.%的CMC水溶液作為結(jié)合劑,控制制粒過程中的加料加水時間間隔為180s,可有效改善球坯的表面形貌及強(qiáng)度；采用以顆粒預(yù)篩分和帶有篩面強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的多層篩分方法,有利于獲得表面光潔的半成品球坯。燒結(jié)溫度的升高,有助于排除材料中的氣孔,使陶粒支撐劑致密化程度提高,改善陶粒的抗破碎能力,但燒結(jié)溫度過高會使材料中液相增多,增大陶粒支撐劑的破碎率。5、研究了支撐劑顆粒狀態(tài)對其導(dǎo)流能力的影響,結(jié)果表明：支撐劑顆粒尺寸、顆粒分布范圍、顆粒圓球度、顆粒表面光潔程度都對其導(dǎo)流能力和滲透率存在影響。同等條件下,顆粒尺寸增大、顆粒分布范圍集中、顆粒接近于圓球體、顆粒表面光潔程度良好,則支撐劑表現(xiàn)出較高的導(dǎo)流能力和滲透率數(shù)值。
【關(guān)鍵詞】：支撐劑 焦寶石 煤矸石 低密度 莫來石
【學(xué)位授予單位】：山東大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TE357.12
【目錄】：

• 摘要11-13
• ABSTRACT13-15
• 第一章 緒論15-28
• 1.1 研究背景15
• 1.2 水力壓裂技術(shù)概況15-16
• 1.3 石油壓裂支撐劑材料概況16-18
• 1.4 石油壓裂支撐劑分類18-21
• 1.4.1 石英砂18-20
• 1.4.2 人造陶粒支撐劑20
• 1.4.3 覆膜支撐劑20-21
• 1.5 低密度陶粒支撐劑國內(nèi)外研究進(jìn)展21-23
• 1.6 焦寶石和煤矸石綜合利用現(xiàn)狀23-25
• 1.7 本文的研究目的及意義25-26
• 1.8 本文的研究內(nèi)容26-28
• 第二章 實驗設(shè)計與表征28-39
• 2.1 實驗原料28
• 2.2 實驗設(shè)計28
• 2.3 實驗及性能測試設(shè)備28-29
• 2.4 材料樣品實驗工藝流程29-31
• 2.4.1 原料均化及研磨30
• 2.4.2 稱量混料及球磨30
• 2.4.3 烘干及制粉30
• 2.4.4 試樣干壓成型30
• 2.4.5 燒成30-31
• 2.5 陶粒支撐劑實驗工藝流程31-32
• 2.5.1 球磨混料及制粉31
• 2.5.2 制粒及半成品篩分31-32
• 2.5.3 燒結(jié)和成品篩分32
• 2.6 樣品表征手段及性能測試32-39
• 2.6.1 粒徑分布和粒徑均值32-33
• 2.6.2 圓、球度33-35
• 2.6.4 視密度35-36
• 2.6.5 酸溶解度36-37
• 2.6.6 破碎率37
• 2.6.7 物相分析37-38
• 2.6.8 顯微結(jié)構(gòu)分析38-39
• 第三章 陶粒支撐劑配方組成研究39-59
• 3.1 焦寶石原料分析39-43
• 3.1.1 化學(xué)成分分析39-40
• 3.1.2 燒結(jié)性能分析40-41
• 3.1.3 物相分析及微觀形貌分析41-43
• 3.2 煤矸石原料分析43-47
• 3.2.1 化學(xué)成分分析43
• 3.2.2 物相分析43-44
• 3.2.3 熱分解過程及物相分析44-45
• 3.2.4 燒結(jié)性能分析45-47
• 3.2.5 微觀形貌分析47
• 3.3 焦寶石添加量對試樣性能的影響47-50
• 3.3.1 焦寶石尾礦添加量對陶粒視密度、體積密度的影響48-49
• 3.3.2 焦寶石尾礦添加量對陶粒破碎率的影響49-50
• 3.4 煤矸石含量對試樣性能的影響50-56
• 3.4.1 煤矸石添加量對陶粒視密度、體積密度的影響50-52
• 3.4.2 煤矸石添加量對陶粒破碎率的影響52-54
• 3.4.3 陶粒支撐劑樣品X射線衍射物相分析54-55
• 3.4.4 陶粒支撐劑樣品顯微結(jié)構(gòu)分析55-56
• 3.5 滑石含量對試樣性能的影響56-57
• 3.6 本章小結(jié)57-59
• 第四章 陶粒支撐劑制備工藝研究59-71
• 4.1 制粉工藝對材料性能的影響59-63
• 4.1.1 制粉工藝對粉料性能的影響59-61
• 4.1.2 粉料制備方法對球坯性能的影響61-62
• 4.1.3 球磨時間對漿料性能的影響62
• 4.1.4 分散劑種類及加入量對漿料性能的影響62-63
• 4.2 制粒工藝對陶粒支撐劑性能的影響63-68
• 4.2.1 不同結(jié)合劑對于制粒過程的影響64-66
• 4.2.2 加料加水時間間隔對陶粒支撐劑性能的影響66-68
• 4.3 篩分工藝對陶粒支撐劑性能的影響68-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第五章 陶粒支撐劑成品性能研究71-80
• 5.1 陶粒支撐劑成品性能測試71
• 5.2 陶粒支撐劑XRD圖譜分析71-72
• 5.3 陶粒支撐劑微觀形貌分析72-73
• 5.4 陶粒支撐劑導(dǎo)流能力評價73-78
• 5.4.1 顆粒尺寸對陶粒支撐劑導(dǎo)流能力的影響74-75
• 5.4.2 顆粒分布范圍對陶粒支撐劑導(dǎo)流能力的影響75-77
• 5.4.3 顆粒表面狀態(tài)對陶粒支撐劑導(dǎo)流能力的影響77-78
• 5.5 本章小結(jié)78-80
• 第六章 結(jié)論80-82
• 參考文獻(xiàn)82-86
• 致謝86-87
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文和參加科研情況87-88
• 學(xué)位論文評閱及答辯情況表88

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1 于慶紅,王宏飛,隋向云,馮敬紅;樹脂包覆支撐劑控制回流方法研究[J];石油鉆采工藝;2005年S1期

2 焦國盈;王嘉淮;潘竟軍;張?zhí)煜?王玉斌;;支撐劑回流研究進(jìn)展[J];西部探礦工程;2007年04期

3 姜春河;郎學(xué)軍;易明新;牛蘇峰;;支撐劑回流控制技術(shù)研究與應(yīng)用[J];鉆采工藝;2008年06期

4 馬雪;姚曉;陳悅;;添加錳礦低密度高強(qiáng)度陶粒支撐劑的制備及作用機(jī)制研究[J];中國陶瓷工業(yè);2008年01期

5 焦國盈;王嘉淮;游建國;李彭;;支撐劑回流控制技術(shù)優(yōu)化設(shè)計研究[J];斷塊油氣田;2010年01期

6 王晉槐;趙友誼;龔紅宇;張玉軍;;石油壓裂陶粒支撐劑研究進(jìn)展[J];硅酸鹽通報;2010年03期

7 鐘燁;鄧燕;郭建春;李勇明;;壓裂氣井防支撐劑回流技術(shù)研究[J];重慶科技學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版);2011年01期

8 張偉民;劉三琴;崔彥立;錢繼賀;郭偉峰;王建英;;樹脂覆膜支撐劑研究進(jìn)展[J];熱固性樹脂;2011年06期

9 賈新勇;;我國支撐劑的發(fā)展應(yīng)用及現(xiàn)狀[J];企業(yè)技術(shù)開發(fā);2011年19期

10 鐘安海;;多尺度支撐劑組合加砂技術(shù)在壓裂過程中的應(yīng)用研究[J];內(nèi)蒙古石油化工;2012年07期

中國重要會議論文全文數(shù)據(jù)庫 前5條

1 楊冰;朱鈞國;張秉忠;邵友林;呂慶軍;;用于石油開采的陶粒支撐劑[A];中國顆粒學(xué)會2004年年會暨海峽兩岸顆粒技術(shù)研討會會議文集[C];2004年

2 王進(jìn)濤;杲春;殷玉平;;支撐劑沉降改善裂縫剖面實驗研究及應(yīng)用[A];油氣藏改造壓裂酸化技術(shù)研討會會刊[C];2014年

3 崔任渠;梁永和;朱新偉;聶建華;尹玉成;;鎂橄欖石質(zhì)陶粒支撐劑的制備與性能研究[A];第十七屆全國高技術(shù)陶瓷學(xué)術(shù)年會摘要集[C];2012年

4 孫鳴飛;;裸眼水平氣井支撐劑回流原因淺析[A];油氣藏改造壓裂酸化技術(shù)研討會會刊[C];2014年

5 焦國盈;劉洪;戚志林;李志軍;王亞娟;;無篩管壓裂充填優(yōu)化設(shè)計研究[A];重慶力學(xué)學(xué)會2009年學(xué)術(shù)年會論文集[C];2009年

中國重要報紙全文數(shù)據(jù)庫 前10條

1 記者 周軍 通訊員 葉黎;攀鋼高鈦壓裂石油支撐劑再出國門[N];中國冶金報;2004年

2 盛曉春;攀鋼冶材公司支撐劑打入北美市場[N];中國冶金報;2006年

3 本報記者 尚行宇　柯士雨;逆勢崛起寫新篇[N];貴陽日報;2009年

4 周軍 葉攀;攀鋼石油支撐劑登陸世界第一大產(chǎn)油國[N];中國工業(yè)報;2005年

5 盧雪梅;陶粒支撐劑“潛入”美國市場[N];中國石化報;2012年

6 記者 仝曉波 通訊員 王兆蕾 劉湘;大慶油田低密度支撐劑 壓裂現(xiàn)場試驗首獲成功[N];中國能源報;2012年

7 郝樂樂　高暉 李暉;市長青公司年營銷收入突破3億元[N];陽泉日報;2012年

8 記者 王明毅;國產(chǎn)高強(qiáng)度支撐劑達(dá)國際先進(jìn)水平[N];中國石油報;2001年

9 本報記者 王明毅;不宜盲目投資陶粒支撐劑[N];中國石油報;2002年

10 王明毅;出口量名列同行業(yè)榜首[N];中國石油報;2004年

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1 海書杰;油頁巖渣制備石油支撐劑的研究[D];中國地質(zhì)大學(xué);2010年

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1 胡藍(lán)霄;通道壓裂參數(shù)優(yōu)化方法研究[D];中國石油大學(xué)(華東);2014年

2 劉愛平;經(jīng)濟(jì)型陶粒支撐劑制備及性能研究[D];太原科技大學(xué);2015年

3 王晉槐;利用焦寶石和煤矸石制備低密度陶粒支撐劑的研究[D];山東大學(xué);2016年

4 崔任渠;石油壓裂用支撐劑的研究[D];武漢科技大學(xué);2013年

5 李靚;壓裂縫內(nèi)支撐劑沉降和運(yùn)移規(guī)律實驗研究[D];西南石油大學(xué);2014年

6 王貝;低密度高強(qiáng)度石油支撐劑的制備[D];燕山大學(xué);2014年

7 敬季昀;水平井壓后排液與支撐劑回流控制研究[D];西南石油大學(xué);2014年

8 董小瑋;石油支撐劑造粒生產(chǎn)過程自動控制系統(tǒng)研發(fā)[D];濟(jì)南大學(xué);2013年

9 楊立君;支撐劑對流模型研究及水平井分級壓裂設(shè)計模擬軟件研制[D];西南石油學(xué)院;2005年

10 柏雪;添加劑對以鋁礬土為主要原料的支撐劑的燒結(jié)性能影響[D];武漢科技大學(xué);2012年

  本文關(guān)鍵詞：利用焦寶石和煤矸石制備低密度陶粒支撐劑的研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

，

本文編號：407822