助燒結(jié)劑對石油陶粒支撐劑性能的影響.pdf

1、陶粒支撐劑作為石油壓裂作業(yè)過程中一種必備材料，廣泛應(yīng)用于油氣田的開采。陶粒支撐劑的密度和強度等關(guān)鍵性能將直接影響壓裂作業(yè)的成本。業(yè)界多采用生料Al2O3含量大于70％的鋁土礦作為主要原料，添加鐵、錳、堿土或和堿金屬組分促進燒結(jié)，主原料來源有限且價格高，燒成溫度高。本工作選擇氧化鋁含量適中的含鐵鋁土礦，加入多元組分燒結(jié)助劑來均化成分、降低燒結(jié)溫度，同時在內(nèi)部產(chǎn)生適量氣孔，實現(xiàn)支撐劑的相對低密度、高強度和高性價比。
　　在以所選含鐵鋁

2、土礦為主原料的陶粒支撐劑中，分別引入CaO+MgO、Na2O+K2O和硼酸，考察它們對支撐劑性能的影響。引入CaO+MgO通過加入白云石細粉實現(xiàn)，其加入量分別為1%、2%和3%；引入Na2O+K2O由加入鈉基膨潤土細粉實現(xiàn)，其加入量為1%、2%和3%；硼酸采用直接加入1%、2%和3%實現(xiàn)。以實際生產(chǎn)應(yīng)用的陶粒支撐劑為基礎(chǔ)，分別外加0.50%、0.75%、1.00%和1.25%的硼酸。對支撐劑的體積密度、視密度、52MPa破碎率、69MP

3、a破碎率和顯微結(jié)構(gòu)進行了對比研究。
　　加入白云石后，體積密度和視密度出現(xiàn)明顯下降，強度也有所下降，其加入量宜控制在1%左右。加入鈉基膨潤土后，也能實現(xiàn)體積密度和視密度的下降，內(nèi)部產(chǎn)生連通微孔，強度幾乎不變，合適的加入量應(yīng)在3%或稍多。硼酸的合適加入量控制在1%以內(nèi)，可獲得1.74g/cm3的體積密度，3.14g/cm3的視密度，1.91%的52MPa破碎率，降低燒成溫度60℃以上。尤其是對已實際生產(chǎn)應(yīng)用的支撐劑，引入適量硼酸后，

4、可進一步降低燒成溫度，提高強度。其合適的加入量為0.75%，由此可獲得1.75g/cm3的體積密度，3.21g/cm3的視密度，2.76%的52MPa破碎率和5.85%的69MPa破碎率，降低燒成溫度50℃左右。
　　在上述研究的基礎(chǔ)上，選擇氧化鋁含量較低的鐵礬土作為主原料，采用多元組分混合添加，適量的引入硼酸，實現(xiàn)了降低燒成溫度，同時獲得密度相對低、壓裂強度高的陶粒支撐劑。本工作開發(fā)的新配方，具有高實用價值，有利于實現(xiàn)陶粒支撐劑