礦物添加劑對石油壓裂支撐劑性能的影響.pdf

1、我國具有豐富的鋁土礦資源，其中高鋁礬土在工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，但對低品位鋁土礦(Al2O3≤70 wt％)資源利用率較低。拓展低品位鋁土礦資源的應(yīng)用領(lǐng)域，提高資源利用率具有重要的意義。而在油氣田開采過程中，壓裂支撐劑可用于支撐油氣井中水力壓裂所形成的裂縫，提高高滲透性原油流動通道，從而最大限度地挖掘油氣井產(chǎn)能。目前壓裂支撐劑的生產(chǎn)主要以原料鋁礬土燒結(jié)制備而成。
　　 本文以低品位二級鋁礬土（67 wt％Al2O3）為主要原料

2、，選用鉻鐵礦、白云石、軟錳礦為礦化劑，采用無壓煅燒技術(shù)制備了中密度超高強度的鋁礬土基石油壓裂支撐劑，研究了不同的礦化劑對壓裂支撐劑圓球度、體積密度、視密度、破碎率等性能的影響，通過X射線衍射儀(XRD)、金相顯微鏡、透射電鏡(TEM)、掃描電子顯微鏡(SEM)和能譜分析儀(EDS)等對燒結(jié)試樣的晶體結(jié)構(gòu)和微觀形貌進行了分析，研究表明:
　　 (1)以低品位二級鋁礬土為主要原料，通過配方及燒成制度的優(yōu)化，在1300℃～1480℃下

3、，成功制備出圓度、球度、密度、破碎率等性能指標均適用于深井作業(yè)的石油壓裂支撐劑材料，試樣符合石油行業(yè)標準SY/T5108-2006的要求。
　　 (2)配料中引入少量的鉻鐵礦作為礦化劑，鉻鐵礦中的鉻組份可以在較低溫度下與剛玉形成機械性能更好的鉻剛玉相(Al2-2xCr2O3，0＜x＜1)，而且適量的鉻鐵礦有利于樣品中液相的生成和棒狀莫來石的發(fā)育，交錯的棒狀莫來石相可起到增強作用，從而獲得具有雙重增強機制的高強度復(fù)合體試樣，共同抵

4、抗荷載作用下的變形和破壞。
　　 (3)鉻鐵礦添加量為2wt％時，試樣的燒結(jié)溫度可降低60℃(從1480℃到1420℃)，并且其在69MPa閉合壓力下的破碎率僅為1.8％，比未摻雜試樣的最優(yōu)破碎率降低64.7％。
　　 (4)配料中添加量相同條件下，引入白云石或軟錳礦可在較低的煅燒溫度下引入液相組份，有效降低試樣的燒結(jié)溫度（約100～130℃），兩試樣的破碎率分別比未摻雜試樣低約37％、43％。
　　 (5)配料