第二部分压裂材料.ppt

支撑剂是指具有一定强度和圆球度的固体颗粒。在水力压裂中支撑剂的作用,在于充填水力压裂产生的裂缝,使之不在重新闭合,且形成一个具有高导流能力的流动通道。 三、支撑剂 (一)、 支撑剂的类型 目前压裂用支撑剂大致可分为天然支撑剂与人造支撑剂两大类型，前者以石英砂为代表（强度21-35MPa），后者则以陶粒（强度可达105MPa）为代表，上世纪60年代研制的树脂涂层砂介于两者之间。 玻璃球、胡桃壳、塑料珠、铝丸等许多材料也曾用于支撑水力裂缝，但已被淘汰。 1.石英砂 取自天然自生的石英砂经水洗、烘干后可筛析成不同规格（尺寸）的压裂支撑剂。 天然石英砂的主要化学成分为氧化硅，半伴有少量其他氧化物。 石英含量的高低是衡量石英砂质量的重要指标。我国石英砂中石英含量一般在80%左右，国外优质石英砂中石英含量可达98%以上。 兰州石英砂的化学成分 0.6 氧化铁（Fe2O3） 0.6 氧化钙与氧化镁（CaO+MgO） 6.2 氧化铝（Al2O3） 3.8 氧化钾与氧钠（K2O+Na2O） 87.7 氧化硅（SiO2） 比例，% 成分 比例，% 成分 2.陶粒 陶粒分两类：一是喷吹陶粒，二是烧结陶粒。 三级铝矾土与四级铝矾土混配，主要矿物成分为高硅（SiO2占39％）和中铝（Al2O3占55％）。 1.喷吹陶粒 （1）矿物成分 烧结陶粒主要有三种产品，即： 低密度中强度支撑剂以适用于闭合压力低于50MPa的地层； 低密度高强度支撑剂以适应闭合压力低于70MPa的地层； 中密度高强度支撑剂以适应闭合压力低于80MPa的地层。 2.烧结陶粒 3.树脂包层砂 树脂包层砂是用一种改性的苯酚甲醛树脂形成一层不可溶化的惰性薄膜将石英砂粒包裹（涂层）起来（至少是局部地）的一种支撑剂。包层厚度约为0.025mm，占总重量的5%以下。 由于树脂的包裹方法不同，可分为预固化和可固化两种树脂包层砂。前者是为了保持裂缝导流能力，后者则用来防砂。 树脂涂层砂支撑剂减少了颗粒接触处的点载荷。支撑剂周围的树脂薄膜增加了各颗粒之间的接触面积，所以这些颗粒就能够耐得住压碎之前的较高闭合压力。 （二）、 支撑剂的物理性质、评价方法与评价标准 1、物理性质 支撑剂的物理性质 粒度组成 圆度和球度 酸溶解度 浊度 密度 抗压强度 导流能力 决定 我国支撑剂粒径范围： 0.45~0.225mm（40/70目） 0.90~0.45mm（20/40目） 1.25~0.9mm（16/20目） 支撑剂的粒度组成是指每层筛网中的支撑剂质量在样品总质量中所占的百分数。 反映着粒径范围内支撑剂颗粒大小的分布状况。一般要求在0.90~0.45mm粒径范围内的支撑剂中0.63~0.90mm的支撑颗粒质量不应低于样品总质量的65%。 （1）支撑剂的粒径范围、粒度组成 粒径范围评价标准： ①落在规定粒径范围内的样品质量，不应低于样品总质量的90%。 ②大于规定粒径范围（即筛顶上）的样品质量，不应超过样品总质量的0.1%。 ③小于规定粒径范围筛网上的样品质量，不应超过样品总质量的2%。 ④落入底盘上的样品总质量不应大于样品总质量的10%。 （2）支撑剂的圆度和球度 圆度是指支撑剂颗粒的棱角或曲率与“圆”比较相对尖锐的程 度。 球度则表示支撑剂颗粒接近球体形状的程度。 圆度和球度可以用来测定支撑剂颗粒的形状与几何形态的同一性。 国内外支撑剂圆度和球度评价标准 >0.7 >0.7 >0.8 >0.8 人造陶粒 >0.7 >0.7 — — 树脂包层砂 >0.6 >0.6 >0.6 >0.6 天然石英砂 球度 圆度 球度 圆度 API推荐标准 SY/T 5108-1997标准 支撑剂类型 支撑剂的酸溶解度是指在规定的酸溶液及酸溶时间内，一定质量的支撑剂被酸溶解的质量与总支撑剂质量的百分比。 支撑剂的酸溶解度可以用来检验混在支撑剂上的碳酸盐岩、长石、铁氧化物及粘土等杂质的含量。 （3）酸溶解度 支撑剂酸溶解度评价标准 ≤7 0.45~0.225 40/70 ≤5 0.9~0.45 20/40 ≤5 1.25~0.9 16/20 mm 目 最大允许值，% 粒径范围 （ SY/T 5108-1997标准） （4）浊度 浊度：一定体积的支撑剂在规定体积的蒸馏水中，经摇动，该液体的浑浊程度称之为支撑剂的浊度。 支撑剂的浊度可以用来检验支撑剂颗粒（主要是石英砂）上的表面粉尘、泥质或无机物微量的含量。 按SY/T 5018-1997 行业标准规定，支撑剂的浊度值不应高于100NTU或100度。 体积密度单位体积内所含的支撑剂质量称之为支撑剂的体积密度。体积指的是：支撑剂自身占有的颗粒体积与颗粒