添加剂对石油压裂支撑剂的影响

　　以低品位二级铝矾土（氧化铝质量分数67%）为基料，分别以铬铁矿、白云石、软锰矿为添加剂，通过煅烧制度优化，制备了高强度石油压裂支撑剂，并对比研究了三种添加剂对样品性能的影响及其影响机理。实验表明，少量添加剂可降低支撑剂试样的破碎率和烧结温度；在添加用量条件下，白云石和软锰矿添加剂具有显著的降低试样烧结温度的效果，比未引入添加剂的试样降低100~130℃，而铬铁矿添加剂对于破碎率的降低效果最为明显，支撑剂在69MPa下破碎率仅为1.8%。

　　相关设备：制粒锅、陶粒砂制粒机、陶粒砂回转窑、冷却机。

　　水力压裂增产技术是目前石油天然气行业提高油气井产量的主要措施之一，压裂支撑剂的物化性能直接影响其增产效果。将支撑剂混入压裂液并注入深层岩缝中，支撑住岩缝形成高渗透性原油流动通道，保持原油顺畅通过，可大限度地挖掘油流动通道，保持原油顺畅通过，可大限度地挖掘油井产油潜力。目前压裂操作中常用支撑剂有石英砂和陶粒压裂支撑剂两种。我公司是专业生产陶粒砂设备的厂家，石英砂具有价格低廉、密度低，易于泵送等优点，因而广泛应用于石油天然气的增产作业，然而石英砂存在强度较低，圆球度差，表面光洁度低和破碎率高等缺点，在深层油气井压裂开采中的受到了限制。

　　以铝土矿为基料的陶粒压裂支撑剂具有强度高、价格低等优点，目前广泛应用于深层油气井。但是，仅由铝土矿制备压裂支撑剂的工艺存在烧成温度高（1480℃以上）的问题，所以需要加入添加剂以降低铝土矿压裂支撑剂的烧结温度（觉的添加剂有锰矿石、碳酸钙、钛精矿、ZrO2等）。研究表明，添加剂降低烧成温度的机制主要有以下两种：添加剂与基料或其煅烧产物形成固溶体，活化晶格，提升烧结活性。但是，目前的研究工作多针对某一特定的添加剂展开，关于不同添加剂对铝土矿支撑剂性能影响的比较研究并不多见。而且，现有强度支撑剂生产工艺所用铝土矿的三氧化二铝质量分数普遍高于72%，存在资源利用率低、经济效益差等不足。因而，探索低品位铝矾土制备高强度压裂支撑剂技术具有显著的工程应用价值。

　　针对以上问题，有必要开展添加剂及优化烧结工艺的研究工作。以低品位二级铝土矿为基料（氧化铝质量分数67%），选用白云石、软锰矿、铬铁矿三种矿物原料作添加剂，对比研究了不同类型添加剂对石油支撑剂烧结行为和理化性能的影响。

　　以低品位二级铝矾土（氧化铝质量分数67%）为基料，分别引入白云石、软锰矿、铬铁矿为添加剂，制备了高强度石油压裂支撑剂。研究结果表明，添加白云石或软锰矿可在较低煅烧温度下引入液相组分，有效降低了试样的烧结温度（约100~130℃）；而铬铁矿的添加有效促进了交错的高强度复合体，从而显著降低了该试样的破碎率（在69MPa闭合压力下的破碎率为1.8%，比其他烧结试样降低40%~60%）。以上工作为铝土矿基压裂支撑剂的添加剂遴选提供了直接的实验数据与理论依据。