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硅烷偶联剂对石英砂压裂支撑剂短期导流能力的影响研究

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石油管材与仪器 2024年第1期10卷 41-44页

作者：靳权宋恩鹏蔡克中国石油集团工程材料研究院有限公司国家石油管材质量检验检测中心国家市场监管重点实验室(石油管及装备质量安全)陕西西安710077

水力压裂是油气增产的重要开采方式,石英砂压裂支撑剂是水力压裂法施工时使用的关键材料。由于石英砂压裂支撑剂短期导流能力低,因而不能使油气的产量增加。通过硅烷偶联剂改性提高了石英砂压裂支撑剂短期导流能力。采用四种硅烷偶联剂... 详细信息

水力压裂是油气增产的重要开采方式,石英砂压裂支撑剂是水力压裂法施工时使用的关键材料。由于石英砂压裂支撑剂短期导流能力低,因而不能使油气的产量增加。通过硅烷偶联剂改性提高了石英砂压裂支撑剂短期导流能力。采用四种硅烷偶联剂,包括γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(KH570)、乙烯基三甲氧基硅烷(A171)、乙烯基三乙氧基硅烷(A151)、乙烯基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷(A172),对70-140目石英砂压裂支撑剂进行改性,研究了闭合压力为10~60 MPa时不同种类硅烷偶联剂对样品短期导流能力的影响。结果表明,当硅烷偶联剂相同时提高闭合压力,造成短期导流能力持续降低。当闭合压力相同时,KH570和A172所得样品短期导流能力分别为最高(54.18~6.19μm^(2)·cm)和最低(36.41~2.21μm^(2)·cm),A171和A151所得样品短期导流能力在前两者之间,分别为49.23~5.21μm^(2)·cm和42.38~4.91μm^(2)·cm。该研究结果能有效提高石英砂压裂支撑剂短期导流能力,可为制造高短期导流能力压裂支撑剂提供技术依据。

关键词：石英砂压裂支撑剂硅烷偶联剂改性短期导流能力

有机聚合物覆膜对石英砂压裂支撑剂破碎率的影响研究

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石油管材与仪器 2024年第1期10卷 29-32页

作者：蔡克赵旭段晓鹏靳权宋恩鹏中国石油集团工程材料研究院有限公司国家石油管材质量检验检测中心国家市场监管重点实验室(石油管及装备质量安全)陕西西安710077 长庆油田分公司第六采气厂陕西西安710018

天然石英砂压裂支撑剂具有成本低、来源广的优点,但存在破碎率高的缺点。如何有效降低天然石英砂压裂支撑剂的破碎率,是拓展其应用的关键问题。覆膜法将有机聚合物包覆在天然石英砂压裂支撑剂表面,制备具有“核壳”结构的覆膜砂,是降低... 详细信息

天然石英砂压裂支撑剂具有成本低、来源广的优点,但存在破碎率高的缺点。如何有效降低天然石英砂压裂支撑剂的破碎率,是拓展其应用的关键问题。覆膜法将有机聚合物包覆在天然石英砂压裂支撑剂表面,制备具有“核壳”结构的覆膜砂,是降低破碎率的重要方法。以70-140目石英砂压裂支撑剂为研究对象,分别以酚醛树脂、环氧树脂、呋喃树脂、聚氨酯为包覆剂,制备了4种覆膜砂,研究了有机聚合物不同种类和不同用量对天然石英砂压裂支撑剂破碎率的影响。结果表明:当采用同种有机聚合物时,在69 MPa闭合压力下,随着有机聚合物用量增加(2%~4%),破碎率先快速降低、后缓慢降低,当有机聚合物用量为6%时,破碎率显著降低;当有机聚合物用量均为6%时,在69 MPa闭合压力下,环氧树脂所得覆膜砂破碎率最低(其值为0.8%),呋喃树脂所得覆膜砂破碎率最高(其值为3.1%),酚醛树脂和聚氨酯所得覆膜砂破碎率居中(其值分别为1.3%和1.8%)。该研究结果可为低破碎率覆膜砂的合成提供一定的理论依据。

关键词：天然石英砂压裂支撑剂破碎率覆膜法有机聚合物

巴林右旗：石英砂压裂剂覆膜压裂支撑剂生产项目建成投产

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巴林右旗：石英砂压裂剂覆膜压裂支撑剂生产项目建成投产

赤峰日报

作者：于红璇

本报讯坚持高质量发展是新时代的硬道理，而项目建设是推动高质量发展的强引擎和硬支撑。巴林右旗主动扛牢责任、强化担当，全面掀起大干快上的建设热潮。内蒙古天壹成信环保科技有限公司年产52.47万吨石英砂压裂剂、20万吨覆膜压裂支... 详细信息

本报讯坚持高质量发展是新时代的硬道理，而项目建设是推动高质量发展的强引擎和硬支撑。巴林右旗主动扛牢责任、强化担当，全面掀起大干快上的建设热潮。内蒙古天壹成信环保科技有限公司年产52.47万吨石英砂压裂剂、20万吨覆膜压裂支撑剂项目作为重点项目之一，实现了当年建设......

关键词：压裂支撑剂石英砂巴林右旗

来源： cnki报纸评论

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压裂支撑剂回流时地面流程防护的水力学研究

天然气工业 2003年第6期23卷 82-83页

作者：李洪波郭素芬伍超杨旭杨川东四川大学高速水力学国家重点实验室中国石油西南油气分公司采气工程研究院

水力压裂工艺过程中 ,裂缝中压力梯度的变化会造成支撑剂回流现象 ,这势必对地面流程造成严重的冲蚀破坏。文章在了解多种地面流程防护措施的基础上 ,采用水力学的方法进行了研究 ,提出在节流油嘴上游高压低速区重力沉砂的方法。此外 ,... 详细信息

水力压裂工艺过程中 ,裂缝中压力梯度的变化会造成支撑剂回流现象 ,这势必对地面流程造成严重的冲蚀破坏。文章在了解多种地面流程防护措施的基础上 ,采用水力学的方法进行了研究 ,提出在节流油嘴上游高压低速区重力沉砂的方法。此外 ,还介绍了一种有效分离固体颗粒的装置———砂粒捕集器的设计思路和原理。装置模型实验结果表明 ,此种方法能除去天然气以及携砂液中的支撑剂 ,实现对地面流程的有效防护。

关键词：压裂支撑剂地面流程防护水力学回流现象砂粒捕集器油田开采

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低密度环氧树脂压裂支撑剂的研制

塑料工业 2022年第5期50卷 196-199,206页

作者：李晓娟王峰柯杰曦王洪周建文中蓝晨光化工研究设计院有限公司四川成都610041

水力压裂技术是油气井增产的一项重要技术措施。压裂支撑剂作为水力压裂技术的关键材料,其性能的优劣直接影响油气井产量。针对水力压裂技术中压裂支撑剂存在的问题,制备了一种环氧树脂压裂支撑剂,通过选择合适的环氧树脂、固化剂、增... 详细信息

水力压裂技术是油气井增产的一项重要技术措施。压裂支撑剂作为水力压裂技术的关键材料,其性能的优劣直接影响油气井产量。针对水力压裂技术中压裂支撑剂存在的问题,制备了一种环氧树脂压裂支撑剂,通过选择合适的环氧树脂、固化剂、增韧剂和中空玻璃微珠等为基础原料,并以与树脂相容性极差的甲基硅油作为反应载体,通过设计特殊工艺和成型设备制备密度≈1.1 g/cm^(3)的环氧树脂压裂支撑剂。所制备的低密度环氧树脂压裂支撑剂圆度为0.9,球度为0.9,强度高,具有较高的抗破碎能力(压裂液,输送低密度环氧树脂压裂支撑剂,输送阻力小、输送距离远、支撑效果良好,有利于石油、天然气输出,提高产量,保护环境,能满足我国对低密度高性能压裂支撑剂的巨大需求,具有十分广阔的应用前景。

关键词：油气开采水力压裂技术压裂支撑剂低密度环氧树脂

利用冶金固体废弃物制备石油压裂支撑剂的工艺研究

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利用冶金固体废弃物制备石油压裂支撑剂的工艺研究

作者：凌清峰重庆科技学院

学位级别：硕士

当前,非常规油气成为能源开发利用的重点,由此导致石油压裂支撑剂的需求量日益增大。典型优质的石油压裂支撑剂一般以铝矾土为主要原料,经造粒、烧结等工序生产制备而成。然而,我国优质铝土矿资源较为匮乏,且现有的压裂支撑剂制备工艺... 详细信息

当前,非常规油气成为能源开发利用的重点,由此导致石油压裂支撑剂的需求量日益增大。典型优质的石油压裂支撑剂一般以铝矾土为主要原料,经造粒、烧结等工序生产制备而成。然而,我国优质铝土矿资源较为匮乏,且现有的压裂支撑剂制备工艺复杂、能耗高,使得生产成本居高不降,这就迫使企业不得不寻求一种节能环保、高效低耗的生产工艺,并找到适宜的铝矾土矿替代原料。本文从铝矾土型压裂支撑剂物相结构出发,提出采用典型冶金生产固体废弃物作为原料,结合离心粒化工艺,制备相应的石油压裂支撑剂。从热力学角度出发,对基于高炉渣制备压裂支撑剂的配方进行了理论分析与计算;重点探讨了离心粒化冶金固废熔体,制备石油压裂支撑剂的可行性;探寻了特定配方下适宜粒化工艺;考察了以高炉渣中三氧化二铝、二氧化钛等含量变化对压裂支撑剂产品性能、合格率等的影响;研究了温度制度对支撑剂性能优化情况。主要结论如下:（1）通过对铝矾土型压裂支撑剂物相结构和高炉渣物相的对比分析,论证了高炉渣制备石油压裂支撑剂的可行性。采用Fact Sage热力学软件,对高炉渣制备压裂支撑剂的配方计算,得到炉渣中AlO和Ti O含量升高均会促进高熔点物相的生成。最后确定了实验成分范围为w（AlO）=15.0%～30.0%,w（Ti O）=10.0%～25.0%。（2）搭建高温离心粒化装置,开展并论证了高炉渣离心粒化制备压裂支撑剂实验的可行性,考察了特定配方下粒化工艺（转杯转速）、炉渣成分（AlO、Ti O）对支撑剂粒径分布和合格率的影响。结果表明,随着转杯转速的增加,粒径分布在0.85～2.00mm。得到高炉渣制备支撑剂的最佳转速为900/1200 rpm,含钛高炉渣制备的支撑剂平均直径为0.87 mm,20/40目的合格率达59.7%。对支撑剂而言,炉渣中AlO的增加会增大粒径,降低20/40目合格率,Ti O的增加则降低粒径,增加20/40目合格率。（3）检测利用高炉渣离心制备支撑剂的各项性能,明确粒化工艺和炉渣成分对支撑剂性能的影响。结果表明,转速越低或AlO、Ti O越高,都有利于支撑剂密度的增加,强度的增加。特定配方下,含钛高炉渣制备出中强中密支撑剂,其视密度为3.20 g/cm,体积密度为1.79 g/cm,破碎率为4.1%（35 MPa）。采用差热分析明确支撑剂的转变温度,通过热处理实验,得到了支撑剂在1200℃下保温120 min,支撑剂的性能提升明显。

关键词：冶金固体废弃物压裂支撑剂离心粒化高炉渣

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利用钢渣制备高强度石油压裂支撑剂的研究

利用钢渣制备高强度石油压裂支撑剂的研究

作者：宋攀华北理工大学

学位级别：硕士

钢渣作为炼钢过程中产生的固体废弃物,其回收利用率较低,而且随意堆放会造成环境污染和资源浪费。钢渣中的Ca含量较多,但大多分布在硅酸盐和铁酸钙中,且内部结构较为疏松,导致本身的强度和耐酸度较差;而钙铁铝石、钙铝黄长石、辉石相都... 详细信息

钢渣作为炼钢过程中产生的固体废弃物,其回收利用率较低,而且随意堆放会造成环境污染和资源浪费。钢渣中的Ca含量较多,但大多分布在硅酸盐和铁酸钙中,且内部结构较为疏松,导致本身的强度和耐酸度较差;而钙铁铝石、钙铝黄长石、辉石相都是以Ca为主的矿相,具有致密程度高和耐酸性强的特点,由此提出了对钢渣进行配料改性使之生成上述矿相来增强其抗压强度和耐酸性,有望制备成抗压和耐酸性能均符合标准的石油压裂支撑剂产品,不仅能够有效利用钢渣废弃资源,还可以减少冶金固废对环境带来的污染。首先,对钢渣进行了纯添加剂改性实验,结果表明:钢渣与AlO经配比改性后的主相是钙铁铝石,但样品内部仍存在较多的硅酸钙,结构也不够致密,致使破碎率和酸溶解度较高;钢渣与AlO、Si O配比改性可生成钙铝黄长石相,经1350°C烧结后的破碎率和酸溶解度分别为6.2%和3.54%;在此基础上添加Mg O后生成了辉石相,抗压和耐酸性能得到进一步提升,产品的性能表现良好。其次,为了降低成本,加强对固废及矿物资源的利用,在以上实验的基础上,采用成分中AlO、Si O与Mg O含量较多的粉煤灰和高岭土代替纯添加剂来制备石油压裂支撑剂。实验结果表明,在钢渣中单一添加粉煤灰可以促进辉石相和液相的生成,但产品的抗压性和耐酸性能较差;单一添加高岭土经烧结后的矿相以钙铝黄长石相为主,产品的破碎率最低为9.7%,酸溶解度为4.26%,性能较为优良;钢渣经过粉煤灰和高岭土协同改性可以生成钙铝黄长石和辉石相,且钢渣、高岭土和粉煤灰以1:0.58:0.3配比后经1220°C烧结后的样品破碎率为9.2%,酸溶解度也在5%以下,圆球度和密度也符合石油压裂支撑剂的使用标准;最后通过正交试验,构建出固废及矿物添加量和温度对样品破碎率的影响模型,并拟合出破碎率的预测函数表达式,根据预测表达式得出的结论与实验结果相差较小,可以为钢渣配料改性制备高强度石油压裂支撑剂的研究提供参考依据。图76幅;表24个;参77篇。

关键词：钢渣压裂支撑剂固体废物处理烧结法

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压裂支撑剂国内外检验标准对比

石油管材与仪器 2022年第3期8卷 90-92,97页

作者：宋恩鹏蔡克刘养勤靳权李小龙中国石油集团工程材料研究院有限公司陕西西安710077

经过多年的研究和实践检验,压裂支撑剂的检验方法与标准已基本成熟,目前国内外压裂支撑剂检验标准主要包括API 19C—2018、ISO 13503-2:2006(E)、SY/T 5108—2014和Q/SY 17025—2019。分别从适用范围、设备参数、试验过程及结果评定4个... 详细信息

经过多年的研究和实践检验,压裂支撑剂的检验方法与标准已基本成熟,目前国内外压裂支撑剂检验标准主要包括API 19C—2018、ISO 13503-2:2006(E)、SY/T 5108—2014和Q/SY 17025—2019。分别从适用范围、设备参数、试验过程及结果评定4个方面分析了各标准间的异同,以便在实际生产及检验中准确理解和应用。

关键词：压裂支撑剂检验标准对比

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石英质压裂支撑剂的抗破碎能力研究

石英质压裂支撑剂的抗破碎能力研究

作者：高丽森重庆大学

学位级别：硕士

在石油的开采过程中,压裂工艺技术能使油田增产,而用来支撑裂缝压裂支撑剂性能的优劣对油气开采的压裂效果具有重大影响。本文研究了支撑剂的形状、杂质和粒径等因素对石英质支撑剂抗破碎能力的影响规律。通过自制支撑剂颗粒圆整度分选... 详细信息

在石油的开采过程中,压裂工艺技术能使油田增产,而用来支撑裂缝压裂支撑剂性能的优劣对油气开采的压裂效果具有重大影响。本文研究了支撑剂的形状、杂质和粒径等因素对石英质支撑剂抗破碎能力的影响规律。通过自制支撑剂颗粒圆整度分选装置,筛选出颗粒形状规则、圆整度高的颗粒,用IPP6.0(Image-Pro 6.0)图像分析软件对支撑剂颗粒形状参数进行计算,研究了支撑剂形状对破碎率的影响;通过擦洗、焙烧-水淬、磁选、浮选对支撑剂进行了去除杂质试验,研究了石英质支撑剂杂质和粒径规格对支撑剂抗破碎能力的影响;通过X射线能谱仪(EDS)和扫描电子显微镜(SEM)对支撑剂破碎前后的界面组织和表面形貌进行了分析,分析了支撑剂的破碎机理。研究得到以下结论:(1)基于颗粒在斜面上的滚落原理,设计出一款支撑剂颗粒圆整度分选装置,深入分析了分选时的颗粒滚落运动学。通过调节装置的缝隙宽度和斜面倾角,探究了装置的最佳结构参数。料仓缝隙宽度设置为2mm,料仓高度设置为20mm时,支撑剂颗粒落入斜面的初时状态最佳,斜面倾斜角为16°、斜面缝隙宽度为2mm时,收集到的支撑剂颗粒圆整度数值最高,分选后比试验前提高了15%。(2)研究了支撑剂颗粒圆整度与破碎率的关系,当支撑剂圆整度为0.770时,破碎率为6.88%,随着圆整度数值的升高,当圆整度为0.880时,破碎率降到了5.11%。支撑剂颗粒圆整度越大,破碎率越低,支撑剂抗破碎能力越好。(3)擦洗试验能够有效除去石英砂中铁质杂质,焙烧-水淬和磁选试验能够除去石英砂中Al、K和Fe的杂质化合物,浮选试验能够除去去长石、岩屑等低强度杂质矿物。通过实验确定的最佳焙烧的最佳温度、磁选条件、溶液p H含量,支撑剂中Si O的含量由76.5%提高到83%,破碎率进一步降低。(4)支撑剂粒径对破碎率有较大影响,石英质支撑剂粒径越大,破碎率越高,抗破碎能力越低。通过建立抗破碎能力方程,揭示了在试验条件下,闭合应力-粒径-破碎率之间的规律。

关键词：石英质压裂支撑剂抗破碎能力圆整度粒径杂质