掺锰超轻支撑剂的制备及性能研究
发布时间:2021-11-12 15:15
在保证支撑剂高强度的条件下,尽可能降低支撑剂的视密度是页岩气清水压裂技术开发的关键。本工作以低品位铝矾土、微米SiO2为主原料,水玻璃、纳米SiO2、氧化锰为辅料,用等离子动态烧结和后期高温烧结法制备方法制备超轻支撑剂,探讨了不同氧化锰掺杂量和不同烧结时间对其物相成分、体积密度、视密度和承压69MPa下破碎率的影响。并基于经典PKN压裂模型模拟超轻支撑剂在裂缝中沉降与运移规律进行研究。结果表明,成功制备了视密度为1.639g/cm3,在69MPa下破碎率8.91%的超轻支撑剂,其最佳氧化锰掺杂量为7.5wt%,最佳烧结温度和烧结时间为950℃和2 h。超轻支撑剂比常规支撑剂在水平方向上运移了更长的距离,支撑剂在裂缝内部的分布也相对更均匀,可以满足中深油井的清水压裂要求。
【文章来源】:过程工程学报. 2020,20(11)北大核心CSCD
【文章页数】:8 页
【部分图文】:
超轻支撑剂制备工艺路线图
图2为烧结温度分别为850,950,1050℃下支撑剂的XRD谱。由图可知,生料在不同温度下烧结后,Mn2+均不同程度地替代主晶相中的Al3+形成固溶体。原因是Mn2+离子半径与Al3+离子半径相近,Mn2+易取代Al3+的晶格位置而形成固溶体[12]。随温度升高,Mn O的衍射强度逐渐减弱至部分衍射峰消失。但从高温烧结后的支撑剂外观上看,1050℃烧结的支撑剂颗粒黏结在一起,球形度和流动性较低。原因是生料在烧结时其表面出现液相,导致颗粒间相互黏结。而950℃下烧结的产品颗粒球形度和流动性较好,Mn2+也与主晶相形成固溶体,因此,950℃为最佳烧结温度。2.3 支撑剂性能表征
图4为氧化锰掺杂量为7.5wt%时,不同烧结时间下制备的超轻支撑剂的SEM-EDS图。由内插图的锰元素分布和含量变化可知,烧结时间为1 h时,锰元素含量为7.85wt%,Mn2+刚开始溶解在晶相中,但分散并不均匀;烧结时间为2 h时,锰元素含量为6.46wt%,Mn2+已溶解在晶相中,替代主晶相中的Al3+或填隙在晶格中形成固溶体;烧结时间为3 h时,锰元素含量为7.50wt%,此时部分锰元素由于富集重新生成氧化锰。3.2 支撑剂体积密度和视密度的研究
【参考文献】:
期刊论文
[1]中国石油非常规油气发展现状、挑战与关注问题[J]. 李国欣,朱如凯. 中国石油勘探. 2020(02)
[2]页岩气储层品质测井综合评价[J]. 钟光海,陈丽清,廖茂杰,王广耀,杨杨,高翔. 天然气工业. 2020(02)
[3]高铁铝土矿制备石油压裂支撑剂的造粒工艺研究[J]. 徐亚飞,许娜,李永刚,杨妮,和晓才,李怀仁,刘运连. 矿冶. 2016(06)
[4]页岩气开采压裂技术分析与思考[J]. 石晓闪,刘大安,崔振东,孙波,唐铁吾. 天然气勘探与开发. 2015(03)
[5]多孔莫来石基低密度高强度支撑剂的制备及性能[J]. 郭宗艳,姚晓,马雪. 石油钻探技术. 2013(02)
[6]一种低密度压裂液支撑剂的研究[J]. 李波,王永峰,胡育林,赵志超,邵卫,张爱民. 油田化学. 2011(04)
[7]低密度支撑剂可改善二叠纪盆地水力压裂的效果[J]. 任怀丰,揣丽梅,刘景基,张子忠,马颖洁. 国外油田工程. 2005(01)
[8]莫来石的低温合成与结构研究[J]. 刘从华,邓友全,黄佺,李强,高雄厚,谭争国. 高等学校化学学报. 2003(04)
[9]添加剂对氧化铝陶瓷的烧结和显微结构的影响[J]. 吴振东,叶建东. 兵器材料科学与工程. 2002(01)
[10]高性能细晶粒氧化铝陶瓷材料的制备与研究[J]. 彭晓峰,黄校先,张玉峰. 无机材料学报. 1998(03)
博士论文
[1]致密砂岩储层超临界二氧化碳压裂裂缝扩展研究[D]. 王迪.中国石油大学(北京) 2018
本文编号:3491171
【文章来源】:过程工程学报. 2020,20(11)北大核心CSCD
【文章页数】:8 页
【部分图文】:
超轻支撑剂制备工艺路线图
图2为烧结温度分别为850,950,1050℃下支撑剂的XRD谱。由图可知,生料在不同温度下烧结后,Mn2+均不同程度地替代主晶相中的Al3+形成固溶体。原因是Mn2+离子半径与Al3+离子半径相近,Mn2+易取代Al3+的晶格位置而形成固溶体[12]。随温度升高,Mn O的衍射强度逐渐减弱至部分衍射峰消失。但从高温烧结后的支撑剂外观上看,1050℃烧结的支撑剂颗粒黏结在一起,球形度和流动性较低。原因是生料在烧结时其表面出现液相,导致颗粒间相互黏结。而950℃下烧结的产品颗粒球形度和流动性较好,Mn2+也与主晶相形成固溶体,因此,950℃为最佳烧结温度。2.3 支撑剂性能表征
图4为氧化锰掺杂量为7.5wt%时,不同烧结时间下制备的超轻支撑剂的SEM-EDS图。由内插图的锰元素分布和含量变化可知,烧结时间为1 h时,锰元素含量为7.85wt%,Mn2+刚开始溶解在晶相中,但分散并不均匀;烧结时间为2 h时,锰元素含量为6.46wt%,Mn2+已溶解在晶相中,替代主晶相中的Al3+或填隙在晶格中形成固溶体;烧结时间为3 h时,锰元素含量为7.50wt%,此时部分锰元素由于富集重新生成氧化锰。3.2 支撑剂体积密度和视密度的研究
【参考文献】:
期刊论文
[1]中国石油非常规油气发展现状、挑战与关注问题[J]. 李国欣,朱如凯. 中国石油勘探. 2020(02)
[2]页岩气储层品质测井综合评价[J]. 钟光海,陈丽清,廖茂杰,王广耀,杨杨,高翔. 天然气工业. 2020(02)
[3]高铁铝土矿制备石油压裂支撑剂的造粒工艺研究[J]. 徐亚飞,许娜,李永刚,杨妮,和晓才,李怀仁,刘运连. 矿冶. 2016(06)
[4]页岩气开采压裂技术分析与思考[J]. 石晓闪,刘大安,崔振东,孙波,唐铁吾. 天然气勘探与开发. 2015(03)
[5]多孔莫来石基低密度高强度支撑剂的制备及性能[J]. 郭宗艳,姚晓,马雪. 石油钻探技术. 2013(02)
[6]一种低密度压裂液支撑剂的研究[J]. 李波,王永峰,胡育林,赵志超,邵卫,张爱民. 油田化学. 2011(04)
[7]低密度支撑剂可改善二叠纪盆地水力压裂的效果[J]. 任怀丰,揣丽梅,刘景基,张子忠,马颖洁. 国外油田工程. 2005(01)
[8]莫来石的低温合成与结构研究[J]. 刘从华,邓友全,黄佺,李强,高雄厚,谭争国. 高等学校化学学报. 2003(04)
[9]添加剂对氧化铝陶瓷的烧结和显微结构的影响[J]. 吴振东,叶建东. 兵器材料科学与工程. 2002(01)
[10]高性能细晶粒氧化铝陶瓷材料的制备与研究[J]. 彭晓峰,黄校先,张玉峰. 无机材料学报. 1998(03)
博士论文
[1]致密砂岩储层超临界二氧化碳压裂裂缝扩展研究[D]. 王迪.中国石油大学(北京) 2018
本文编号:3491171
本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/shiyounenyuanlunwen/3491171.html