低密度支撑剂的研制及性能评价

发布时间：2017-07-19 23:17

  本文关键词：低密度支撑剂的研制及性能评价

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【摘要】：支撑剂是在油气田增产措施压裂工艺中使用的重要材料之一,作用为支撑压裂施工后形成的裂缝的两个壁面,从而提高流体通过地层的能力。目前主要使用的支撑剂的密度相对较高,对压裂液性能要求高,支撑剂的输运性能较差。支撑剂性能的优劣很大程度上影响着压裂的效果,所以研发性能优异的低密度支撑剂具有十分重要的意义。本文先介绍了目前国内外支撑剂的发展现状,进行了支撑剂的研发与性能评价。通过设计空心或多孔支撑剂的结构,优选材料及制备工艺,达到降低支撑剂密度的目的。空心支撑剂在烧结前包括两层材料,内部核心材料与外部球壳包裹材料。对支撑剂进行烧结时,内部核心材料发生分解反应产生气体,通过外部包裹材料排出,形成空心结构。通过此方法本文研究了两种类型支撑剂,一类为空心陶粒类低密度支撑剂,另一类为树脂类增强多孔低密度支撑剂。空心陶粒类支撑剂探索过程中,对内部成孔剂材料和外部包裹材料进行了优选,并组合造粒,烧结后测试相关性能,优选出内部成孔剂与外部球壳包裹材料。初步选出以尿素为内部成孔剂,以硅石为外部包裹材料组合的空心陶粒类低密度支撑剂,其视密度可以达到1.82g/cm3,在27.6MPa下的破碎率小于6.19%。为了获得性能更加优异的尿素/硅石空心低密度支撑剂,对其烧结工艺做进一步优化,对尿素进行热重分析获得尿素主要分解温度点,在尿素主要分解温度点保温更长时间后,其视密度可以达到1.69g/cm3在27.6MPa下的破碎率小于4.71%。并确定了尿素/硅石空心低密度支撑剂烧结工艺相关参数。树脂类多孔低密度支撑剂的研发过程：在树脂粉末中加入固化剂、成孔剂、增强剂等混合造粒,造粒成球后加热固化。通过成孔剂和增强剂的引入,树脂类增强多孔支撑剂视密度达到1.03g/cm3,可以悬浮于清水中,同时在27.6MPa下的破碎率仅为3.36%。最后对所研发两种支撑剂和其他三种常规低密度支撑剂进行了性能评价与对比,所研发两种支撑剂性能具有一定的优势。
【关键词】：低密度 支撑剂 空心 树脂
【学位授予单位】：西南石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE357.12
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第1章 绪论7-17
• 1.1 研究目的和意义7
• 1.2 支撑剂国内外研究现状7-14
• 1.2.1 石英砂支撑剂8
• 1.2.2 陶粒支撑剂8-11
• 1.2.3 改性类支撑剂11-13
• 1.2.4 其他类型支撑剂13-14
• 1.3 本文研究路线及思路14-15
• 1.4 本文主要的完成内容和创新点15-17
• 1.4.1 主要完成内容15-16
• 1.4.2 创新点16-17
• 第2章 空心陶粒类支撑剂的研制17-42
• 2.1 成孔剂材料选取17-18
• 2.2 球壳材料选取18-20
• 2.3 造粒粘结剂选取20-21
• 2.4 造粒方式的选取21-26
• 2.5 烧结方式的选取26
• 2.6 空心陶粒支撑剂初步制备测试及分析26-36
• 2.6.1 支撑剂小样制备流程27
• 2.6.2 原料粒度测试27-29
• 2.6.3 前驱体形态的显微镜下特征29-31
• 2.6.4 烧结后性能初步分析31-34
• 2.6.5 主体材料配方确定34-36
• 2.7 尿素/硅石空心陶粒支撑剂制备工艺优化36-40
• 2.7.1 成孔剂热解特性36-37
• 2.7.2 物相分析37
• 2.7.3 烧结温度参数优化37-40
• 2.8 本章小结40-42
• 第3章 树脂类低密度支撑剂的研制42-56
• 3.1 树脂类实心支撑剂的研发42-46
• 3.1.1 造粒粘结剂选取42
• 3.1.2 造粒方式选取42
• 3.1.3 树脂类实心低密度支撑剂的制备42-43
• 3.1.4 树脂类实心低密度支撑剂的初步性能评价43-46
• 3.2 树脂类空心(多孔)支撑剂的制备46-50
• 3.2.1 树脂类空心(多孔)支撑剂材料改进及制备46-47
• 3.2.2 树脂类空心(多孔)支撑剂的初步性能评价47-50
• 3.3 树脂类增强空心(多孔)支撑剂的制备50-54
• 3.3.1 树脂类增强空心(多孔)支撑剂材料改进及制备50-51
• 3.3.2 树脂类增强空心(多孔)支撑剂的初步性能评价51-54
• 3.4 本章小结54-56
• 第4章 不同类型支撑剂性能的评价与对比56-67
• 4.1 支撑剂常规物性评价56-60
• 4.1.1 圆球度56-57
• 4.1.2 浊度57-58
• 4.1.3 密度58-59
• 4.1.4 抗破碎率59-60
• 4.2 支撑剂导流能力性能评价60-65
• 4.2.1 水相导流能力测试60-65
• 4.2.2 水相导流能力测试结果分析65
• 4.3 本章小结65-67
• 第5章 结论与建议67-69
• 5.1 结论67
• 5.2 建议67-69
• 致谢69-70
• 参考文献70-74
• 攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果74

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本文编号：565294