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低密度高强度覆膜陶粒支撑剂的制备与性能研究

邓浩 , 公衍生 , 罗文君 , 严春杰

硅酸盐通报

以工业废料粉煤灰为主要原料,以MnO2和钾长石作为助熔剂,采用传统造粒方法和高温烧结技术,结合树脂覆膜的方法,制备了低密度高强度的树脂覆膜陶粒支撑剂.研究了MnO2的加入量、烧结温度、保温时间对陶粒支撑剂性能的影响规律,利用X射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)对陶粒支撑剂中主要晶相和显微结构进行了分析.研究结果表明:当加入2wt%的MnO2时,显著降低了支撑剂的烧成温度,促进烧结提高了致密度.通过树脂覆膜大幅提高了支撑剂的性能,覆膜后,其52 MPa破碎率最多下降了87.3%,视密度也显著下降.

关键词: 陶粒支撑剂 , 粉煤灰 , 低密度 , 覆膜

陶粒压裂支撑剂研究现状及新进展

周少鹏 , 田玉明 , 陈战考 , 王凯悦 , 李占刚 , 柴跃生

硅酸盐通报

压裂支撑剂是石油、天然气工业水力压裂过程中,随压裂液一起泵入到地层裂缝中起支撑裂缝、增大油气导流率的专用材料.陶粒压裂支撑剂与石英砂、树脂包砂相比具有破碎率低、耐腐蚀、导流能力好且性价比高的特点,已经被越来越多的油田所采用.目前陶粒支撑剂生产工艺已相当成熟,在压裂作业中取得了良好的效果,但也存在密度偏高、回流严重等问题.文章简要介绍了陶粒压裂支撑剂,总结了目前陶粒压裂支撑剂存在的问题和最近几年国内外陶粒压裂支撑剂的研究进展,重点介绍了标记型、核-壳结构型及选择性支撑剂等几种新型陶粒压裂支撑剂,最后探讨了陶粒压裂支撑剂发展前景及方向.

关键词: 陶粒支撑剂 , 低密度 , 回流 , 页岩气

一种低密度陶粒压裂支撑剂的制备及性能研究

刘爱平 , 田玉明 , 赵鹏飞 , 孔祥辰 , 柴跃生 , 李占刚

硅酸盐通报

本文以三级铝矾土和砂土为主要原料,在1440~1520℃高温下,制备了性能优良的低密度陶粒支撑剂,研究了烧结温度对其物相形貌、物理性能的影响.其结果表明:烧成温度在1500℃时,制备的试样主要物相为莫来石和石英,体密度为1.35 g/cm3,视密度为2.78 g/cm3,35 MPa闭合压力下的破碎率为9.47%.符合国标,适合闭合压力高于浅井油气井的应用.

关键词: 陶粒支撑剂 , 低密度 , 物相 , 破碎率

烧结温度对煤层气井用陶粒支撑剂的影响研究

王田惠 , 田玉明 , 周毅 , 柴跃生 , 李占刚 , 白频波

硅酸盐通报

本文以阳泉铝矾土和煤矸石为原料,长石为烧结助剂,制备了适用于煤层气水力压裂开采的陶粒支撑剂.利用SEM和XRD,表征了不同温度下烧结的陶粒支撑剂的显微结构及物相组成;研究了烧结温度对陶粒支撑剂材料的抗破碎率、密度的影响.结果表明:样品结晶相为莫来石,刚玉和方石英,并随着温度升高,莫来石相含量逐渐增多,且结晶度也越来越好,在1450℃时,二次莫来石仍未转化完成;随着烧结温度的升高,样品密度与呈先上升后下降的趋势,破碎率呈现先降低后升高的趋势.1300℃烧结下的样品性能最好,体积密度为1.40 g/cm3,35 MPa下破碎率为7.06%.

关键词: 陶粒支撑剂 , 铝矾土 , 煤层气 , 烧结温度

利用焦宝石和钾长石制备低密高强陶粒支撑剂的研究

冯伟乐 , 田玉明 , 白频波 , 王凯悦 , 李占刚 , 柴跃生

人工晶体学报

以焦宝石和钾长石为原料,在1380 ~1480℃下烧结制备了低密高强陶粒支撑剂,研究了烧结温度对支撑剂性能的影响.结果表明:1420℃烧结制备的20/40陶粒支撑剂性能最佳,其体积密度为1.56 g/cm3,视密度为2.72g/cm3,在52 MPa闭合压力下的破碎率为6.32%.在烧结过程中,钾长石软化分解生成的长石玻璃相降低了支撑剂的烧结温度,同时玻璃相的生成有利于Al2O3和SiO2的相互扩散,促进了莫来石相的形成与生长.另外,长石玻璃相填充于坯体的莫来石相之间,使得支撑剂较致密,从而提高了支撑剂的力学性能和化学稳定性.

关键词: 焦宝石 , 烧结温度 , 低密高强 , 陶粒支撑剂

锰矿粉掺量对莫来石-刚玉质陶粒支撑剂结构及性能的影响

田玉明 , 马晓霞 , 周毅 , 柴跃生 , 李占刚

人工晶体学报

以阳泉产三级铝矾土与粘土为原料,锰矿粉为烧结助剂,于1420℃下制备了莫来石-刚玉质陶粒支撑剂,讨论了锰矿粉含量对支撑剂样品结构及性能的影响.结果表明:随锰矿粉掺量的增加,支撑剂样品的主晶相莫来石颗粒形状由针状变为柱状,晶粒尺寸逐渐变大,并且刚玉相衍射峰强度增加;当锰矿粉掺量为4wt%时,试样的性能最佳:视密度2.998 g/cm3,体积密度1.62 g/cm3以及52 MPa闭合压力下的破碎率8.13%.

关键词: 陶粒支撑剂 , 莫来石 , 刚玉 , 显微结构 , 锰矿粉

钙长石对刚玉-莫来石质陶粒支撑剂结构及性能的影响

马海强 , 田玉明 , 力国民 , 王凯悦 , 周毅 , 白频波

人工晶体学报

以二级铝矾土为主要原料,通过添加不同含量的长石在1350 ℃烧结温度下制备了高强度的刚玉-莫来石质陶粒支撑剂.通过X射线衍射(XRD)和扫描电子显微分析(SEM)对陶粒的物相组成及显微形貌进行表征.结果表明,所制备陶粒支撑剂的物相成组为刚玉和莫来石,而且发现随着长石添加量的逐步增加,可以明显促进莫来石的形核过程,并抑制其进一步长大.当长石添加量为8wt%时,所制备的陶粒支撑剂体积密度为1.72 g/cm3,在52 MPa闭合压力下的破碎率为3.2%,酸溶度为5.0%,满足油气开采行业的要求.

关键词: 陶粒支撑剂 , 长石 , 烧结温度 , 形核

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