掺锰超轻支撑剂的制备及性能研究

作者：范俊梅^*; 刘丹; 王显光; 石秉忠; 袁方利^*

来源：过程工程学报, 2020, 20(11): 1336-1343.

• 超轻支撑剂
• 锰掺杂
• 页岩气
• 清水压裂
• 沉降与运移规律

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。

• 单位
  北华航天工业学院; 北京服装学院; 中国科学院过程工程研究所; 多相复杂系统国家重点实验室