锰矿粉添加陶粒支撑剂的制备与物理性能研究

周 毅，冯 荣，黄燕平，徐兴堂，陈 前，杜丽丽

(太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024)



锰矿粉添加陶粒支撑剂的制备与物理性能研究

周 毅，冯 荣，黄燕平，徐兴堂，陈 前，杜丽丽

(太原科技大学材料科学与工程学院，太原 030024)

以阳泉III级铝矾土与木节土为主要原料，以锰矿粉作为添加剂，在1 500 ℃下常压烧结制备陶粒支撑剂。采用XRD、SEM对陶粒样品的物相组成与显微结构进行表征，测试了陶粒的视密度与破碎率。结果表明，陶粒支撑剂样品的主晶相为莫来石相，次晶相为刚玉相，锰粉添加量为4wt%的试样破碎率达到8.1%，显微形貌观察表明该成分的陶粒结构最致密。研究表明，以III级铝矾土与木节土为主要原料，锰粉添加量为4 wt%的陶粒支撑剂密度适中，抗破碎性能好，适用于非常规油气藏的水力压裂开采作业中。

陶粒支撑剂，锰矿粉，破碎率，视密度，显微结构

支撑剂是用于低渗透油气藏的水力压裂开采技术中的关键材料，在水力压裂过程中由压裂液携带并利用高压手段注入裂缝中，当压裂液不断延伸裂缝时将支撑剂堆积在裂缝中，形成具有高导流能力的裂缝带使得油气由裂缝深处流向井底[1-2]。早期压裂用支撑剂是天然石英砂，虽然具有易获得、价格低廉的优点，但其圆球度、抗破碎能力等性能较差。与天然石英砂相比，陶粒支撑剂具有圆球度高、破碎率低、便于压裂后期导流等优势[3]。目前制造高强度高性能陶粒支撑剂的原料还主要依赖高品位铝矾土[4-5]，如此发展下去将带来三大问题：第一，高品位铝矾土矿将会锐减；……