铝酸钙水泥添加量对压裂支撑剂的影响

张梦真 陆昕昱 尹 蕊 张国强 郭利朋

1）河南建筑材料研究设计院有限责任公司 河南郑州450002

2）中国中化集团有限公司创新与战略发展部 北京100031

3）洛阳赛罗帕陶瓷科技有限公司 河南洛阳471133

水力压裂技术是目前石油天然气工业普遍采用的油气井增产技术［1-3］，压裂支撑剂则是该技术的关键基础材料之一。目前，烧结型陶粒压裂支撑剂几乎都是以高铝矾土为主要原料制成的。随着优质铝矾土资源的日益减少，须更多地采用中低品位铝矾土甚至一些工业固废，这会影响陶粒支撑剂的性能。为了保证支撑剂产品的性能，研究了添加软锰矿、白云石、铬铁矿、方解石、氟化钙、氧化锆、氧化铁等对压裂支撑剂性能的影响［4-9］，但尚未见到以铝酸钙水泥作为压裂支撑剂添加剂的研究报道。鉴于此，研究了添加铝酸钙水泥（CA50）对压裂支撑剂性能、物相组成和显微结构的影响。

1 试验

1.1 原料

试验采用的主要原料为细度为325目（≤0.045 mm）的二级铝矾土和某企业产出的陶粒支撑剂废品细粉，以及铝酸钙水泥（CA50）。它们的化学组成见表1，其中陶粒支撑剂废品料粉中还含有1.58%（w）MnO2。

1.2 试样制备

按表2配料，倒入小型糖衣造粒机中，混合20 min后，均匀喷洒雾状水，使粉料逐渐团聚成粒。待粉料全部团聚成粒后，再维持造粒机旋转约30 min，以使试样颗粒更加密实且表面光洁。取出支撑剂颗粒，筛出0.35～0.42 mm（20～40目）的支撑剂颗粒作为试验样品。先在实验室自然环境中干燥2～3 h，再放至烘箱中干燥至含水率≤2%（w），然后置于厢式电炉中，升温至1 300℃保温1 h烧成，随炉冷却至常温后取出。……