石英砂是一种分布广、硬度大的天然的稳定性矿物,其主要化学成分为二氧化硅(SiO2)。石英砂多为石英砂岩经过水力冲刷、风化剥蚀等作用形成的颗粒,因此主产于河滩、沙漠、沿海地带。新疆拥有大量的矿产资源,石英砂分布广储量大。
在石油领域,压裂是指采油或采气过程中,利用水力作用,使油气层形成裂缝的一种方法,又称水力压裂。
水力压裂技术指的是在高压情况下,将压裂液泵入油井中,导致井底产生高压,当该压力足以压裂岩层时,地层就会生成裂缝并向前扩展出一定空间。为了使裂缝保持张开,在岩层压裂后需在裂缝中随压裂液填入支撑剂。输送完支撑剂后,降低压裂液粘性并使之回流,这样导流率高的裂缝就产生了。目前国内外使用的石油压裂支撑剂一般分为三类:石英砂、陶粒支撑剂和覆膜支撑剂。在北美页岩气压裂施工中,陶粒支撑剂的使用比例在逐渐降低。考虑压裂成本与经济效果,目前石英砂支撑剂在应用中占主导地位。
压裂石英砂的性能指标:
1.球度与圆度
球度,很好理解,指的是压裂支撑剂(即石英砂)接近球形的程度。
圆度在科普中国中的解释为工件的横截面接近理论圆的程度。
天然石英砂的球度与圆度应不低于0.6
2.酸溶解度
酸溶解度是指在规定的酸溶液及反应条件下,一定质量的支撑剂被酸溶解的质量与总支撑剂质量的百分比。
耐酸性是压裂支撑剂的重要指标,有良好耐酸性的支撑剂可以在酸性岩层中工作更长时间,并保持良好的导流能力。
3.浊度
支撑剂的浊度为在规定体积的蒸馏水中加入一定质量的支撑剂,经摇动并放置一定时间后液体的浑浊程度,单位是福氏浊度单位(FTU)。
浊度主要表征了支撑剂表面光洁度,体现其表面所沾微粒的多少与大小。按照规定,压裂用石英砂的浊度应不高于100FTU。
4..抗破碎能力
对一定量的石英砂支撑剂,在额定压力下进行承压测试所确定的破碎率,表征了支撑剂抗破碎能力。影响破碎率的主要因素是石英砂支撑剂圆度、球度、表面光洁度、显微结构等。
石英砂支撑剂的破碎率影响着裂缝导流能力。天然石英砂支撑剂的抗破碎能力测试应使用规定尺寸范围的破碎室。
5.体积密度与视密度
石英砂支撑剂的体积密度为单位堆积体积的支撑剂质量(单位g/cm3)反映支撑剂堆积体的整体密度。影响体积密度的主要因素为样品视密度、圆度、球度、表面光洁度等等。
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