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压裂石英砂的性能指标

来源:www.gzrskcp.com         发布时间:2020-05-06 返回列表

  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。我国压裂用石英砂主要产于甘肃兰州、湖北蒲圻、江西永修、湖南岳阳、山东荣城、吉林农安、福建福州、河北承德、新疆和丰等地。

  石英砂中的主要矿物成分SiO2的含量高低与其粒度密切相关,通常粒度越大,SiO2含量越高。在中国,作为支撑用的石英砂中,SiO2含量通常在80%左右,并且砂中会含有少量长石、燧石及其它喷出岩及变质岩等岩屑。国外使用的优质石英砂中石英含量高达98%以上。

  但因为使用用途的不同,压裂石英砂其实并不怎么看重二氧化硅的含量。在石油行业,对好的压裂砂自有另一套评判的标准。如果你的压裂砂能做到以下5点,那么恭喜,你和你的压裂砂会受到石油人的热烈欢迎。

  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。在不熟悉的人看来,圆度的概念有点抽象,其实简单来讲圆度可以理解为“圆润度”,颗粒棱角越多越尖锐则圆度越差;反之棱角圆滑,圆度就好。天然石英砂的球度与圆度应不低于0.6。实际检测中,用支撑剂球度、圆度图版进行支撑剂球度与圆度的测试,见下图。

  圆度与球度指标
在被测试的支撑剂样品中任意取出20粒~30粒支撑剂,放在实体显微镜下观察,或拍下显微照片,根据图版确定每粒支撑剂的球度,计算出这批支撑剂样品的平均球度、圆度。

 

  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。各种粒径规格支撑剂允许的酸溶解度值见表1。值得注意的是,石英砂和陶粒支撑剂的酸溶解度指标相同。

 

  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,见下图。

 

  其适用的粒径规格、规定闭合压力与破碎率指标见表2。

 

  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。支撑剂的视密度为单位颗粒体积的支撑剂质量(单位g/cm3)。

  其与体积密度的区别为,计算视密度时的体积不包括颗粒之间的空隙体积。影响支撑剂视密度的主要因素为样品物相成分、结构与气孔率。对于不同密度的压裂支撑剂,采用的测试指标不同。总结来讲,对压裂用石英砂,有如下要求:粒径均匀,密度小;强度大,破碎率小;圆度和球度高;杂质含量少;来源广,价廉。

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