第一節(jié) 產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
目前，我國高強度石油壓裂支撐劑技術(shù)以攀鋼為代表，其產(chǎn)品已達(dá)世界先進(jìn)水平。
攀鋼經(jīng)過2年多科技攻關(guān)，利用廢棄高爐渣自主研發(fā)建成的高鈦石油壓裂支撐劑生產(chǎn)線順利實現(xiàn)達(dá)產(chǎn)目標(biāo)，月產(chǎn)量836噸，創(chuàng)該生產(chǎn)線投產(chǎn)以來的最高記錄，具備年產(chǎn)1萬噸高鈦石油壓裂支撐劑生產(chǎn)能力；產(chǎn)品質(zhì)量經(jīng)美國權(quán)威機(jī)構(gòu)檢測，達(dá)到世界先進(jìn)水平。目前，該產(chǎn)品已在中石油等企業(yè)廣泛應(yīng)用，并遠(yuǎn)銷俄羅斯、哈薩克斯坦、阿塞拜疆等國家，標(biāo)志著攀鋼堅持自主創(chuàng)新，走循環(huán)經(jīng)濟(jì)道路，開發(fā)利用二次資源取得重大進(jìn)展。
石油壓裂支撐劑是石油、天然氣低滲透油氣井開采壓裂施工的關(guān)鍵材料，能有效提高油氣產(chǎn)量和延長油井壽命，國際國內(nèi)市場需求日益旺盛。為實現(xiàn)攀鋼高爐渣向再生資源的根本性轉(zhuǎn)變，攀鋼抓住市場機(jī)遇，于2003年底建成設(shè)計產(chǎn)能1萬噸的高鈦石油壓裂支撐劑生產(chǎn)線，并堅持依靠科技創(chuàng)新和技術(shù)進(jìn)步開展達(dá)產(chǎn)達(dá)效攻關(guān)。攀鋼生產(chǎn)的高鈦石油壓裂支撐劑經(jīng)中國石油勘探 研究 院廊坊分院支撐評價實驗室檢測，各項性能指標(biāo)完全達(dá)到SY／T5108標(biāo)準(zhǔn)。世界權(quán)威支撐劑檢測機(jī)構(gòu)——美國STIM—LAB實驗室對該產(chǎn)品進(jìn)行API標(biāo)準(zhǔn) 分析 檢驗后，認(rèn)為產(chǎn)品質(zhì)量可與美國Carbo公司產(chǎn)品媲美，其中高密度、高強度產(chǎn)品已達(dá)到世界先進(jìn)水平。
第二節(jié) 產(chǎn)品工藝特點或流程
1、原材料
主料主要采用鋁釩土礦，輔料則為白云石、磷鐵礦、錳粉、膨潤土等輔料配合使用。
2、爐料配比設(shè)計
選取的配料要簡單，為滿足融體粘度、熔融溫度、易結(jié)晶、收縮小等要求，本支撐劑采用MgO－A12O3－SiO2系統(tǒng)，以能最終析出α－剛玉晶相為原則，成份點選擇在接近α－剛玉的化學(xué)成份上，因此主要原料的化學(xué)組成應(yīng)控制。
采用不同的主料與輔料比例對本支撐劑的性能起決定作用。燒結(jié)輔料通常占總混合物料重量的30%左右，輔料與主料的最佳配比范圍由不同的工藝條件決定。燒結(jié)出的支撐劑應(yīng)有以下要求：
1）支撐劑應(yīng)具有較高的強度及較低破碎率。
2）支撐劑應(yīng)具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性，尤其耐酸腐蝕。
3）支撐劑的原料應(yīng)具有較好的燒結(jié)性能，能在較低的溫度下進(jìn)行燒結(jié)。
4）盡量減小支撐劑的脆性。
3、成球工藝
本實驗采用了特殊的成球工藝，工藝過程為：將混合物料加入到粉碎裝置中，粉碎到一定的粒度，再放入到混合裝置中，攪動磨成更細(xì)的粉末，形成平均顆粒直徑<15μm的均勻干粉。加入足量的水,并攪拌混合物，將其打成濕粉，睏料10h，做成球濕粉，并投入成球機(jī)中，間歇噴入水霧，當(dāng)母球出現(xiàn)時，間歇、交替加入干粉和水霧，嚴(yán)格控制干粉和水霧的加入量與時間，使母球逐漸達(dá)到規(guī)定的尺寸。做好的球粒在100－300℃溫度下烘干，直到球粒中水份含量＜3%，最好＜1%．最佳烘干溫度175－275℃，烘干時間30－60min。
4、結(jié)晶、退火工藝
結(jié)晶及退火過程在隧道窯中進(jìn)行。分選達(dá)到圓度要求的球粒，在常溫下放入隧道窯中進(jìn)行燒結(jié)。在燒結(jié)的過程中要嚴(yán)格控制燒結(jié)的時間和溫度，燒結(jié)溫度控制在1360℃，燒結(jié)時間為2h.退火采取隨爐自然冷卻的方法。
5、支撐劑理化性能
1）物相組成
在偏光顯微鏡下可觀察到α－剛玉微晶相占55.5%－82.5%，17.5%－45%為殘余玻璃相。
2）粒度組成，球度和圓度
95%以上的支撐劑顆粒，粒度范圍為0.45-0.9mm，其中0.45-0.75mm約占4%左右，0.75-0.85mm約占8%左右，0.9mm約占83%左右，符合支撐劑所要求的粒度指標(biāo)。96%以上的球粒，圓度和球度為0.9，符合美國石油協(xié)會APIR-60球度及圓度的推薦標(biāo)準(zhǔn)。
3）破碎率
根據(jù)APIR－60推薦的試驗方法，進(jìn)行10次支撐劑破碎試驗，經(jīng)檢測，平均破碎率為4.1%，優(yōu)于APIR－60的推薦標(biāo)準(zhǔn)值10%．
4）化學(xué)穩(wěn)定性
支撐劑的化學(xué)穩(wěn)定性主要以耐酸性來評價，本支撐劑在酸中的溶解度為4.54%，優(yōu)于APIR－60的推薦標(biāo)準(zhǔn)值5.5%．
第三節(jié) 國內(nèi)外技術(shù)未來發(fā)展趨勢 分析
壓裂增產(chǎn)技術(shù)是低滲透油氣藏重要的增產(chǎn)措施，但壓裂作業(yè)的高成本和地層傷害等問題亟待解決。近年來國外各大服務(wù)公司經(jīng)過不斷開發(fā)和 研究 推出了許多壓裂新工藝和新材料，大幅度降低了低滲透油氣藏的開發(fā)成本，提高了產(chǎn)量和最終采收率。
在壓裂工藝方面，連續(xù)管壓裂技術(shù)實現(xiàn)了一次起下作業(yè)壓裂多層和選擇性壓裂產(chǎn)層，可以大幅度提高油氣產(chǎn)量，并縮短作業(yè)時間，降低作業(yè)成本，成為低滲油氣藏壓裂技術(shù)的重要發(fā)展方向。斯倫貝謝公司和貝克休斯公司分別推出了各自的連續(xù)管壓裂技術(shù)，其中斯倫貝謝在科羅拉多氣田應(yīng)用連續(xù)管進(jìn)行壓裂作業(yè)不僅延長了氣田壽命，而且將氣田產(chǎn)量從31萬立方米提高到60萬立方米；貝克休斯公司在得克薩斯進(jìn)行壓裂作業(yè)，產(chǎn)量從預(yù)期的1萬立方米提高到3萬立方米，作業(yè)時間比以前的方法減少了23天。
在壓裂材料方面，斯倫貝謝公司新推出了無聚合物CO2壓裂液和光纖輔助壓裂技術(shù)。無聚合物CO2壓裂液可在23/8英寸油管中應(yīng)用，只含一種添加劑，適用溫度高達(dá)93℃，可在枯竭或低壓儲層應(yīng)用，可用連續(xù)管作業(yè)，具有優(yōu)良的減阻性能和低摩擦力；光纖輔助壓裂技術(shù)通過含有壓裂液的光纖網(wǎng)絡(luò)提供機(jī)械的方法運送、懸浮和置放支撐劑，可使支撐劑均勻地分散，有效避免支撐劑的返排和沉淀。BJ公司推出了一系列可變形支撐劑和高強度超低密度支撐劑，可變形支撐劑當(dāng)裂縫閉合時能鎖住通道，防止返排，滲透性和導(dǎo)流性均優(yōu)于以前的支撐劑；高強度超低密度支撐劑系列特點是比重很小，采用無聚配方，在某些井中應(yīng)用產(chǎn)量提高了7倍之多。
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