久久亚洲精品无码aⅴ大香,97se亚洲精品一区,韩国最新爱情电影,漂亮老师做爰6,国产强伦姧人妻毛片

在(zai)石油(you)和(he)天然气(qi)开(kai)(kai)采(cai)领域，陶(tao)粒(li)支撑剂是(shi)开(kai)(kai)采(cai)压裂(lie)施工(gong)的(de)关键材(cai)(cai)料，将其(qi)填充到岩层裂(lie)隙中，进行高闭合压裂(lie)处(chu)理(li)，进一步(bu)提高油(you)气(qi)开(kai)(kai)采(cai)率。虽然陶(tao)粒(li)支撑剂在(zai)陶(tao)瓷(ci)材(cai)(cai)料应用领域是(shi)一个很小众的(de)细分行业(ye)，但产(chan)(chan)品做专、做精成为了业(ye)内共识，例如圣戈班公(gong)司，持续深耕陶(tao)粒(li)支撑剂领域，根据市(shi)场(chang)需求，过去(qu)70余(yu)年里不断完善和(he)丰(feng)富产(chan)(chan)品供应，在(zai)细分行业(ye)处(chu)于领先(xian)地(di)位。

图1圣戈班陶粒支撑剂系列产品

随(sui)着材料(liao)(liao)(liao)制(zhi)(zhi)备技(ji)术的不(bu)断发展(zhan)，目前采用低(di)铝质原(yuan)料(liao)(liao)(liao)如低(di)品位铝矾土和硅铝质固体废弃物制(zhi)(zhi)备陶(tao)粒支撑剂已经(jing)成为行业的发展(zhan)趋势。下(xia)面小编结合不(bu)同原(yuan)料(liao)(liao)(liao)制(zhi)(zhi)备陶(tao)粒支撑剂的工(gong)艺方(fang)(fang)法、增(zeng)强方(fang)(fang)式进(jin)行介绍(shao)。

一、什么是陶粒支撑剂

陶粒(li)(li)支撑剂是以铝矾(fan)土(tu)为原料，通过粉体造(zao)粒(li)(li)，烧(shao)结而成(cheng)的(de)球(qiu)状颗粒(li)(li)，在(zai)石油天(tian)然(ran)气(qi)行业压裂作业中(zhong)得(de)到(dao)广泛应(ying)用。相比(bi)于天(tian)然(ran)石英(ying)砂，陶粒(li)(li)支撑剂具有高(gao)强度(du)、低成(cheng)本、良好的(de)化(hua)学稳定性(xing)等(deng)优(you)点，更容(rong)易支撑裂缝、增大(da)导流率，实现增产(chan)的(de)目标。

图2压裂作业流程

1.陶粒支撑剂原料

目(mu)前，随着高品(pin)位铝(lv)矾土(tu)资源日(ri)渐枯竭，低(di)铝(lv)质原(yuan)(yuan)料成(cheng)为制备陶粒支(zhi)撑剂(ji)的主要原(yuan)(yuan)料，目(mu)前主要包括(kuo)低(di)品(pin)位铝(lv)矾土(tu)、硅铝(lv)质固体废(fei)弃物。

（1）低品位铝矾(fan)土基陶粒(li)支撑剂(ji)

为实现陶粒支撑(cheng)剂低(di)密度、高(gao)强度、低(di)成本的指标，国内外研(yan)究者(zhe)主要从原料方(fang)面作为突破点(dian)，采用Al₂O₃含量(liang)更(geng)低(di)的低(di)品(pin)位铝矾土(tu)作为(wei)低(di)密度、高(gao)强度陶粒支撑剂(ji)的制备原料。

图3低品位铝(lv)矾土(tu)基陶粒支撑剂(ji)SEM

例如(ru)西南石(shi)油(you)大(da)学赵金洲团(tuan)队以Al₂O₃含量为(wei)56%的(de)低品位铝矾土为(wei)原料(liao)，制备出视密度(du)为(wei)2.97g/cm³、69MPa下破碎率(lv)小于7%的高性能陶粒支撑剂，并且(qie)在后期进一(yi)步(bu)优化工艺(yi)，成功利用Al₂O₃含量为49%的铝矾(fan)土原料制备出52MPa下(xia)破碎(sui)率(lv)为3.22%的陶粒支撑(cheng)剂。

目前利用低品位(wei)铝矾(fan)土制备的陶粒(li)支(zhi)撑剂物(wu)化性能见(jian)下表(biao)。可(ke)见(jian)利用低品位(wei)铝矾(fan)土制备的陶粒(li)支(zhi)撑剂，其密度低于传统(tong)陶粒(li)支(zhi)撑剂，强度满(man)足(zu)石油天然气行业标(biao)准要(yao)求(qiu)，契合我国资源循环发展战(zhan)略。

表1低(di)品(pin)位铝(lv)矾土制备的陶(tao)粒支撑(cheng)剂(ji)

（2）硅铝质固体废弃物基陶粒支撑剂(ji)

利用硅铝(lv)质固体废(fei)弃(qi)物制备陶(tao)(tao)粒(li)支(zhi)撑剂成为变废(fei)为宝的(de)一(yi)种新(xin)手段。目(mu)前，以粉煤(mei)灰(hui)、赤泥、陶(tao)(tao)瓷(ci)辊(gun)棒等固体废(fei)弃(qi)物制备陶(tao)(tao)粒(li)支(zhi)撑剂，部(bu)分具有优(you)异性能的(de)产品已(yi)投入工业化生产。具体制备工艺如(ru)下：

2.陶粒支撑剂分类

目前，国际上(shang)对支(zhi)撑剂的划分(fen)标准(zhun)有很多种，包括颗粒(li)强度(du)、尺寸大小(xiao)、密度(du)等。以密度(du)作为划分(fen)标准(zhun)具体(ti)如下：

表1陶(tao)粒支撑剂密(mi)度分类

低密(mi)(mi)度及超(chao)低密(mi)(mi)度、高强(qiang)度陶(tao)粒支(zhi)(zhi)撑(cheng)剂(ji)是未来陶(tao)粒支(zhi)(zhi)撑(cheng)剂(ji)行业(ye)的发展趋势(shi)。实现陶(tao)粒支(zhi)(zhi)撑(cheng)剂(ji)的低密(mi)(mi)度化，甚至超(chao)低密(mi)(mi)度化，可以解决支(zhi)(zhi)撑(cheng)剂(ji)在水力压(ya)裂过程中出现的聚沉现象，减少(shao)了高黏度压(ya)裂液的使用(yong)。

二、陶粒支撑剂增强方式有哪些

目前(qian)，陶(tao)粒(li)支撑剂增(zeng)强方式的研究主要集中在对陶(tao)粒(li)支撑剂进行表面改(gai)性(xing)增(zeng)强和添加(jia)剂增(zeng)强，具体分为为覆(fu)膜增(zeng)强、液(ye)相助熔增(zeng)强和畸化晶格增(zeng)强。

1.覆膜增强

覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)陶粒支撑(cheng)(cheng)剂(ji)(ji)最显著的(de)特点是超(chao)低(di)密(mi)度、超(chao)高强(qiang)度、疏水亲油。覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)陶粒支撑(cheng)(cheng)剂(ji)(ji)由陶粒支撑(cheng)(cheng)剂(ji)(ji)和一层(ceng)(ceng)(ceng)或多层(ceng)(ceng)(ceng)聚合(he)物(wu)包(bao)覆(fu)(fu)材料(liao)组成(cheng)。目(mu)前(qian)常用的(de)包(bao)覆(fu)(fu)材料(liao)环氧树(shu)脂、呋喃树(shu)脂、聚酯等。按照覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)增(zeng)(zeng)强(qiang)的(de)方(fang)式，目(mu)前(qian)主(zhu)(zhu)要分为(wei)预固化覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)增(zeng)(zeng)强(qiang)和可固化覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)增(zeng)(zeng)强(qiang)，这两(liang)种覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)方(fang)式的(de)差别主(zhu)(zhu)要在于涂层(ceng)(ceng)(ceng)发生固化反(fan)应(ying)的(de)阶段，预固化覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)在陶粒支撑(cheng)(cheng)剂(ji)(ji)注入地(di)(di)层(ceng)(ceng)(ceng)前(qian)已经完成(cheng)固化反(fan)应(ying)，而可固化覆(fu)(fu)膜(mo)(mo)陶粒支撑(cheng)(cheng)剂(ji)(ji)固化反(fan)应(ying)发生在地(di)(di)层(ceng)(ceng)(ceng)当中。

例如：3M公(gong)司设计了一种结构(gou)巧妙的覆膜陶(tao)粒支(zhi)撑剂，通过特殊工(gong)艺使陶(tao)粒支(zhi)撑剂中(zhong)产生(sheng)一种中(zhong)空的结构(gou)或者玻璃气(qi)泡(pao)，之后利用树(shu)脂将气(qi)泡(pao)相互黏结在一起(qi)，以(yi)此实现了支(zhi)撑剂的低密度、高强度。

图4具有中控结构(gou)的覆膜陶粒支撑剂(ji)SEM

由(you)于(yu)聚合(he)物涂层固(gu)化后也存在脆(cui)、软、化学稳(wen)定性差等问(wen)题(ti)，为克服上(shang)述问(wen)题(ti)，研(yan)究者在聚合(he)物中(zhong)加入(ru)SiO₂、碳纳(na)(na)米管、石墨烯、氮化硼等纳(na)(na)米粉体(ti)，利用纳(na)(na)米粉体(ti)自身具(ju)有优(you)异的力学(xue)性(xing)能(neng)和热学(xue)性(xing)能(neng)，能(neng)够(gou)增强聚合(he)物(wu)涂层和支(zhi)撑(cheng)剂之间的交(jiao)联作用，这可能是未来覆膜增强陶粒支撑剂改善性能的一个发展方向。

2.液相助熔增强

陶粒(li)支(zhi)撑剂主(zhu)(zhu)要由铝(lv)硅(gui)质原料制备而成，主(zhu)(zhu)要化(hua)学(xue)组成为Al₂O₃、SiO₂和其他氧化物。Al₂O₃的堆(dui)积方(fang)式(shi)为六方(fang)密堆(dui)积，在高温下主(zhu)要(yao)以三方(fang)晶(jing)系的α-Al₂O₃形式存(cun)在(zai)。为了提高陶粒(li)支(zhi)撑(cheng)剂(ji)中的(de)液相生成量(liang)，最直接的(de)方法是在(zai)支(zhi)撑(cheng)剂(ji)原料(liao)中加入适量(liang)的(de)助熔剂(ji)。

目前，使用较(jiao)多的助(zhu)熔剂(ji)为(wei)碱土金(jin)属氧化物。以CaO为(wei)例，CaO与原(yuan)料中的铝硅(gui)成分在烧结过程中会形成Al₂O₃-SiO₂-CaO三元(yuan)体(ti)系，在900℃下形成钙长石低(di)熔点相(xiang)。适量的液相(xiang)填充造粒过程中产生的孔(kong)隙，有效提高(gao)了支撑剂耐压强度(du)。

图5Al₂O₃-SiO₂-CaO三元体(ti)系陶粒支(zhi)撑剂SEM

3.畸化晶格增强

畸化(hua)晶格(ge)增强是指(zhi)晶格(ge)畸化(hua)剂与Al₂O₃晶体发生固溶(rong)反应并(bing)最终形成固溶(rong)体，降低了系统(tong)反应所(suo)需活化(hua)能，促进了刚(gang)玉、莫来石(shi)晶体的形成，从而提(ti)高材料的强度。此外，部分晶格畸(ji)化(hua)剂离子会分布在Al₂O₃晶(jing)体的(de)位(wei)错(cuo)中，并牢牢钉扎住位(wei)错(cuo)，防止新(xin)缺(que)陷的(de)产生。因此，晶(jing)格(ge)畸化剂在提(ti)高陶(tao)粒支撑剂强度(du)方面被(bei)大(da)量(liang)使用。

目前陶粒支撑剂(ji)中常用(yong)的晶格畸化剂(ji)主要有：MnO₂、Fe₂O₃、Cr₂O₃。

（1）MnO₂

陶粒支撑(cheng)剂在MnO₂的作用下(xia)于1240℃和1300℃生成(cheng)大量针(zhen)状(zhuang)莫(mo)来石，这是由于MnO₂中Mn⁴⁺代替(ti)Al₂O₃晶体(ti)中的Al³⁺产生的晶格畸(ji)变和(he)固溶强(qiang)化作用，提(ti)高了陶瓷基体的力学性能(neng)。由(you)此可见(jian)，MnO₂在促进莫来石晶体(ti)形成的同时，其(qi)中的Mn⁴⁺会(hui)发挥固溶强化机制，使(shi)材料的耐压强度(du)大幅度(du)提升。

图6陶粒支撑(cheng)剂(ji)在MnO₂作用下生成大量针(zhen)状莫(mo)来石相SEM

（2）Fe₂O₃

陶粒支撑剂中添加(jia)Fe₂O₃，Fe³⁺将参与玻(bo)璃相的形成，形成低(di)共熔点(dian)为1300~1350℃的Al₂O₃-SiO₂-TiO₂-Fe₂O₃体系，对于烧结温度较高的支(zhi)撑剂有明显助熔(rong)作(zuo)用。因此，Fe₂O₃在支(zhi)撑(cheng)剂中既(ji)能通过畸化晶格促进针棒状莫(mo)来石的形成来提高强(qiang)度，又能促进液(ye)相的形成，减(jian)少支(zhi)撑(cheng)剂中的孔隙。

（3）Cr₂O₃

陶粒支撑剂中添(tian)加适量的(de)Cr₂O₃能够(gou)起到细(xi)化晶(jing)粒、活化Al₂O₃晶格的(de)作用(yong)(yong)，对于提高材料的(de)力学性能具有十分(fen)显(xian)著的(de)作用(yong)(yong)，目前(qian)在(zai)陶瓷(ci)领域(yu)已经有大(da)量应用(yong)(yong)。有研究指出(chu)，渗(shen)入(ru)Cr₂O₃一方面(mian)可促进力学性能更好的铬(ge)刚玉相形(xing)成；另一方面(mian)，适量的Cr₂O₃掺杂(za)将畸化Al₂O₃晶体，有利于(yu)莫(mo)来石(shi)相的形成，并且随着Cr₂O₃固溶(rong)量的(de)增(zeng)加，材(cai)料(liao)的(de)致密程度(du)和强(qiang)度(du)也将得到提升(sheng)。

图(tu)7添加(jia)Cr₂O₃陶粒支撑剂SEM

三、陶粒支撑剂未来发展趋势在哪

目(mu)前(qian)，随着压裂技(ji)术的进步和材(cai)料制备技(ji)术的发展(zhan)(zhan)，未(wei)来陶粒支撑剂的主要发展(zhan)(zhan)方向(xiang)是以实(shi)现(xian)超低密(mi)度、超强(qiang)度的有效结合(he)，并向(xiang)多功能、高性(xing)能发展(zhan)(zhan)。

1.陶粒支撑剂添加剂选择方面：

技术路径主要以复合添加剂(ji)为主，例(li)如 CaO-MnO₂、CaO-Fe₂O₃等，具有液相(xiang)助熔(rong)和畸(ji)化晶格两种增(zeng)强(qiang)机(ji)制(zhi)。液相(xiang)助熔(rong)增(zeng)强(qiang)机(ji)制(zhi)对于(yu)提(ti)高低铝质(zhi)陶粒支撑(cheng)(cheng)剂强(qiang)度(du)十分必要，助熔(rong)剂的(de)存在使(shi)陶粒支撑(cheng)(cheng)剂在烧(shao)结过(guo)(guo)程(cheng)中产生适量的(de)液相(xiang)，能够有效填(tian)充气孔(kong)，减少(shao)制(zhi)备(bei)过(guo)(guo)程(cheng)和烧(shao)结过(guo)(guo)程(cheng)中产生的(de)孔(kong)隙对强(qiang)度(du)的(de)削弱作用，从而显著提(ti)高陶粒支撑(cheng)(cheng)剂的(de)致密性(xing)。

图8超(chao)低密度高强度陶(tao)粒支撑(cheng)剂

2.陶粒支撑剂性能增强方面：

技术路径以(yi)覆膜增(zeng)(zeng)强为主，例如通(tong)过纳(na)米(mi)填料改性的(de)树脂(zhi)涂层(ceng)能(neng)(neng)(neng)够增(zeng)(zeng)强涂层(ceng)本身的(de)力学性能(neng)(neng)(neng)以(yi)及涂层(ceng)和支撑剂之间的(de)交(jiao)联作用，使陶(tao)粒支撑剂能(neng)(neng)(neng)够在(zai)严酷条件下(xia)服役。

表3典(dian)型覆膜陶(tao)瓷支撑(cheng)剂(ji)性(xing)能对比

3.超低密度支撑剂量

可(ke)悬浮(fu)于(yu)清(qing)水，适(shi)应开采需求，但(dan)是其制备过(guo)程(cheng)较(jiao)为(wei)复杂。未来技术发展建议使用微胶囊(nang)技术、纳米(mi)技术、纳米(mi)粒子冲击(ji)等(deng)方法进行(xing)物理化(hua)学(xue)改性(xing)，对于(yu)结构改性(xing)，球形和轻角度(du)支(zhi)撑剂支(zhi)撑性(xing)能最优。

参考文献：

1.候风岗，《超低(di)密度(du)支撑剂在煤层(ceng)气井压裂中的应用》

2.韩小兵(bing)，《超低密度（ULW）支撑剂用改性聚苯(ben)乙烯（PS）微球的制备(bei)及(ji)性能研究》

3.张伟民，李宗田，李庆(qing)松，（高强(qiang)度低密度树脂覆(fu)膜陶(tao)粒研究》

4.郭宗艳(yan)，姚晓(xiao)，马雪，《多孔莫来石(shi)基低密度(du)高强度(du)支撑剂的制备及性能》

5.冯鑫, 郝建英, 左宏芳等(deng)，《烧(shao)结温度对(dui)添加锰(meng)粉的陶粒(li)支撑剂性能的影响》

6.马(ma)俊伟，吴(wu)国亮，张建强，《铝土(tu)矿废石制备超低密度陶粒(li)支撑剂的(de)试验研究》

昕玥