中國(guó)粉體網(wǎng)訊  近期，油價(jià)上漲成了最熱門(mén)的話題。在油價(jià)上漲的前兩天，就有不少市民來(lái)到加油站加滿一箱油，有的加油站甚至出現(xiàn)了 “排長(zhǎng)龍”現(xiàn)象。油價(jià)為啥那么貴呢？

圖片來(lái)源：中國(guó)石化勝利油田

影響油價(jià)上漲的因素有很多，新冠疫情、俄烏戰(zhàn)爭(zhēng)、世界經(jīng)濟(jì)局勢(shì)……但最根本的原因是，石油是珍貴的不可再生資源，用一點(diǎn)少一點(diǎn)。眾所周知，汽油是從石油中提煉出來(lái)的，全球石油資源稀少，想要實(shí)現(xiàn)石油資源可持續(xù)發(fā)展，就要在石油開(kāi)采上多下功夫。石油支撐劑是提高石油開(kāi)采產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。

1 什么是石油支撐劑

由于某些地層儲(chǔ)層物性差、滲透率低，油田開(kāi)發(fā)不得不采用水力壓裂。水力壓裂是利用地面高壓泵組將壓裂液注入井中，在井底產(chǎn)生巨大壓力形成裂縫，支撐劑經(jīng)攜砂液輸送充填至裂縫中發(fā)揮支撐作用，裂縫沿著兩側(cè)漸漸延長(zhǎng)變寬，形成具有一定幾何形狀、尺寸的填砂裂縫，油氣通道暢通，油氣流出面積因此增大。所以在壓裂過(guò)程中，支撐劑是提高產(chǎn)能的關(guān)鍵因素，能夠有效地將油氣引入油氣井，大幅度提高導(dǎo)流能力并維持一定水平。

2 石油支撐劑的性能要求

①支撐劑要有足夠的抗壓強(qiáng)度和抗磨損能力，能耐受注入時(shí)的強(qiáng)大壓力和摩擦力， 并有效地支撐人工裂縫。

②支撐劑顆粒相對(duì)密度要低，便于泵入井下。

③支撐劑顆粒在溫度為200℃的條件下，與壓裂液及儲(chǔ)層流體不發(fā)生化學(xué)作用，酸溶解度最大允許值應(yīng)小于7%。

3 目前石油支撐劑類型

支撐劑是具有一定粒度和強(qiáng)度、一定圓球度和級(jí)配的天然砂或人造高強(qiáng)陶瓷固體顆粒。根據(jù)支撐劑的實(shí)際應(yīng)用情況，支撐劑可分為3類——石英砂支撐劑、人造陶粒支撐劑及覆膜支撐劑。不同材料的石油支撐劑性能特點(diǎn)如下表所示。

3.1石英砂支撐劑

天然石英砂適用于油井較淺、閉合壓力層較低的開(kāi)采環(huán)境。上世紀(jì)40年代，天然石英砂作為支撐劑在石油開(kāi)采中主要應(yīng)用于1500m以上的油氣井壓裂。石英砂因其性能良好、粒度等級(jí)廣泛、資源豐富、成本低，在當(dāng)時(shí)的市場(chǎng)上很受歡迎。

隨著開(kāi)采深度和油井壓力的增大，石英砂逐漸不能滿足開(kāi)采要求。石英砂脆性較大、強(qiáng)度較低，裂縫閉合壓力高時(shí)石英砂容易破碎，顯著降低裂縫的有效支撐面積，達(dá)不到油氣增產(chǎn)效果；石英砂表面凹凸性不好，不利于增大裂縫的滲透率。另外就是石英砂熱膨脹系數(shù)較大，當(dāng)井深度較深、溫度較高時(shí)，石英砂存在因相變而產(chǎn)生突然膨脹的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2陶粒支撐劑

陶粒支撐劑的原料一般是含鋁礦物、工業(yè)廢棄物添加一些輔助配料，進(jìn)行特定加工處理后形成一種耐高溫、耐高壓、低密度等符合標(biāo)準(zhǔn)的支撐劑。

圖片來(lái)源：萬(wàn)力實(shí)業(yè)發(fā)展有限公司

相對(duì)于石英砂支撐劑，陶粒支撐劑的硬度、圓球度、抗腐蝕性等性能更加良好，但陶粒支撐劑相對(duì)密度較高，會(huì)出現(xiàn)返吐現(xiàn)象，對(duì)壓裂液的黏度、流變性有較高的要求。因此陶粒支撐劑廣泛地應(yīng)用在深層低滲透油氣層的壓裂開(kāi)采中。

3.3覆膜支撐劑

覆膜支撐劑是指在以陶粒砂等為核心的外層包裹一層可固化有機(jī)物的支撐劑，提高了支撐劑的強(qiáng)度、抗酸堿性，又叫樹(shù)脂包覆支撐劑。

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樹(shù)脂覆膜砂支撐劑可滿足深層閉合高壓環(huán)境的開(kāi)采需求，強(qiáng)度和耐腐蝕性均可達(dá)標(biāo)。相對(duì)于陶粒支撐劑，樹(shù)脂覆膜支撐劑相對(duì)密度更小，更便于泵注。包裹的樹(shù)脂層導(dǎo)流能力要大于未覆膜的陶粒支撐劑，且有著更強(qiáng)的耐腐蝕性。

但樹(shù)脂覆膜支撐劑也存在以下問(wèn)題：原料成本和工藝成本均高于陶粒支撐劑，經(jīng)濟(jì)性不強(qiáng)；外層樹(shù)脂膜化學(xué)穩(wěn)定性不強(qiáng)；在高閉合壓力下有可能會(huì)出現(xiàn)粘連現(xiàn)象，從而影響導(dǎo)流能力。

4 石油支撐劑材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)隨著開(kāi)采規(guī)模增大，支撐劑的銷量也在不斷增大。雖然石英砂的強(qiáng)度不大，但成本低，資源廣泛，在多數(shù)的淺井開(kāi)采中，石英砂就可以達(dá)到支撐劑的標(biāo)準(zhǔn)。陶粒支撐劑的成本相對(duì)較小，制備流程簡(jiǎn)單，硬度、耐酸性等方面比天然石英砂優(yōu)秀，因此在較深層滲透性低且不易返吐的油氣層選擇陶粒支撐劑，可以以較小的成本來(lái)保證更高標(biāo)準(zhǔn)的開(kāi)采質(zhì)量。樹(shù)脂覆膜支撐劑解決了陶粒支撐劑密度大、返吐現(xiàn)象等問(wèn)題，并且耐腐蝕性大大增強(qiáng)，硬度也能達(dá)到要求，也可應(yīng)用在較深井層，是目前市場(chǎng)上發(fā)展前景最大的石油壓裂劑。

利用工業(yè)廢棄物制備石油支撐劑的成本低，經(jīng)濟(jì)性強(qiáng)，產(chǎn)品性能也可達(dá)標(biāo)。此方法能夠?qū)崿F(xiàn)廢物利用，變廢為寶，可以成為以后研究制備石油壓裂支撐劑的一個(gè)新方向。

參考來(lái)源：

【1】暴赫.石油壓裂支撐劑作用機(jī)理及發(fā)展前景.化學(xué)工程師.2019.

【2】中東石油智庫(kù)《石英砂是未來(lái)壓裂首選支撐劑！真的適合取代陶粒嗎？》

【3】宋攀，等.石油壓裂支撐劑的研究進(jìn)展.石油石化綠色低碳.2021.

【4】冷悅山.石油壓裂支撐劑材料開(kāi)發(fā)應(yīng)用前景分析.新材料產(chǎn)業(yè).2018.

（中國(guó)粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）

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