来源:泰华机械 陶粒砂是一种陶瓷颗粒产品,具有很高的压裂强度,主要用于油田井下支撑,以增加石油天然气的产量,属环保产品。
此产品利用优质铝矾土、煤等多种原材料,用陶瓷烧结而成,是天然石英砂、玻璃球、金属球等中低强度支撑剂的替代品,对增产石油天然气有良好效果。
石油天然气深井开采时,高闭合压力低渗透性矿床经压裂处理后,使含油气岩层裂开,油气从裂缝形成的通道中汇集而出。 用高铝支撑材料随同高压溶液进入地层充填在岩层裂隙中,起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用,从而保持高导流能力,使油气畅通,增加产量。
实践证明,使用高铝支撑剂压裂的油井可提高产量30-50%,还能延长油气井服务年限。 生产粉煤灰陶粒的注意事项:1、细度:4900孔/M2筛余量小于40%。 (这里用到的粉煤灰陶粒设备有成品筛等筛分设备)2、残余含炭量:含炭量高可以减少固体燃料的掺入量,因而能节约燃料,但含炭量过高,即使不掺加固体燃料,仍然超过配合比要求,焙烧时会产生过烧。 因而粉煤灰含炭量一般不宜高于10%,并希望含炭量稳定。 3、粉煤灰不应混有有害杂质,如块状煤渣、杂草等。 4、高温性能:高温变形温度应为1200~1300摄氏度,软化温度为1500摄氏度左右。 但三氧化二铁Fe2O3含量不宜大于10%,并希望含有较多的氧化钠Na2O、氧化钾K2O和较少的三氧化硫SO3。
这是因为三氧化二铁被还原时产生氧化亚铁FeO,有显著助熔作用,但氧化亚铁过多,又会使焙烧温度范围减少,不利于焙烧控制。 氧化钠和氧化钾不仅有助熔作用,使焙烧温度降低,而且使焙烧温度范围较宽,有利于焙烧控制。
通过长期运行,实践证明,其性能稳定,质量可靠,无粉尘污染,是理想的陶粒砂输送设备。 一般,是以预期获得的压裂效果所需要的裂缝导流来选择支撑剂的,因此,在这一选择过程中,离不开储层条件,工程条件(压裂液性能、设备泵送能力)以及对支撑剂评价的室内试验结果。
1、石油压裂支撑剂的选择意义和原则(1)石油压裂支撑剂的选择意义水利压裂支撑剂占整个作业费用的1/3~1/2,不仅常常代表着油气井初期耗资的一大部分,而且特别决定着油气井或油田的经济寿命。
压裂费用过大可能是整体资金中不必要的浪费,反之压裂作业过小,会由于储层产液不足,而造成一口井没有效益。 在压裂作业后,流体逐渐排出,在储层中留下的是支撑裂缝的支撑剂,以保持通道的敞开。 提供一个高导流能力的通道,使增油气流可以流入井筒,保持储层长期的导流能力。
因此在水利压裂中对产层的优化设计、支撑剂的类型及粒度选择有显著意义和关键作用。 2、选择石油压裂支撑剂的原则应考虑以下因素:(1)粒径均匀,密度小。 一般,水力压裂用支撑剂的粒径并不是单一的,而是有一定的变化范围,如果支撑剂的分选程度差,再生产过程中,堵塞渗流通道,影响填砂裂缝导流能力,所以对支撑剂的粒径大小和分选程度是有一定要求的。
以国内矿场常用20/40目支撑剂为例,至少有90%的砂子经过筛析后位于20~40目之间,同时要求大于个筛号的砂重小于0.1%,而小于一个筛子的量不能大于1%。 比较理想的支撑剂要求密度小,小于2000kg/m3,以便于携砂液携带至裂缝中。 由于支撑剂的组成和生产制作方法不同,其强度的差异也很大,如石英砂的强度为21.035.0Mpa,陶粒的强度可达105MPa至裂缝中。 水力压裂结束后,裂缝的闭合压力作用于裂缝中的支撑剂上,当支撑剂强度比缝壁面地层岩石的强度大时,支撑刘有可能嵌入地层里;当缝壁面地层岩石强度比支撑剂强度大,且闭合压力大于支撑剂的强度时,支撑剂易被压碎。 所以为了保证填破裂缝的导流能力,在不同闭合压力下,对各种目数的支撑剂的强度和破碎率有一定要求。 (3)圆度和球度高石油压裂支撑剂的圆度表示颗粒棱角的相对锐度,球度是指砂粒与球形相近的程度。 圆度和球度常用目测法确定,一般在10~0倍的显微镜下或采用显微照相技术拍照,然后再与标准的圆、球度图版对比,确定砂粒的圆、球度。
用圆、球度不好的支撑剂时,其填砂裂缝的渗透率差且棱角易破碎,粉碎形成的小颗粒会堵塞孔隙,降低其渗透性。 (4)杂质含量少支撑剂中的杂质对裂缝的导流能力是有害的。 天然石英砂的杂质主要是碳酸盐、长石、铁的氧化物及粘土等矿物质。 一般用水洗、酸洗(盐酸、土酸)消除杂质,处理后的石英砂强度和导流能力都会提高。
(5)石油压裂支撑剂选择的计算机程序,水利支撑剂压裂设计应是计算机模拟处理与现场经验的完美结合。 水利压裂作业费用,由支撑剂、压裂液体、压裂工艺流程设备与安装费用组成。 由于支撑剂费用占整个费用的1/3~2/3是一个事实。
根据闭合应力抵抗力,从技术角度看,支撑剂的选择不仅是压裂设计的关键要素,而且从经济角度看又关系到工作的实现和效益。
而较大水利压裂作业的支撑剂选择和优化设计,现场一直沿用的是重复试验逼近法,在这十几年里,计算模型的不断改进,明显改善了包含偿还时间和资金流动率经济评估在内精确设计的可行性。 为了获得高导流能力和深穿透的裂缝,精确的压裂设计是必要的。
根据储层条件对单独应用的常规支撑剂的选择,是通过标准曲线分析和支撑剂特性估价确定的。 (6)支撑剂的性质及其在给定的地质与工程条件下的导流能力,压理解设计人员必须掌握不同类型、不同粒径尺寸支撑剂的性质及其租用极限。
结合给定的地质条件(闭合压力,岩石硬度,温度与压裂目的层化物等),选用现有工程条件(压裂液性质,泵注设备等)能够安全泵送,压后能够获得较高初产与稳产的支撑剂。