石油壓裂支撐劑的研究進展

宋攀，，許瑩，，趙國立，夏朋昭

（1.華北理工大學(xué)冶金與能源學(xué)院，河北唐山 063200；2.華北理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，河北唐山 063200）

1 石油壓裂支撐劑的研究背景及性能

石油壓裂支撐劑是一種在開采石油時使用的裂縫填充材料。隨著石油開采深度的加深，為提高油井產(chǎn)量和延長開采年限，在開采石油時，需要將支撐劑注入壓裂液中，使開采裂縫保持裂開狀態(tài)以保證石油的開采順利進行。石油壓裂支撐劑制備工藝在近年得到了廣泛的關(guān)注。采取不同的原料和制備工藝可以得到不同性能和需求的支撐劑[1-2]。

符合標(biāo)準(zhǔn)的支撐劑一般要具備以下幾個特征：①為了方便泵入地下，相對密度不能太大，一般認為體積密度≤1.50 g/cm3，視密度在2.5 g/cm3即為密度較低水平。②強度高，在高閉合壓力下的破碎率小。壓裂支撐劑破碎率性能指標(biāo)如表1 所示。③在高溫及化學(xué)環(huán)境中穩(wěn)定性好，壓裂支撐劑酸溶解度性能指標(biāo)如表2 所示[3]。④圓球度好，在井下支撐裂縫時可以保持較好的空隙。⑤價格便宜，原料來源廣，制備、生產(chǎn)工藝簡單[4]。

目前在市場上使用的石油壓裂支撐劑主要有天然石英砂、陶粒支撐劑、樹脂覆膜砂三類。常用的陶粒支撐劑一般以石英砂、鋁礬土、高嶺土等為主要原料，通過成球處理和燒結(jié)來制備[5]。以這些原料制備出的陶粒支撐劑通常密度大，耐腐蝕性低，在進行填充油井作業(yè)時不易沉入，壽命也相對較短。為了解決以上問題，多孔支撐劑外面包覆一層樹脂的覆膜陶粒支撐劑成為近些年的研究熱點[6-7]。

表1 壓裂支撐劑破碎率性能指標(biāo)

表2 壓裂支撐劑酸溶解度性能指標(biāo)

2 石油壓裂支撐劑研究現(xiàn)狀

2.1 天然石英砂

天然石英砂適用于在油井較淺、閉合壓力層較低的開采環(huán)境下。上世紀40年代，天然石英砂作為支撐劑在石油開采中主要應(yīng)用于1 500 m 以上的油氣井壓裂[8]。天然石英砂的成本低，相對密度低，易于泵入輸送，在當(dāng)時的市場上很受歡迎。隨著開采深度和油井壓力的增大，天然石英砂逐漸不能滿足開采要求。首先，天然石英砂的硬度較低，破碎率較高，難以支撐高壓力的深井環(huán)境。并且圓球度較低，不易導(dǎo)流。目前，我國的石英砂產(chǎn)量約為國外產(chǎn)量的4/5，在進行石油開采作業(yè)時，陶粒支撐劑是主要的選擇[9]。相對于石英砂支撐劑，陶粒支撐劑的硬度、圓球度、抗腐蝕性等性能更加良好，更能滿足當(dāng)前的石油開采要求[10]。

2.2 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[11]。

我國陶粒支撐劑行業(yè)發(fā)展不充分，所生產(chǎn)的陶粒支撐劑品位遠低于美國Carbo 公司的產(chǎn)品。后者生產(chǎn)的陶粒支撐劑氧化鋁含量更低，僅在50%左右，而我國市面上的陶粒支撐劑產(chǎn)品氧化鋁含量普遍高于70%，并且圓球度、硬度和抗腐蝕性都沒有美國生產(chǎn)的性能優(yōu)秀[12]。目前我國在低鋁陶粒支撐劑的研究上已取得一些成果，但仍處在實驗階段。

陶粒支撐劑主要采用熔融噴吹法和燒結(jié)法[13]兩種方法來制備。

2.2.1 熔融噴吹法制備陶粒支撐劑

熔融噴吹法是指將物料在高溫熔融至液態(tài)，在溶體流出時用過熱蒸汽進行噴吹，使物料形成球狀，在生產(chǎn)耐火纖維及其他球狀產(chǎn)品時有所應(yīng)用。在用熔融噴吹法制備陶粒支撐劑時，首先將原料加壓成型，經(jīng)過燒制后，放入電弧爐中加熱至熔融，再采用高壓氣體噴射成球，待冷卻后篩選出符合標(biāo)準(zhǔn)的支撐劑[14]。

唐民輝等以玄武巖為原料，經(jīng)過高溫熔融、噴吹成球，再通過熱處理工藝，制備出輝石型微晶硅酸鹽珠體[15]。在一種公開的固體支撐劑的制造方法專利中，介紹了以鋁礬土為主要原料，少量無機添加劑為輔料，在電弧爐中用熔融噴吹制備陶粒支撐劑的方法，制備出的支撐劑在60 MPa壓力下，破碎率為0.8%～1.6%，圓球度≥0.9，單顆?？箟簭姸仍?90 MPa以上[16]。

當(dāng)原料的熔點較低時可采用熔融噴吹法來制備陶粒支撐劑，這是一種新型工藝，是制備耐火纖維或氧化鋁空心球的常用方法。但在制備陶粒支撐劑時總體制備工藝成本較高，能耗較高，成球難以控制，并不能廣泛應(yīng)用。目前制備陶粒支撐劑的常用方法以燒結(jié)法為主。

2.2.2 燒結(jié)法制備陶粒支撐劑

燒結(jié)法是先將固態(tài)粉末經(jīng)過成型后，再加熱至一定溫度，使其體積收縮、致密化，最后形成致密整體。此方法在燒結(jié)成球、制備陶瓷、金屬等方面有著較多的應(yīng)用，也是目前生產(chǎn)制備陶粒支撐劑最為廣泛的方法[17]。根據(jù)近幾年陶粒支撐劑制備的研究成果，可以看出燒結(jié)法制備陶粒支撐劑的原料來源基本有：①采用高鋁礦土進行制備，如鋁礬土，高嶺土等[18]。用這些原料生產(chǎn)的支撐劑硬度大，但密度也隨之增大。②采用低鋁礦土或工業(yè)廢棄物作為原料，在保證硬度不降低的同時，降低密度和酸溶解度。因此，如何研究出一種高硬度低密度的陶粒支撐劑成為當(dāng)今的一個熱點。

1）以高品位鋁礦物為主要原料

鋁礬土、高嶺土、鋁土礦等礦物質(zhì)的主要成分都是氧化鋁，配以一些輔料，可燒結(jié)為剛玉相和莫來石相。剛玉的摩氏硬度很大，僅次于鉆石[19]，同時也具有較高的耐酸堿度。另外，在特定的氧化鋁和二氧化硅的比例和合適的溫度下可以形成SiO2-Al2O3莫來石相[20]。莫來石相在高溫條件下可保持穩(wěn)定狀態(tài)，摩氏硬度為6～7。這兩種礦相的特點也正是制備陶粒支撐劑所需要的，因此常規(guī)制備陶粒支撐劑大多以高鋁礦物為原料。

岳俊磊等[21]以鋁礬土和煤系高嶺土為主要原料，鉀長石等為輔助原料，采用燒結(jié)技術(shù)制備石油壓裂支撐劑。以鋁礬土為主要原料時首先將鋁礬土、鉀長石、白云石、按質(zhì)量比25∶60∶15混合，加入10%（w）的水放入造粒機中造粒，經(jīng)過篩分、干燥、加熱、保溫等工序，最后得到的樣品圓球度較高。

秦梅等[22]以煤矸石和鋁礬土為主要原料，以長石為添加劑進行配比，在不同溫度燒結(jié)下所制備的陶粒的視密度和體積密度均屬于低密度范疇。當(dāng)煤矸石和鋁礬土配比為50∶50時，在1 400～1 500℃的燒結(jié)溫度下，制備出了破碎率在35 MPa下符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的支撐劑。

以高品位鋁礦物為主要原料制備陶粒支撐劑，由于原料里氧化鋁含量較高，導(dǎo)致燒制溫度也較高。添加鉀長石、白云石等輔助原料，能有效降低燒制溫度，同時促進莫來石晶體和剛玉相的生成，降低產(chǎn)品破碎率，使性能更加優(yōu)秀。

以鋁礬土、高嶺土、鋁土礦等礦物質(zhì)作原料制得的石油壓裂支撐劑強度高，破碎率低。但由于較高的鋁含量使產(chǎn)品的密度較高，在泵入時會出現(xiàn)沉降速度過快、增加能耗等現(xiàn)象。同時，在開采這些高鋁含量礦土?xí)r也需投入大量的成本。

2）以低品位鋁礦物為主要原料

由于高品位鋁礦物的開采成本高，逐年開采導(dǎo)致高鋁礦土越來越少，以低品位鋁礦土為原料制備陶粒支撐劑成為一大熱點。低品位鋁土礦中的氧化鋁含量相對較少，大多是其他氧化物及其化合物，如氧化鐵、硫化物等，因此通常需要經(jīng)過脫硫脫鐵等過程來提高氧化鋁含量，或者配以其他輔料，來達到富集氧化鋁的目的。

程貴生等[23]以低鋁礬土和調(diào)節(jié)Al2O3含量的高嶺土、軟錳礦粉、碳酸鈣等按不同比例混合球磨，經(jīng)過造粒、壓條、干燥后在1 280℃保溫2 h，將鋁礬土、高嶺土、方解石、白云石、軟錳礦等進行配比，制備的支撐劑強度和密度均符合標(biāo)準(zhǔn)。

許娜等[24]對低品位鋁土礦進行浮選脫鐵得到鋁精礦，經(jīng)過濕磨、焙燒得到的鋁土礦粉再和低品位鋁土礦按不同比例混合來調(diào)整物料中鐵的比例，通過SEM 觀測和破碎率檢測發(fā)現(xiàn)在物料中鐵的含量低于6%，升溫速率為400℃/h，燒結(jié)溫度在1 380～1 420℃保溫2 h的條件下，可以得到強度較高的石油壓裂支撐劑制品。

劉運連等[25]選取含Al2O3為50%～60%的低品位鋁土礦，膨潤土、二氧化錳、二氧化鈦和氧化鎂為輔助材料，用糖衣機設(shè)備造粒，發(fā)現(xiàn)將樣品中鐵含量控制在2.73%，在1 420℃下燒結(jié)2 h，制備出支撐劑的體積密度為1.85 g/cm3，在69 MPa下的破碎率為3.69%，符合支撐所要求的技術(shù)指標(biāo)。

馬曉霞等[26]針對高鋁礬土資源短缺現(xiàn)象，將Ⅱ級乙等鋁礬土、紫砂土和固廢陶粒砂做為原料，添加錳礦粉做燒結(jié)助劑，用破碎機和氣流磨，經(jīng)過制粒機造粒、干燥、燒結(jié)等過程后，制備的產(chǎn)品以莫來石相和剛玉相為主，密度較小，在52 MPa閉合壓力下破碎率為8.13%。

在以低品位鋁礦物為主要原料制備陶粒支撐劑時，由于原料中通常含有較多的鐵、硅等元素，導(dǎo)致產(chǎn)品中除了生成莫來石相和剛玉相，大部分還會生成玻璃相[24]。玻璃相相對于莫來石相和剛玉相硬度較低，導(dǎo)致產(chǎn)品的破碎率增大。可以看出，原料中氧化鋁的含量對產(chǎn)品礦相的生成有著很大的影響。

選用低品位鋁土礦來制備陶粒支撐大大減少了對高品位鋁土礦的需求，降低了開采成本。但同時需要經(jīng)過去除雜質(zhì)、浮選的操作，制備流程復(fù)雜。因此，若選用低品位鋁土礦來制備陶粒支撐劑，需要簡化制備工藝。

兩種不同原料制備陶粒支撐劑的比較結(jié)果見表3。

2.3 樹脂覆膜支撐劑

陶粒支撐劑由于高硬度的特點成為目前石油開采的主要支撐劑。但陶粒支撐劑的密度普遍偏大，且耐酸度有限，不能應(yīng)用在條件更高的開采環(huán)境下。為了解決這一問題，科研人員針對樹脂覆膜支撐劑進行了研究。

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物的支撐劑，這類支撐劑的耐腐蝕、強度、導(dǎo)流能力等都有很大優(yōu)勢，可以應(yīng)用在深層閉合壓力更大的油氣井中[27]。

李祥等[28]將石英砂加熱到一定溫度后轉(zhuǎn)入樹脂混砂機中，然后等溫度降至覆膜溫度時，倒入水性聚氨酯，經(jīng)攪拌冷卻至室溫，再加入占樹脂總量16%的酚醛樹脂，最終得到的樣品酸溶解度為2.05%，體積密度為1.48 g/cm3，視密度為2.40 g/cm3，圓球度為0.85，69 MPa 閉合壓力破碎率為1.09%，濁度為7.2 NTU，性能達最佳水平。

表3 不同原料制備陶粒支撐劑性能比較

闞學(xué)謙[29]為了解決在實際應(yīng)用中脫砂快和填砂難的問題，選用20%～25%樹脂量，粒度20 ～40 目的重金屬礦石為骨架，采用120℃以上的高壓水或蒸汽，制備出的溫固型樹脂覆膜支撐劑球度為0.7，堆積密度為1.7～1.8 g/cm3，固結(jié)后的抗壓強度大于6.0 MPa，滲透率大于35 μm2，提高了單井填砂量，延長了防砂有效期。

夏冰冰等[30]以石英砂為核心，表面覆蓋聚合物CNT 改性的二元共混樹脂，通過將石英砂混酸、添加偶聯(lián)劑，使之成為改性石英砂。將改性碳納米管和優(yōu)化二元共混樹脂預(yù)聚體在稀釋劑中經(jīng)過超聲和攪拌，通過覆膜技術(shù)制備出樹脂覆膜石英砂。制備出的樣品酸溶解度為2.83%，在53 MPa下破碎率為2.61%，7 MPa破碎率為5.21%，濁度為24 NTU，圓球度為0.8%，均高于石英原砂性能指標(biāo)。

劉川慶等人[31]為解決煤層壓后易出砂的情況，選用1.2～1.6 mm的覆膜樹脂砂放入水和10%的固化劑靜置固結(jié)，發(fā)現(xiàn)覆膜樹脂砂能夠在煤層溫度下很好地進行固結(jié)，其滲透性較好，破碎率較低，有效解決了煤層壓后支撐劑回吐的問題。

段文君等人[32]把支撐劑出現(xiàn)返吐現(xiàn)象的山西省中部選為試驗區(qū)，將常規(guī)的陶粒砂表面應(yīng)用覆膜技術(shù)，在壓裂劑表面覆蓋惰性可固化樹脂，制備出強度高、低溫可固化、壓裂液配伍性好的新型支撐劑，解決了煤層氣井壓裂施工中使用常規(guī)支撐劑壓裂后支撐劑返吐嚴重的問題。

樹脂覆膜砂支撐劑可滿足深層閉合高壓環(huán)境的開采需求，強度和耐腐蝕性均可達標(biāo)。相對于陶粒支撐劑，樹脂覆膜支撐劑相對密度更小，更便于泵注。包裹的樹脂層導(dǎo)流能力要大于未覆膜的陶粒支撐劑，且有著更強的耐腐蝕性。但樹脂覆膜支撐劑也存在以下問題：原料成本和工藝成本均高于陶粒支撐劑，經(jīng)濟性不強；外層樹脂膜化學(xué)穩(wěn)定性不強；在高閉合壓力下有可能會出現(xiàn)粘連現(xiàn)象，從而影響導(dǎo)流能力[33]。

2.4 不同類型的石油壓裂支撐劑比較分析

2.4.1 基本性能分析

經(jīng)比較，天然石英砂、陶粒支撐劑和樹脂覆膜支撐劑的性能特點如表4所示。

表4 天然石英砂、陶粒和樹脂覆膜支撐劑性能比較

2.4.2 適用環(huán)境比較

1）天然石英砂支撐劑

作為自然條件下的非金屬礦物質(zhì)，天然石英砂支撐劑主要成分是SiO2，其余成分有云母石、長石等，硬度為7，在自然界中屬于硬度較高的物質(zhì)[34]。但未經(jīng)過加工的硬度難以支撐較大的壓裂環(huán)境，閉合壓力在20 MPa時就會出現(xiàn)破碎現(xiàn)象，并且形狀不規(guī)則導(dǎo)致導(dǎo)流能力較差，因此天然石英砂只能應(yīng)用在淺中層井開采中。

2）陶粒支撐劑

陶粒支撐劑大多由含鋁礦物質(zhì)通過燒結(jié)制備而成，在抗壓、抗腐蝕、圓球度等方面均高于天然石英砂，但相對密度較高，會出現(xiàn)返吐現(xiàn)象，對壓裂液的黏度、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采中。

3）樹脂覆膜支撐劑

樹脂覆膜支撐劑解決了陶粒支撐劑密度大、返吐現(xiàn)象等問題，并且耐腐蝕性大大增強，硬度也能達到要求，也可應(yīng)用在較深井層，是目前市場上發(fā)展前景最大的石油壓裂劑[35]。

三種不同石油壓裂劑應(yīng)用條件如表5所示。

表5 天然石英砂、陶粒支撐劑和樹脂覆膜支撐劑適用條件比較

2.4.3 經(jīng)濟性分析

近年來隨著開采規(guī)模增大，支撐劑的銷量也在不斷增大。根據(jù)對支撐劑市場的調(diào)查，不同支撐劑的市場份額為天然石英砂占80%，陶粒支撐劑10%，覆膜樹脂砂10%[36]，可以看出目前市面上的支撐劑還是以石英砂為主。雖然石英砂的強度不大，但成本低，資源廣泛，在多數(shù)的淺井開采中，石英砂就可以達到支撐劑的標(biāo)準(zhǔn)。陶粒支撐劑的成本相對較小，制備流程簡單，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保證更高標(biāo)準(zhǔn)的開采質(zhì)量。覆膜樹脂砂制作成本高，制備工藝復(fù)雜，但其性能優(yōu)越，在密度、抗腐蝕性、導(dǎo)流能力等方面均優(yōu)于其他支撐劑，在油井深度較深，閉合壓力較大，返吐嚴重的開采環(huán)境下，其他成本低的支撐劑達不到要求，覆膜樹脂砂是最優(yōu)良的選擇。

3 利用含鋁工業(yè)固體廢棄物制備石油壓裂支撐劑

3.1 含鋁工業(yè)廢棄物利用現(xiàn)狀

隨著我國冶金、化工等行業(yè)的發(fā)展，產(chǎn)生的固體廢棄物的堆放成為了一個不容忽視的問題。每年產(chǎn)生大量的工業(yè)廢棄物，不僅占據(jù)大量土地，由于堆放產(chǎn)生的粉塵也會對環(huán)境造成巨大的污染。根據(jù)近幾年數(shù)據(jù)，我國工業(yè)共產(chǎn)生固體廢棄物32.7億噸，但綜合利用量不到20 億噸[37]。特別是一些含鋁的工業(yè)廢棄物，若不加以處理，對人類的危害十分巨大。目前對這些工業(yè)廢棄物的處理方式已經(jīng)有了一些新的研究，不僅能有效解決環(huán)境治理的問題，同時也是對資源的有效利用。

在陶瓷工業(yè)中，每年產(chǎn)生的廢棄陶瓷輥棒高達上百萬噸。由于陶瓷棍棒難以降解，不可隨意填埋。目前已有用廢棄陶瓷輥棒制備堇青石材料和多孔輕質(zhì)莫來石材料的研究，可以有效解決廢陶瓷輥棒的堆棄問題[38]。但總的來說廢棄陶瓷輥棒的利用率較低，在其他領(lǐng)域的開發(fā)利用較少，導(dǎo)致大部分廢棄陶瓷輥棒仍是填埋處理。煤矸石作為采石過程中的固體廢物，主要成分是Al2O3和SiO2[39]，其中的硫化物使大氣和農(nóng)田受到嚴重污染。煤矸石有很多的利用途徑，可以代替黏土來制備水泥、空心磚等建筑材料，中國已有利用煤矸石作為燃料用于電廠發(fā)電，爐渣還能作為生產(chǎn)爐渣磚和爐渣水泥的原料，使煤矸石得到了充分的利用。但到目前為止，由于技術(shù)不完善，煤矸石的利用力度還不夠大，對環(huán)境的污染依舊存在[40]。因此，加強對工業(yè)廢棄物資源的利用，無論是在環(huán)境清潔方面，還是在資源利用方面，都有著十分積極的作用，對綠色工業(yè)的發(fā)展意義重大。

3.2 以含鋁工業(yè)廢棄物為原料制備石油壓裂支撐劑

研究發(fā)現(xiàn)，廢棄陶瓷輥棒中的鋁含量在70%左右，煤矸石的主要成分是Al2O3[41]，這些工業(yè)廢棄物可以代替含鋁礦物來制備符合要求的陶粒支撐劑，同時也可以解決廢棄物堆放污染環(huán)境的問題。

王晉槐等[42]以氧化鋁含量較低的焦寶石及尾礦為主要原料，添加高嶺土、菱鎂礦、白云石，并利用煤矸石為造孔劑，經(jīng)過研磨、球磨、造粒、燒結(jié)、性能測試等步驟，制備出的支撐劑圓球度達到0.9，體積密度小于1.55 g/cm3，視密度小于2.85 g/cm3，在69 MPa下的破碎率低于9%。同時發(fā)現(xiàn)煤矸石的適量添加可以使支撐劑在1 410℃下的密度和破碎率更低，使產(chǎn)品的性能更加優(yōu)良。

趙艷榮等[43]以廢棄工業(yè)氧化鋁為主要原料，高嶺土、方解石、滑石、碳酸鋇為輔助原料，通過成球、燒結(jié)制備出成品。并發(fā)現(xiàn)控制BaCO3的量在5.2%以內(nèi)時可使支撐劑的酸溶解度低至0.75%，86 MPa下的平均破碎率＜2.50%，滿足性能指標(biāo)要求。

趙紫石等[44]以煤矸石和鋁礬土的質(zhì)量配比為40∶60 制備樣品，在1 200 ～1 450℃下燒結(jié)，通過對樣品進行X射線衍射和掃描電子顯微鏡分析，發(fā)現(xiàn)隨溫度的升高，支撐劑表面開始由松散的片狀結(jié)構(gòu)生成針狀莫來石晶體并緩慢長大，然后會形成致密表面。最終在1 300℃下制備出的樣品在35 MPa閉合壓力下破碎率小于10%，圓球度超過0.9，均滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

宋學(xué)磊等[45]研究了廢氧化鋁吸附劑、陶瓷棍棒廢料、赤泥、粉煤灰等工業(yè)廢料制備石油壓裂支撐劑的過程。將低品位鋁礬土、赤泥、陶瓷棍棒等固體廢棄物進行粉碎球磨、干燥、壓片或成球，在最佳燒成溫度1 430℃下，制得的樣品酸溶解度為4.9%，閉合壓力破碎率52 MPa 0.3%，69 MPa 1.6%，86 MPa 4.6%。

牟軍等[46]提出了采用模板法制備空心陶粒支撐劑。即以尿素、燒結(jié)助劑MnO2為原料，其中尿素作為成孔模板，球殼包覆材料采用鋁礬土粉，利用經(jīng)過預(yù)處理后的鋁礬土粉體制備了空心支撐劑。在經(jīng)過1 440℃的燒結(jié)后產(chǎn)品的物相主要為莫來石相和剛玉相，體積密度和視密度分別為1.35 g/cm3和2.47 g/cm3，在3.25 MPa閉合壓力下的破碎率為5.21%。但此方法的制備工藝較為復(fù)雜，不利于工業(yè)生產(chǎn)。

以廢棄氧化鋁、陶瓷輥棒廢料、赤泥等工業(yè)廢棄物來代替優(yōu)質(zhì)鋁礬土，既可以降低生產(chǎn)成本，也可以保證產(chǎn)品質(zhì)量。同時，可以解決工業(yè)廢棄物堆放對環(huán)境污染的問題，環(huán)保且高效，也是現(xiàn)在研究制備石油壓裂支撐劑的新趨勢[47]。

經(jīng)綜合比較，用各種工業(yè)廢棄物制備陶粒支撐劑的優(yōu)缺點如表6所示。

表6 不同工業(yè)廢棄物制備陶粒支撐劑優(yōu)缺點

4 結(jié)論

石油壓裂支撐劑主要分為天然石英砂、陶粒支撐劑、覆膜樹脂支撐劑3類。天然石英砂硬度小，耐腐蝕性??；覆膜樹脂支撐劑成本較大，適用在閉合壓力較大的深層氣井，因此陶粒支撐劑在當(dāng)前石油開采時被廣泛應(yīng)用。

陶粒支撐劑可用熔融噴吹法和燒結(jié)法來制備，由于熔融噴吹法的成本問題和不穩(wěn)定因素，燒結(jié)法是目前制備陶粒支撐劑的常規(guī)制備方法，該方法成本低，可控性強，制備出的支撐劑硬度大，密度小。在此法基礎(chǔ)上應(yīng)用覆樹脂膜技術(shù)，不僅可以降低密度，還可以使支撐劑的表面酸溶解度進一步降低，延長使用壽命，提高石油開采量，但同時成本增加。

利用工業(yè)廢棄物制備石油壓裂支撐劑的成本低，經(jīng)濟性強，產(chǎn)品性能也可達標(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新方向。