中國粉體網(wǎng)訊 近期，油價上漲成了最熱門的話題。在油價上漲的前兩天，就有不少市民來到加油站加滿一箱油，有的加油站甚至出現(xiàn)了 “排長龍”現(xiàn)象。油價為啥那么貴呢？
圖片來源：中國石化勝利油田
影響油價上漲的因素有很多，新冠疫情、俄烏戰(zhàn)爭、世界經(jīng)濟局勢……但最根本的原因是，石油是珍貴的不可再生資源，用一點少一點。眾所周知，汽油是從石油中提煉出來的，全球石油資源稀少，想要實現(xiàn)石油資源可持續(xù)發(fā)展，就要在石油開采上多下功夫。石油支撐劑是提高石油開采產(chǎn)能的關(guān)鍵因素。
1 什么是石油支撐劑
由于某些地層儲層物性差、滲透率低，油田開發(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度和抗磨損能力，能耐受注入時的強大壓力和摩擦力， 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，與壓裂液及儲層流體不發(fā)生化學作用，酸溶解度最大允許值應小于7%。
3 目前石油支撐劑類型
支撐劑是具有一定粒度和強度、一定圓球度和級配的天然砂或人造高強陶瓷固體顆粒。根據(jù)支撐劑的實際應用情況，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采環(huán)境。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用于1500m以上的油氣井壓裂。石英砂因其性能良好、粒度等級廣泛、資源豐富、成本低，在當時的市場上很受歡迎。
隨著開采深度和油井壓力的增大，石英砂逐漸不能滿足開采要求。石英砂脆性較大、強度較低，裂縫閉合壓力高時石英砂容易破碎，顯著降低裂縫的有效支撐面積，達不到油氣增產(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，當井深度較深、溫度較高時，石英砂存在因相變而產(chǎn)生突然膨脹的風險。
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、低密度等符合標準的支撐劑。
圖片來源：萬力實業(yè)發(fā)展有限公司
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，但陶粒支撐劑相對密度較高，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用在深層低滲透油氣層的壓裂開采中。
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物的支撐劑，提高了支撐劑的強度、抗酸堿性，又叫樹脂包覆支撐劑。
圖片來源：萬力實業(yè)發(fā)展有限公司
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。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，從而影響導流能力。
4 石油支撐劑材料現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
近年來隨著開采規(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準。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準的開采質(zhì)量。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。
利用工業(yè)廢棄物制備石油支撐劑的成本低，經(jīng)濟性強，產(chǎn)品性能也可達標。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。
參考來源：
【1】暴赫.石油壓裂支撐劑作用機理及發(fā)展前景.化學工程師.2019.
【2】中東石油智庫《石英砂是未來壓裂首選支撐劑！真的適合取代陶粒嗎？》
【3】宋攀，等.石油壓裂支撐劑的研究進展.石油石化綠色低碳.2021.
【4】冷悅山.石油壓裂支撐劑材料開發(fā)應用前景分析.新材料產(chǎn)業(yè).2018.
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/星耀）
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