水力压裂在石油和天然气工业中用于增加油井中的油和/或气流量。使用液压压裂生产地层,然后将支撑剂(支撑剂)与压裂液一起泵入油井以保持裂缝张开,使天然气或原油可以向上流动。支撑剂的尺寸、形状和机械强度会影响新产生的裂缝的完整性,从而影响油井外的油气流动。
用于支撑剂的材料可以从称为压裂砂(左上)、树脂包覆砂(右上)到高强度陶瓷材料(左下)和树脂包覆陶瓷材料(右下)的天然砂粒不等。
支撑剂的质量控制主要在 ISO 13503-2 (1) 中描述,该标准取代了早期的 API 标准 RP 56、58 和 60。在其他测试中,这些标准要求对尺寸、形状和抗压性进行测试。
支撑剂的尺寸范围非常重要。典型的支撑剂尺寸通常在 8 到 140 目(106 µm - 2.36 mm)之间,例如 16-30 目(600 µm – 1180 µm)、20-40 目(420 µm - 840 µm)、30-50 目(300 µm – 600 µm)、40-70 目 (212 µm - 420 µm) 或 70-140 目 (106 µm - 212 µm)。在描述压裂砂时,该产品通常简称为筛分,即 20/40 砂。
支撑剂的形状很重要,因为形状和尺寸会影响通过裂缝的最终渗透率。广泛的粒径和形状将导致紧密的堆积排列,从而降低渗透率/电导率。受控的尺寸范围和优先球形将导致更大的导电性。圆度的历史分析 (2) 使用基于下图所示图表的视觉、手动方法,最初由 Krumbein 和 Sloss 开发。这种方法导致操作员与操作员之间存在很大的主观差异。
Chart for visual estimation of sphericity (y-axis) and roundness (x-axis)
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