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支撑剂检测

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发布时间：2025-05-13 01:21:21 更新时间：2025-06-09 21:35:01

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作者：中科光析科学技术研究所检测中心

支撑剂检测的重要性与背景介绍

支撑剂检测是油气田压裂作业中至关重要的质量控制环节，直接影响着页岩气、致密气等非常规油气资源的开发效果。作为水力压裂技术的关键材料，支撑剂的主要功能是在地层中形成高导流能力的裂缝通道，其性能优劣直接决定了油气井的产量和寿命。随着我国非常规油气资源开发规模的不断扩大，支撑剂年使用量已超过百万吨级，其质量检测的重要性愈发凸显。专业的支撑剂检测能够确保材料满足高温高压、强腐蚀等极端工况要求，避免因支撑剂失效导致的裂缝闭合、导流能力下降等问题。同时，通过科学检测可优化支撑剂选型，在保证压裂效果的前提下降低开采成本，对提高油气田开发经济效益具有重要实践意义。

主要检测项目与范围

完整的支撑剂检测体系包含物理性能、化学性能和导流能力三大类指标。物理性能检测主要包括：粒径分布（筛析）、球度圆度、抗破碎率、体积密度和视密度等；化学性能检测涉及：酸溶解度、浊度、微量元素含量等；导流能力测试则包括：短期导流能力、长期导流能力和裂缝闭合压力测试等。针对不同类型支撑剂（石英砂、陶粒、树脂覆膜砂等），检测重点有所差异，如陶粒支撑剂需重点检测烧结强度和耐酸性能，而树脂覆膜砂则需额外检测覆膜均匀性和抗高温性能。

检测仪器与设备

现代支撑剂检测实验室需配备专业仪器设备：激光粒度分析仪（用于精确粒径分析）、扫描电子显微镜（观测表面形貌和球度）、破碎率测试仪（模拟地层闭合压力条件下的抗压性能）、高温高压导流仪（测量不同闭合压力下的导流能力）、X射线荧光光谱仪（化学成分分析）以及精密电子天平等辅助设备。其中导流仪是最核心设备，通常采用API标准规定的线性导流槽，可模拟最高200℃温度、100MPa闭合压力的地层环境。

标准检测方法与流程

依据API RP 19C/ISO 13503-2标准，典型检测流程包括：1）样品制备：四分法取样，105℃烘干至恒重；2）筛析测试：使用标准筛组进行机械筛分，计算粒径分布；3）抗破碎率测试：在特定压力（通常34.5MPa或69MPa）下加压2分钟，测定破碎产生的细粉含量；4）导流能力测试：在模拟地层条件下测量支撑剂充填层的渗透率；5）酸溶解度测试：采用12%HCl+3%HF混合酸浸泡30分钟测定溶解损失。全过程需严格控制环境温湿度，每个样品至少平行测试3次取平均值。

检测结果评判标准

合格支撑剂需满足以下关键指标：1）粒径合格率≥90%（目标粒径范围占比）；2）抗破碎率（69MPa）：优质陶粒≤8%，石英砂≤14%；3）球度圆度≥0.7（Krumbein尺度）；4）酸溶解度≤5%；5）导流能力（52MPa闭合压力下）：20/40目陶粒≥100D·cm。对于特殊工况（如高温高压储层），还需满足附加要求：耐温性能（200℃下强度保持率≥95%）、树脂覆膜砂的固化率≥90%等。检测报告应包含所有必检项目的实测数据与标准限值对比，并给出明确的质量等级结论。