压裂用支撑剂检测技术及关键检测项目

一、支撑剂检测的重要性

二、核心检测项目及标准

• 检测方法：采用筛析法或激光粒度仪分析。
• 标准：ISO 13503-2、API RP 19C。
• 意义：粒径分布影响裂缝导流能力和支撑剂输送效率，需符合目标地层渗透率要求。
• 关键指标：筛网尺寸（如20/40目、30/50目）、均匀系数（D40/D90 ≤ 3.0）。

• 检测方法：施加闭合压力（如52MPa、69MPa、86MPa）后，测定破碎率。
• 标准：ISO 13503-2。
• 意义：反映支撑剂在高压下的抗碎裂能力，破碎率过高会阻塞裂缝通道。

• 检测方法：图像分析法（如Krumbein-Sloss图表法）。
• 标准：ISO 13503-2。
• 意义：圆度差的支撑剂排列松散，可能导致导流能力下降超过30%。

• 检测方法：液体置换法（如煤油介质）。
• 意义：影响支撑剂在压裂液中的悬浮能力和输送效率。

• 检测方法：悬浮液中固体颗粒的光散射测试。
• 标准：ISO 10414-1。
• 意义：浊度过高可能堵塞地层孔隙，要求≤250 NTU。

• 检测方法：盐酸或土酸（HCl+HF）溶解试验。
• 标准：ISO 13503-2。
• 意义：溶解度超标（通常要求≤5%）可能导致支撑剂骨架被酸液溶解。

• 检测方法：X射线荧光光谱（XRF）或化学滴定法。
• 关键指标：SiO₂含量（石英砂≥80%）、Al₂O₃含量（陶粒≥40%）。

• 检测方法：API导流室模拟地层条件（温度、压力、流体环境）。
• 标准：API RP 19D。
• 意义：直接评估支撑剂在闭合压力下的导流能力（单位：μm²·cm）。

• 覆膜强度：热滚试验（模拟泵送磨损）。
• 固化时间：高温高压环境中树脂固化速率。
• 耐温性：测试覆膜在高温（如150℃）下的稳定性。

三、检测流程与注意事项

1. 样品制备：需按标准随机取样，避免人为筛选。
2. 环境模拟：测试压力、温度需与目标地层条件一致。
3. 数据合规性：检测报告需注明设备型号、执行标准及偏差范围。

四、行业趋势与挑战

• 环保要求升级：检测中需关注放射性物质（如天然砂的U/Th含量）及重金属溶出。
• 智能化检测：AI图像分析技术提升圆度与粒径检测效率。
• 超深井应用：抗压强度＞100MPa的高强度支撑剂检测需求增加。

五、

1. ISO 13503-2: 2006, Petroleum and natural gas industries—Completion fluids and materials.
2. API RP 19C: 2008, Recommended Practice for Measurement of Proppants Used in Hydraulic Fracturing and Gravel-packing Operations.
3. 《油气田压裂支撑剂性能检测技术规范》（SY/T 5108-2014）.