压裂支撑剂（陶粒）检测技术规范

一、核心检测项目及方法

1. 物理性能检测

• 粒径分布
  • 方法：激光粒度分析仪或筛分法（ISO 13503-2标准）。
  • 意义：粒径范围（如20/40目、30/50目）需均匀，避免裂缝闭合后导流通道堵塞。
• 球度与圆度
  • 方法：显微镜或图像分析系统（ISO 13503-2）。
  • 标准：球度≥0.7，圆度≥0.8（数值趋近1代表接近完美球形）。

2. 化学成分分析

• 主成分检测
  • 项目：Al₂O₃（氧化铝）、SiO₂（二氧化硅）、Fe₂O₃（氧化铁）含量。
  • 方法：X射线荧光光谱（XRF）或化学滴定法。
  • 要求：Al₂O₃含量高（通常＞70%）可提升抗压强度。
• 杂质控制
  • 检测：碱金属（Na、K）及重金属残留量（避免与地层流体反应）。

3. 力学性能测试

• 单颗粒抗压强度
  • 方法：压力机逐颗碾压至碎裂（ASTM D6177）。
  • 标准：52MPa闭合压力下破碎率＜10%（高闭合压力储层要求更高）。
• 体积密度与视密度
  • 意义：影响支撑剂输送效率，低密度更易悬浮于压裂液中。

4. 耐腐蚀性测试

• 酸溶解度
  • 方法：12% HCl + 3% HF混合酸浸泡（ISO 13503-2）。
  • 标准：酸溶残渣率＜5%（超限表明杂质过多）。
• 碱液侵蚀测试
  • 模拟：高温高压（150℃, 20MPa）下浸泡于碱性溶液，测定质量损失率。

5. 导流能力评价

• 长期导流实验
  • 设备：API导流室模拟地层闭合压力。
  • 条件：不同闭合压力（20-80MPa）、温度（90-150℃）下测定裂缝渗透率（达西值）。

6. 长期稳定性检测

• 应力腐蚀测试
  • 方法：恒定载荷下暴露于酸性/高温环境，观察随时间变化的破碎率。
• 蠕变性能
  • 意义：评估支撑剂在长期高压下的形变倾向。

二、检测流程

1. 取样：按批次随机抽取样品（通常500g以上）。
2. 预处理：清洗、烘干至恒重，去除表面杂质。
3. 分项检测：按上述项目依次测试并记录数据。
4. 综合评价：比对ISO 13503-2、SY/T 5108-2014等行业标准，判定合格性。

三、关键质量指标参考值

四、检测注意事项

1. 环境模拟：需根据目标储层温度、压力调整实验条件。
2. 第三方认证：出口产品需通过API或ISO 9001认证实验室检测。
3. 动态性能：结合实际压裂液（如滑溜水、胶液）测试携砂性能。

五、行业发展趋势

• 高强低密度陶粒：研发氧化铝含量＞85%、密度＜2.6g/cm³的支撑剂。
• 纳米涂层技术：通过表面改性降低酸溶蚀率，延长裂缝寿命。