高铝陶粒支撑剂的研制
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
在陶瓷烧结过程中，通常采用外加剂来促进陶瓷烧 结，改善结构，提高性能 [9]。试验过程中，发现外加剂 -BaCO3 的加入能大大提高陶粒支撑剂的耐酸性。BaCO3 加入量对陶粒支撑剂性能的影响如表 4 所示。
由表 4 数据可以看出，样 1 的酸溶解度为 1.73%， 86MPa 下的破碎率＜ 2.00%，已经远远超过了石油压裂 支撑剂行业标准的要求（酸溶解度≤ 5.0%，86MPa 下破 碎 率 ≤ 10.0%）。 随 着 少 量 BaCO3 的 加 入， 样 品 2 的 破 碎率和酸溶解度均有降低，特别是酸溶解度降低很明显。 样品 3 的酸溶解度继续下降，但破碎率稍有增加，酸溶 解度为 0.75%，86MPa 下的破碎率＜ 2.50%，性能相对
中国陶瓷
表 2 烧结温度对样品性能的影响
表 3 原料粒度对样品性能的影响
响晶粒尺寸、液相的组成和数量以及气孔的形貌和数量。 它们综合地影响陶粒支撑剂的各项性能 [7]。实验中，以样 1 为标准进行配料，球磨 24h，分别在 1360℃、1400℃、 1440℃、1480℃下烧结，保温 1h，随炉自然冷却。研究 烧结温度对样品性能的影响，各项性能测试结果如表 2 所示。
将制备好的原料加适量的水，经特殊成球工艺，制 成 850 ～ 1350um（16 ～ 29 目）的小球，放入烘干箱内 在 105℃下烘干。将烘干后的样品放入硅钼炉中，在相应 温度下烧结，保温 60min，随炉自然冷却。
1.3 性能测试
利用欧美克粒度分析仪（LS-POPIV）测试物料的
粒度，荷兰帕纳科公司生产的 X’ Pert PRO 型 X 射线
键作用。图 3-6 分别为表 1 中样品 1—4 的的 SEM 图，
比较 4 个图可以看出，样 1、样 2、样 3 的结构较致密，
2010 年 第 2 期
图 5 样品 3 的 SEM 图
图 6 样品 4 的 SEM 图 气孔率、气孔尺寸小，气孔分布均匀。样 4 的结构中气孔 率较大，气孔大小不一，出现板状大晶粒的偏析，结构不 够致密。这是因为，样品在烧结过程中，随着温度的升高， 碳酸盐类原料方解石（CaCO3）、菱镁矿（MgCO3）、碳 酸钡（BaCO3）等开始分解，生成 CaO、MgO、BaO 及 CO2，纯 BaCO3 的分解温度较高，在 1400℃左右，当加 入的 BaCO3 量少时，不会出现 CO2 难排出的问题，仍能 保持结构致密，随着 BaCO3 加入量的增加，样品的烧结 温度逐渐升高，分解出的 CO2 较难排除，坯体结构很难 致密化，会出现一些大气孔和晶粒偏析现象。而 MgCO3、 CaCO3 的分解温度相对较低，分别在 800℃、950℃左右， 烧结过程中，气孔较易排出，生成的液相包裹于颗粒表面， 不仅填充了空隙，还抑制了晶粒的长大，使结构致密化。
由表 2 中数据可知，随着烧结温度的升高，样品的 视密度逐渐增大，破碎率和酸溶解度先减小后增大。这 是因为，温度的升高有利于气孔的排出和坯体的致密化。 当温度升高到一定的程度时，气孔内气体的压力已近似 晶界表面张力，即气孔内气体的压力与晶体长大的推动 力相互抵消，这时，晶粒的长大和气孔的排出都极为困难， 烧结过程停止，坯体具有最大的体积密度和最小的吸水 率，气孔率相应最小、气孔分布较均匀，酸溶液很难进入 到坯体内部，腐蚀缓慢，破碎率也相应较小。如果温度 继续升高，气孔内气体压力增大，气孔率开始回升，坯 体内少数晶粒可能发生二次再结晶现象，它们越过晶界处 的气泡和杂质异常长大，从而将气泡、杂质等包裹在晶 粒内部，不但降低坯体的致密度，还会破坏显微组织结 构的均匀性。使坯体气孔率、气孔尺寸增大，晶粒尺寸 变粗，酸溶液进入坯体内部，从而加速腐蚀，样品的破 碎率和酸溶解度增大。样品 1 的最佳烧结温度为 1440℃， 86MPa 下样品的破碎率＜ 2.00%，酸溶解度是 1.73%。
1 实验 1.1 原料制备
以工业氧化铝为主要原料，高岭土、菱镁矿、滑石、
收稿日期 ：2009-12-7 项目来源 ：国家自然科学基金项目，编号 ：50972028 作者简介 ：赵艳荣（1982-），女，硕士研究生，主要从 事无机材料的合成与制备研究。 E-mail:zhaoyanrong07@
方解石、碳酸钡等为辅助原料。按表 1 的化学成分进行 配料，使烧成后 4 个样品的主晶相为刚玉，分别含 0%、 5%、10%、15% 的钡长石。将配好的混合料按球∶料∶ 水 (wt%)=2 ∶ 1 ∶ 1.2 的比例在以刚玉球为研磨介质的 球磨罐中球磨 24h，倒出后在 105℃下烘干、磨细备用。
1.2 样品制备
2.1 烧结温度对样品性能的影响
烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最佳性能时的相 应温度，即烧成时的止火温度。烧成温度的高低，直接影
4466││中中国国陶陶瓷瓷││CCHHIINNAA CCEERRAAMMIICCSS││22001100((4466))第第 22 期期
2010 年 第 2 期
表 1 样品的化学成分 (wt%)
2.2 原料粒度对样品性能的影响
在陶瓷的烧结过程中，原料的颗粒越细，晶格的表 面缺陷越多，越利于烧结推动力的增加。同时，颗粒粒 径减小可以缩短原子迁移扩散的距离，加速烧结过程， 从而提高成品结构的致密程度 [8]，改善陶粒支撑剂的各项 性能。实验中，以样 1 为标准进行配料，分别球磨 12h、 24h、36h，并在 1440℃下烧结，保温 1h，随炉自然冷却。 研究原料粒度对样品性能的影响。各项性能测试结果如 表 3 所示。
中国陶瓷│ CHINA CERAMICS │ 2010(46) 第 2 期│ 47
中国陶瓷
表 4 BaCO3 的加入量对样品性能的影响
2010 年 第 2 期
图 1 样品 1 的 XRD 图
图 3 样品 1 的 SEM 图
图 4 样品 2 的 SEM 图
图 2 样品 4 的 XRD 图
2.3 外加剂—BaCO3 对样品性能的影响
单位为 g。
陶粒支撑剂的视密度、酸溶解度和破碎率是衡量支
撑剂好坏的重要标准，视密度影响压裂液的选择，酸溶
解度和破碎率影响石油、天然气的产量，均根据石油天
然气行业标准 SYT5108-2006 进行测试。视密度按（2）
式计算，酸溶解度按（3）式计算，破碎率能按（4）式
计算。
p = m2/V1
（2）
其中，m2 为样品的质量，单位为 g；V1 为样品体积，
2 桂林理工大学 材料科学与工程学院， 桂林 541004）
【摘 要】：以工业氧化铝为主要原料，加入适量的辅
助原料，在 1360 ～ 1560℃下烧结制备高铝陶粒支撑剂。
讨论烧成温度、原料粒度、外加剂—BaCO3 的加入对陶粒支 撑剂耐酸性、抗破碎性的影响。结果表明 ：实验室研制的
样品，其酸溶解度低达 0.75%，86MPa 下破碎率＜ 2.5%。
由以上分析可知，破碎率、酸溶解度与样品的成分 有很大关系，烧结后钡长石的生成是耐酸性提高的最主 要原因。少量钡长石的生成，能在 Al2O3 晶粒间形成完 全贯通的耐酸液相保护层，促使陶粒支撑剂结构的致密 化，增加陶瓷的耐酸性。当 BaCO3 加入量过大时，由于 BaCO3 分解温度太高，分解时生成的 CO2 气体很难排除 干净，气孔率增加，使承受负荷的有效面积减少、应力 集中导致抗破碎性变差。因此，当 BaCO3 的加入量增加时， 生成的钡长石耐酸保护层也会相应增加，耐酸性会提高，
单位为 cm3 ；ρ 为样品的视密度，单位为（g/cm3）。
S = (m3-m4)/m3×100%
（3）
其中，m3、m4 为酸溶前、酸溶后样品的质量，单位
为 g ；S 为酸溶解度。
η=m5/m6×100%
（4）
其中 , m5、m6 分别为破碎样品和支撑剂样品的质量，
单位为 g ；η 为破碎率。
2 结果与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ论
中，Al2O3 的含量逐渐减少，BaCO3 含量逐渐增多，但酸 溶解度却明显降低。这是因为，加入的 BaCO3 与原料中 的 Al2O3、SiO2 生成了钡长石（BaAl2Si2O8），其反应方程 式为 ：
Al2O3+2SiO2+BaCO3 ===== BaAl2Si2O8+CO2 钡长石的生成对陶粒支撑剂耐酸性的提高起到了关
由表 3 数据可知 , 随着球磨时间的延长，物料的平 均粒径减少，样品的视密度逐渐增大，破碎率和酸溶解 度逐渐减小。球磨 12h 与球磨 24h 相比，烧结后制品的 破碎率和酸溶解度均明显降低，当球磨时间超过 24h 时， 酸溶解度和破碎率变化不大。这是因为，原料粒度减小， 表面能和表面活性增强，可以在相对较低的温度下均匀 地形成液相，降低制品的烧成温度，促进制品的致密化， 减少坯体的气孔率和因气孔引起的应力集中，从而降低 样品的酸溶解度和破碎率。但原料的粒径并非越细越好， 原料粒度的减小不仅会带来能耗的增大，还会引起颗粒 的团聚，且烧结过程中可能出现二次结晶现象，性能提 高不明显。因此，原料球磨 24h（平均粒径 1.06μm）时， 制品的性价比相对最高，86MPa 下破碎率＜ 2.00%，酸 溶解度为 1.73%。
图 1、图 2 分别为表 1 中样品 1、样品 4 的 XRD 图，
从图 1、图 2 中可以看出，样品 1 的主晶相为刚玉，有少
量的镁铝尖晶石（MgAl2O4）和钙黄长石（Ca2Al2SiO7）， 样品 4 的主晶相为刚玉，有部分钡长石（BaAl2Si2O8）。 结合表 1、表 4 可知，样品 1 和样品 4 的原料中，Al2O3 含量相等，酸溶解度却相差很大。样品 2—样品 4 的原料
48 │中国陶瓷│ CHINA CERAMICS │ 2010(46) 第 2 期
达到最好。当 BaCO3 的加入量＞ 5.2%（即 BaO ＞ 4%）时， 酸溶解度降低仍然明显，但破碎率增加很快。由此说明，
BaCO3 的加入能有效降低陶粒支撑剂的酸溶解度，但应 控制加入量在 5.2% 以内，否则会引起破碎率的迅速增加。
衍射仪对样品的物相进行分析 , 日本 JSM-6380LV 型扫
描电子显微镜（SEM）对样品的表面形貌进行显微观察。
根据国标 GB/T3810.3 － 1999 测试陶粒支撑剂的吸水率
（W）, 按 (1) 式计算。
w = (m1-m0)/m0 ×100%
（1）
其中，m0、m1 为样品干燥时和浸水饱和后的质量，
中Vol国.46 陶No.瓷2 Feb.2010
生产与应用
中国陶瓷
第2200201407061年年0卷年第第第2 12月2期期期 文章编号 ：1001-9642（2010）02-0046-05
高铝陶粒支撑剂的研制
赵艳荣 1，2，吴伯麟 1，2，吴婷婷 1，2 （1 有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室， 桂林 541004 ；
BaCO3 的加入能显著提高陶粒支撑剂的耐酸性，只要控制好 加入量，不会造成破碎率的显著提高。
关键词 ：高铝，陶粒支撑剂，耐酸性，抗破碎性
中图分类号 :TQ174.75+8.11
文献标识码 :A
引言
陶粒支撑剂是石油、天然气开采压裂操作过程中用 来支撑岩缝的具有一定强度的固体颗粒。在压裂操作过 程中，把支撑剂混入压裂液中，利用高压手段将其注入 深层岩缝，形成高渗透性的通道，使石油或天然气从这 些裂缝中流出。实践证明，使用高铝支撑剂压裂的油井 可提高产量 30 ～ 50%，还能延长油井服务年限 [1 ～ 3]。
目前，国内生产的陶粒支撑剂多是以铝矾土为主要 原料制备的产品，耐酸腐蚀性、抗破碎性差。性能最好 的喷吹陶粒支撑剂在 69MPa 下的破碎率为 2% ～ 4%，酸 溶解度为 3% ～ 5%，很难满足塔河油田压裂与酸化复合 改造工艺的要求 [4-6]。用于塔河储层超高压油藏改造的支 撑剂，多是以氧化铝为主要原料的高档化产品，国内暂 时无法生产，主要依赖于美国进口，价格相当昂贵（约 为 7500 ～ 15000 元 / 吨，而成本还不及此价格的一半）。 用工业氧化铝制备高铝陶粒支撑剂的研究，国内目前未 见报道。鉴于以上情况，国内迫切需要研制出自己的高 档化陶粒支撑剂。本文以工业氧化铝为主要原料，加入 适量的辅助原料，通过实验室小试，制备高铝陶粒支撑剂， 研究了烧结温度、原料粒度、外加剂 -BaCO3 的加入对 陶粒支撑剂各项性能的影响。
由表 4 数据可以看出，样 1 的酸溶解度为 1.73%， 86MPa 下的破碎率＜ 2.00%，已经远远超过了石油压裂 支撑剂行业标准的要求（酸溶解度≤ 5.0%，86MPa 下破 碎 率 ≤ 10.0%）。 随 着 少 量 BaCO3 的 加 入， 样 品 2 的 破 碎率和酸溶解度均有降低，特别是酸溶解度降低很明显。 样品 3 的酸溶解度继续下降，但破碎率稍有增加，酸溶 解度为 0.75%，86MPa 下的破碎率＜ 2.50%，性能相对
中国陶瓷
表 2 烧结温度对样品性能的影响
表 3 原料粒度对样品性能的影响
响晶粒尺寸、液相的组成和数量以及气孔的形貌和数量。 它们综合地影响陶粒支撑剂的各项性能 [7]。实验中，以样 1 为标准进行配料，球磨 24h，分别在 1360℃、1400℃、 1440℃、1480℃下烧结，保温 1h，随炉自然冷却。研究 烧结温度对样品性能的影响，各项性能测试结果如表 2 所示。
将制备好的原料加适量的水，经特殊成球工艺，制 成 850 ～ 1350um（16 ～ 29 目）的小球，放入烘干箱内 在 105℃下烘干。将烘干后的样品放入硅钼炉中，在相应 温度下烧结，保温 60min，随炉自然冷却。
1.3 性能测试
利用欧美克粒度分析仪（LS-POPIV）测试物料的
粒度，荷兰帕纳科公司生产的 X’ Pert PRO 型 X 射线
键作用。图 3-6 分别为表 1 中样品 1—4 的的 SEM 图，
比较 4 个图可以看出，样 1、样 2、样 3 的结构较致密，
2010 年 第 2 期
图 5 样品 3 的 SEM 图
图 6 样品 4 的 SEM 图 气孔率、气孔尺寸小，气孔分布均匀。样 4 的结构中气孔 率较大，气孔大小不一，出现板状大晶粒的偏析，结构不 够致密。这是因为，样品在烧结过程中，随着温度的升高， 碳酸盐类原料方解石（CaCO3）、菱镁矿（MgCO3）、碳 酸钡（BaCO3）等开始分解，生成 CaO、MgO、BaO 及 CO2，纯 BaCO3 的分解温度较高，在 1400℃左右，当加 入的 BaCO3 量少时，不会出现 CO2 难排出的问题，仍能 保持结构致密，随着 BaCO3 加入量的增加，样品的烧结 温度逐渐升高，分解出的 CO2 较难排除，坯体结构很难 致密化，会出现一些大气孔和晶粒偏析现象。而 MgCO3、 CaCO3 的分解温度相对较低，分别在 800℃、950℃左右， 烧结过程中，气孔较易排出，生成的液相包裹于颗粒表面， 不仅填充了空隙，还抑制了晶粒的长大，使结构致密化。
由表 2 中数据可知，随着烧结温度的升高，样品的 视密度逐渐增大，破碎率和酸溶解度先减小后增大。这 是因为，温度的升高有利于气孔的排出和坯体的致密化。 当温度升高到一定的程度时，气孔内气体的压力已近似 晶界表面张力，即气孔内气体的压力与晶体长大的推动 力相互抵消，这时，晶粒的长大和气孔的排出都极为困难， 烧结过程停止，坯体具有最大的体积密度和最小的吸水 率，气孔率相应最小、气孔分布较均匀，酸溶液很难进入 到坯体内部，腐蚀缓慢，破碎率也相应较小。如果温度 继续升高，气孔内气体压力增大，气孔率开始回升，坯 体内少数晶粒可能发生二次再结晶现象，它们越过晶界处 的气泡和杂质异常长大，从而将气泡、杂质等包裹在晶 粒内部，不但降低坯体的致密度，还会破坏显微组织结 构的均匀性。使坯体气孔率、气孔尺寸增大，晶粒尺寸 变粗，酸溶液进入坯体内部，从而加速腐蚀，样品的破 碎率和酸溶解度增大。样品 1 的最佳烧结温度为 1440℃， 86MPa 下样品的破碎率＜ 2.00%，酸溶解度是 1.73%。
1 实验 1.1 原料制备
以工业氧化铝为主要原料，高岭土、菱镁矿、滑石、
收稿日期 ：2009-12-7 项目来源 ：国家自然科学基金项目，编号 ：50972028 作者简介 ：赵艳荣（1982-），女，硕士研究生，主要从 事无机材料的合成与制备研究。 E-mail:zhaoyanrong07@
方解石、碳酸钡等为辅助原料。按表 1 的化学成分进行 配料，使烧成后 4 个样品的主晶相为刚玉，分别含 0%、 5%、10%、15% 的钡长石。将配好的混合料按球∶料∶ 水 (wt%)=2 ∶ 1 ∶ 1.2 的比例在以刚玉球为研磨介质的 球磨罐中球磨 24h，倒出后在 105℃下烘干、磨细备用。
1.2 样品制备
2.1 烧结温度对样品性能的影响
烧成温度是指陶瓷坯体烧成时获得最佳性能时的相 应温度，即烧成时的止火温度。烧成温度的高低，直接影
4466││中中国国陶陶瓷瓷││CCHHIINNAA CCEERRAAMMIICCSS││22001100((4466))第第 22 期期
2010 年 第 2 期
表 1 样品的化学成分 (wt%)
2.2 原料粒度对样品性能的影响
在陶瓷的烧结过程中，原料的颗粒越细，晶格的表 面缺陷越多，越利于烧结推动力的增加。同时，颗粒粒 径减小可以缩短原子迁移扩散的距离，加速烧结过程， 从而提高成品结构的致密程度 [8]，改善陶粒支撑剂的各项 性能。实验中，以样 1 为标准进行配料，分别球磨 12h、 24h、36h，并在 1440℃下烧结，保温 1h，随炉自然冷却。 研究原料粒度对样品性能的影响。各项性能测试结果如 表 3 所示。
中国陶瓷│ CHINA CERAMICS │ 2010(46) 第 2 期│ 47
中国陶瓷
表 4 BaCO3 的加入量对样品性能的影响
2010 年 第 2 期
图 1 样品 1 的 XRD 图
图 3 样品 1 的 SEM 图
图 4 样品 2 的 SEM 图
图 2 样品 4 的 XRD 图
2.3 外加剂—BaCO3 对样品性能的影响
单位为 g。
陶粒支撑剂的视密度、酸溶解度和破碎率是衡量支
撑剂好坏的重要标准，视密度影响压裂液的选择，酸溶
解度和破碎率影响石油、天然气的产量，均根据石油天
然气行业标准 SYT5108-2006 进行测试。视密度按（2）
式计算，酸溶解度按（3）式计算，破碎率能按（4）式
计算。
p = m2/V1
（2）
其中，m2 为样品的质量，单位为 g；V1 为样品体积，
2 桂林理工大学 材料科学与工程学院， 桂林 541004）
【摘 要】：以工业氧化铝为主要原料，加入适量的辅
助原料，在 1360 ～ 1560℃下烧结制备高铝陶粒支撑剂。
讨论烧成温度、原料粒度、外加剂—BaCO3 的加入对陶粒支 撑剂耐酸性、抗破碎性的影响。结果表明 ：实验室研制的
样品，其酸溶解度低达 0.75%，86MPa 下破碎率＜ 2.5%。
由以上分析可知，破碎率、酸溶解度与样品的成分 有很大关系，烧结后钡长石的生成是耐酸性提高的最主 要原因。少量钡长石的生成，能在 Al2O3 晶粒间形成完 全贯通的耐酸液相保护层，促使陶粒支撑剂结构的致密 化，增加陶瓷的耐酸性。当 BaCO3 加入量过大时，由于 BaCO3 分解温度太高，分解时生成的 CO2 气体很难排除 干净，气孔率增加，使承受负荷的有效面积减少、应力 集中导致抗破碎性变差。因此，当 BaCO3 的加入量增加时， 生成的钡长石耐酸保护层也会相应增加，耐酸性会提高，
单位为 cm3 ；ρ 为样品的视密度，单位为（g/cm3）。
S = (m3-m4)/m3×100%
（3）
其中，m3、m4 为酸溶前、酸溶后样品的质量，单位
为 g ；S 为酸溶解度。
η=m5/m6×100%
（4）
其中 , m5、m6 分别为破碎样品和支撑剂样品的质量，
单位为 g ；η 为破碎率。
2 结果与ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ论
中，Al2O3 的含量逐渐减少，BaCO3 含量逐渐增多，但酸 溶解度却明显降低。这是因为，加入的 BaCO3 与原料中 的 Al2O3、SiO2 生成了钡长石（BaAl2Si2O8），其反应方程 式为 ：
Al2O3+2SiO2+BaCO3 ===== BaAl2Si2O8+CO2 钡长石的生成对陶粒支撑剂耐酸性的提高起到了关
由表 3 数据可知 , 随着球磨时间的延长，物料的平 均粒径减少，样品的视密度逐渐增大，破碎率和酸溶解 度逐渐减小。球磨 12h 与球磨 24h 相比，烧结后制品的 破碎率和酸溶解度均明显降低，当球磨时间超过 24h 时， 酸溶解度和破碎率变化不大。这是因为，原料粒度减小， 表面能和表面活性增强，可以在相对较低的温度下均匀 地形成液相，降低制品的烧成温度，促进制品的致密化， 减少坯体的气孔率和因气孔引起的应力集中，从而降低 样品的酸溶解度和破碎率。但原料的粒径并非越细越好， 原料粒度的减小不仅会带来能耗的增大，还会引起颗粒 的团聚，且烧结过程中可能出现二次结晶现象，性能提 高不明显。因此，原料球磨 24h（平均粒径 1.06μm）时， 制品的性价比相对最高，86MPa 下破碎率＜ 2.00%，酸 溶解度为 1.73%。
图 1、图 2 分别为表 1 中样品 1、样品 4 的 XRD 图，
从图 1、图 2 中可以看出，样品 1 的主晶相为刚玉，有少
量的镁铝尖晶石（MgAl2O4）和钙黄长石（Ca2Al2SiO7）， 样品 4 的主晶相为刚玉，有部分钡长石（BaAl2Si2O8）。 结合表 1、表 4 可知，样品 1 和样品 4 的原料中，Al2O3 含量相等，酸溶解度却相差很大。样品 2—样品 4 的原料
48 │中国陶瓷│ CHINA CERAMICS │ 2010(46) 第 2 期
达到最好。当 BaCO3 的加入量＞ 5.2%（即 BaO ＞ 4%）时， 酸溶解度降低仍然明显，但破碎率增加很快。由此说明，
BaCO3 的加入能有效降低陶粒支撑剂的酸溶解度，但应 控制加入量在 5.2% 以内，否则会引起破碎率的迅速增加。
衍射仪对样品的物相进行分析 , 日本 JSM-6380LV 型扫
描电子显微镜（SEM）对样品的表面形貌进行显微观察。
根据国标 GB/T3810.3 － 1999 测试陶粒支撑剂的吸水率
（W）, 按 (1) 式计算。
w = (m1-m0)/m0 ×100%
（1）
其中，m0、m1 为样品干燥时和浸水饱和后的质量，
中Vol国.46 陶No.瓷2 Feb.2010
生产与应用
中国陶瓷
第2200201407061年年0卷年第第第2 12月2期期期 文章编号 ：1001-9642（2010）02-0046-05
高铝陶粒支撑剂的研制
赵艳荣 1，2，吴伯麟 1，2，吴婷婷 1，2 （1 有色金属材料及其加工新技术教育部重点实验室， 桂林 541004 ；
BaCO3 的加入能显著提高陶粒支撑剂的耐酸性，只要控制好 加入量，不会造成破碎率的显著提高。
关键词 ：高铝，陶粒支撑剂，耐酸性，抗破碎性
中图分类号 :TQ174.75+8.11
文献标识码 :A
引言
陶粒支撑剂是石油、天然气开采压裂操作过程中用 来支撑岩缝的具有一定强度的固体颗粒。在压裂操作过 程中，把支撑剂混入压裂液中，利用高压手段将其注入 深层岩缝，形成高渗透性的通道，使石油或天然气从这 些裂缝中流出。实践证明，使用高铝支撑剂压裂的油井 可提高产量 30 ～ 50%，还能延长油井服务年限 [1 ～ 3]。
目前，国内生产的陶粒支撑剂多是以铝矾土为主要 原料制备的产品，耐酸腐蚀性、抗破碎性差。性能最好 的喷吹陶粒支撑剂在 69MPa 下的破碎率为 2% ～ 4%，酸 溶解度为 3% ～ 5%，很难满足塔河油田压裂与酸化复合 改造工艺的要求 [4-6]。用于塔河储层超高压油藏改造的支 撑剂，多是以氧化铝为主要原料的高档化产品，国内暂 时无法生产，主要依赖于美国进口，价格相当昂贵（约 为 7500 ～ 15000 元 / 吨，而成本还不及此价格的一半）。 用工业氧化铝制备高铝陶粒支撑剂的研究，国内目前未 见报道。鉴于以上情况，国内迫切需要研制出自己的高 档化陶粒支撑剂。本文以工业氧化铝为主要原料，加入 适量的辅助原料，通过实验室小试，制备高铝陶粒支撑剂， 研究了烧结温度、原料粒度、外加剂 -BaCO3 的加入对 陶粒支撑剂各项性能的影响。