国内外高强度石油压力支撑剂产品技术工艺研发动态与发展趋势分析

第一节 国内高强度石油压力支撑剂产品 技术工艺 研发动态

1、压裂支撑剂长期导流能力实验首次成功

2008年，中国石油勘探开发 研究 院廊坊分院支撑剂实验室一次历经300个小时的长期导流实验取得成功。该实验历经300个小时连续运转，载荷控制精确度达到千分之五以下，流量、压差测试稳定，导流能力递减正常。这标志着石油支撑剂长期导流能力（线形流双导流室）实验在我国首次取得成功。在此之前，我国压裂支撑剂出口必须到美国本土做此实验。此次成功标志着我国压裂支撑剂导流能力测试技术达到国际先进水平。 

支撑剂长期导流能力实验对仪器设备精度、实验员技术水平等要求较高。廊坊分院压裂支撑剂实验室于1995年率先在国内开展了API线性流支撑剂长期导流能力实验装置的研制工作。在前期实验的基础上，2005年，廊坊分院继续对原有设备进行技术改造，制造成本仅相当进口系统的1／8。

该系统通过对我国中密度陶粒支撑剂的长期导流能力测试，取得了满意的实验结果，证明国产支撑剂长期导流能力测试设备完全符合测试要求。国产长期导流能力设备的研制成果，为我国低渗透油气田进一步投入开发、老油田重复压裂等重要课题提供了有力的技术支持。

2、孚盛砂技术——石油压裂支撑剂领域技术成果

石油压裂支撑剂领域的孚盛砂技术是仁创科技集团自主研发并拥有自主知识产权的一项新型压裂技术，主要发明人秦升益创造性地提出了“蛋壳原理”，把每一个沙粒做成一个个小鸡蛋一样的，从而大幅度提高沙子的抗破碎能力，具有相对密度小、强度高、低破碎率、圆度、球度和化学惰性好以及能在井下低温固结等特点。广泛应用于油气田压裂及防砂工艺，利于提高砂比，减少压裂液用量，有效防止支撑剂返吐现象，减轻支撑剂嵌入，提高裂缝导流能力，延长压裂有效期。 

该成果申报相关专利4项（发明专利2项、实用新型1项），已通过北京市科委技术鉴定，被认定达到国际先进水平，且正候选北京市科学技术一等奖。经大庆、中原等11家油田200多口油井实际压裂应用，平均提高出油率30%以上。该技术被专家誉为“支撑剂材料的一场革命”，是国内支撑剂 行业 的创举，石油开采的“增油剂”。

第二节 国外高强度石油压力支撑剂产品 技术工艺 研发动态

一、美国

据悉，陶粒支撑剂主要用于石油和天然气深井，增加油气产量，延长油气服务年限。这项技术长期被美国CARBO公司垄断。

二、欧盟

欧洲市场需求稳定，注重产品质量，并相对忠诚，欧洲市场特点包括：

1、需求稳定，注重产品质量；

2、竞争激烈，商家必争之地；

3、国家小而多，各有自己的市场特色。

其中俄罗斯等国家是欧洲主要石油产区，但多数油井都已经到了中晚期，需要大量的陶粒支撑剂。法国圣戈班是欧洲陶粒支撑剂的主要生产企业。

第三节 近年国内外高强度石油压力支撑剂 技术工艺 研发成果回顾

攀钢研发高钛石油压裂支撑剂产品达世界先进水平：

2006年，攀钢经过2年多科技攻关，利用废弃高炉渣自主研发建成的高钛石油压裂支撑剂生产线顺利实现达产目标，月产量836吨，创该生产线投产以来的最高记录，具备年产1万吨高钛石油压裂支撑剂生产能力；产品质量经美国权威机构检测，达到世界先进水平。目前，该产品已在中石油等企业广泛应用，并远销俄罗斯、哈萨克斯坦、阿塞拜疆等国家，标志着攀钢坚持自主创新，走循环经济道路，开发利用二次资源取得重大进展。

石油压裂支撑剂是石油、天然气低渗透油气井开采压裂施工的关键材料，能有效提高油气产量和延长油井寿命，国际国内市场需求日益旺盛。为实现攀钢高炉渣向再生资源的根本性转变，攀钢抓住市场机遇，于2003年底建成设计产能1万吨的高钛石油压裂支撑剂生产线，并坚持依靠科技创新和技术进步开展达产达效攻关。攀钢生产的高钛石油压裂支撑剂经中国石油勘探 研究 院廊坊分院支撑评价实验室检测，各项性能指标完全达到SY／T5108标准。世界权威支撑剂检测机构——美国STIM—LAB实验室对该产品进行API标准 分析 检验后，认为产品质量可与美国Carbo公司产品媲美，其中高密度、高强度产品已达到世界先进水平。

第四节 未来高强度石油压力支撑剂国内外 技术工艺 研发趋势 分析

压裂增产技术是低渗透油气藏重要的增产措施，但压裂作业的高成本和地层伤害等问题亟待解决。近年来国外各大服务公司经过不断开发和 研究 推出了许多压裂新工艺和新材料，大幅度降低了低渗透油气藏的开发成本，提高了产量和最终采收率。

在压裂工艺方面，连续管压裂技术实现了一次起下作业压裂多层和选择性压裂产层，可以大幅度提高油气产量，并缩短作业时间，降低作业成本，成为低渗油气藏压裂技术的重要发展方向。斯伦贝谢公司和贝克休斯公司分别推出了各自的连续管压裂技术，其中斯伦贝谢在科罗拉多气田应用连续管进行压裂作业不仅延长了气田寿命，而且将气田产量从31万立方米提高到60万立方米；贝克休斯公司在得克萨斯进行压裂作业，产量从预期的1万立方米提高到3万立方米，作业时间比以前的方法减少了23天。

在压裂材料方面，斯伦贝谢公司新推出了无聚合物CO2压裂液和光纤辅助压裂技术。无聚合物CO2压裂液可在23/8英寸油管中应用，只含一种添加剂，适用温度高达93℃，可在枯竭或低压储层应用，可用连续管作业，具有优良的减阻性能和低摩擦力；光纤辅助压裂技术通过含有压裂液的光纤网络提供机械的方法运送、悬浮和置放支撑剂，可使支撑剂均匀地分散，有效避免支撑剂的返排和沉淀。BJ公司推出了一系列可变形支撑剂和高强度超低密度支撑剂，可变形支撑剂当裂缝闭合时能锁住通道，防止返排，渗透性和导流性均优于以前的支撑剂；高强度超低密度支撑剂系列特点是比重很小，采用无聚配方，在某些井中应用产量提高了7倍之多。

第五节 高强度石油压力支撑剂产品同类替代 技术工艺 发展

中低强度石油压力支撑剂是高强度压裂支撑剂的替代品，但一般是被高强度石油压力支撑剂所替代。

国内 研究 和生产的支撑剂发展很快，80年代初，我国在压裂中使用的支撑剂是兰州天然石英砂，该砂的技术指标是：体积密度1.62g/cm3；视密度在2.62g/cm3；28MPa闭合压力下破碎率是12.0%～14.0%。在80年代中期发展到电熔喷吹铝矾石支撑剂，生产工艺是将高电压变成低电压大电流，连接三根石墨电极形成的熔炉，将铝矾石（AL2O365～70%）原材料直接加入炉中熔融后溢出，在一定风压下将溢出的熔液吹散，制成产品。这一时期内在石油工业压裂中起到一定的作用,相比石英砂的技术指标要高出几倍。体积密度是2.00g/cm3；视密度在3.33g/cm3；60MPa闭合压力下破碎率是6.0%～8.0%。该产品其缺点是体积密度高，粒径分布不均匀，导流能力差，但相比石英砂导流能力要高出几倍。在这同期江苏东方支撑剂有限公司利用了铝矾土和陶土，添加二价金属离子开发了烧结低密度低强度支撑剂，生产工艺采用陶瓷烧结工艺，将原料加工到250目细粉进行配料，挤压造粒制成半成品，最后在隧道窑（1250℃～1280℃）烧结24小时左右制成产品。产品的体积密度1.58g/cm3～1.62g/cm3；视密度在2.60g/cm3～2.80g/cm3；在52MPa闭合压力下破碎率是10.0～14.0%。通过配方和工艺改进发展到今天破碎率指标达到52MPa闭合压力下破碎率是7.69%，是国内独有的低密度产品。

到了90年代中期相继烧结陶粒在我国部分地区有了发展，刚开始各生产厂家利用生铝矾土（AL2O370%左右）添加铁离子和镁离子，磨成250～280目细粉，采用糖衣锅喷雾干法造粒，装入匣钵装入倒烟窑（1350℃～1380℃）中烧结而成，高温烧成时间70小时。产品指标是：体积密度1.70 g/cm3～1.75g/cm3，视密度在3.10g/cm3～3.33 g/cm3之间，52MPa闭合压力下破碎率是15.0%～18.0%。随着技术的发展，人们对支撑剂质量的重视，都在改变生产工艺，建成了各种长度不同的技术先进的隧道窑，以减少烧结温度的温差，改变配方技术，精心选择了原材料，优选金属相二价离子和非金属二价离子的添加剂技术，祢补了原材料理化指标不足，生产出高技术指标的支撑剂。目前我国支撑剂生产厂家以达30多家，产品都是中等密度中等强度支撑剂，体积密度是1.70 g/cm3～1.75g/cm3，视密度在3.10 g/cm3～3.30g/cm3之间，52MPa闭合压力下破碎率是8.0%左右；中等密度高强度支撑剂技术指标是：体积密度是1.70g/cm3～1.75g/cm3，视密度在3.20g/cm3～3.40g/cm3之间，69MPa闭合压力下破碎率是8.0%左右；高密度高强度技术指标是：体积密度是1.85g/cm3～1.90g/cm3，视密度在3.30g/cm3～3.40g/cm3之间，86MPa闭合压力下破碎率是10.0%左右。大部分指标同国外同类产品相比已达到先进水平，69MPa闭合压力下导流能力在45µm2·cm～60µm2·cm之间。


免责申明：本文仅为中经纵横 市场 研究 观点，不代表其他任何投资依据或执行标准等相关行为。如有其他问题，敬请来电垂询：4008099707。特此说明。