壓裂石英砂檢測技術要點及核心檢測項目分析

一、檢測目的

1. 確保力學性能：承受地層閉合壓力，避免破碎導致裂縫堵塞。
2. 優化導流能力：通過粒徑和圓度控制，形成高滲透性支撐層。
3. 耐腐蝕與穩定性：抵抗壓裂液腐蝕及高溫高壓環境下的性能退化。

二、核心檢測項目及標準

1. 物理性能檢測

• • 檢測方法：激光粒度分析儀（依據ISO 13320-1標準）。
  • 要求：主粒徑范圍（如40/70目、20/40目）需符合設計要求，分布集中度（不均勻系數≤3）。
  • 意義：粒徑分布影響導流能力，過細顆粒易遷移堵塞裂縫。
• • 檢測標準：API RP19C/ISO 13503-2。
  • 方法：在設定壓力（如55MPa、69MPa）下加載樣品，測定破碎率。
  • 要求：閉合壓力下破碎率≤10%（高品位砂需≤5%）。
• • 檢測儀器：圖像分析系統（Krumbein & Sloss球形度標準）。
  • 要求：球度≥0.6，圓度≥0.7（高導流砂需≥0.8）。
  • 意義：高圓度砂減少顆粒間摩擦，提高導流能力。
• • 檢測方法：氣體置換法（GB/T 7702.10）。
  • 意義：影響砂粒在壓裂液中的懸浮性及單位體積支撐能力。

2. 化學成分檢測

• • 檢測方法：X射線熒光光譜（XRF）或化學滴定法（GB/T 3521）。
  • 要求：≥98%（高品質砂≥99%），雜質（Fe?O?、Al?O?等）含量需嚴控。
• • 檢測標準：API RP56（12% HCl + 3% HF，30℃下反應30min）。
  • 要求：溶解度≤5%（優質砂≤2%），高溶解度會降低支撐劑壽命。
• • 檢測方法：濁度儀測試懸浮液透明度。
  • 意義：反映雜質含量，高濁度砂易堵塞壓裂液泵送系統。

3. 微觀結構分析

• • 目的：觀察表面形貌、裂紋及孔隙結構。
  • 應用：鑒別天然砂與人造陶粒砂的差異。
• • 用途：分析晶相組成，確認石英結晶度及雜質礦物類型。

4. 功能性測試

• • 標準：API RP61（模擬地層條件，測定支撐劑層的滲透率）。
  • 關鍵參數：導流能力（md·ft）需與地層閉合壓力匹配。
• • 方法：高溫高壓（如150℃、60MPa）環境下持續加載，評估性能衰減。

5. 環保及安全性檢測

• （1）放射性檢測
  • 標準：GB 6566-2010，天然砂需滿足內照射指數≤1.0。
• （2）粉塵含量
  • 檢測方法：重量法測定懸浮粉塵比例。
  • 要求：≤0.1%（避免危害作業人員健康）。

三、質量控制關鍵節點

1. 原料篩選：礦區取樣檢測SiO?純度及雜質。
2. 加工過程：破碎、篩分后復檢粒徑及圓度。
3. 成品抽檢：按批次測試抗破碎率及酸溶解度。
4. 儲存運輸：濕度控制（含水量≤0.5%），避免結塊。

四、國內外標準對比

• API標準（美國石油學會）：側重導流能力與實際工況模擬。
• 國標GB/T：強調化學成分與放射性安全。
• 企業標準：通常嚴于行業標準，如陶粒砂抗破碎率要求≤3%。

五、常見不合格項及改進措施

1. 破碎率超標：優化熱處理工藝或選擇高純度礦源。
2. 圓度不足：改進磨圓設備或增加風選工序。
3. 酸溶度過高：通過酸洗預處理降低碳酸鹽雜質。

六、

1. API RP19C: Measurement of Properties of Proppants Used in Hydraulic Fracturing.
2. GB/T 3521-2023 壓裂用石英砂技術規范.
3. ISO 13503-2: Procedures for Testing Proppants Used in Hydraulic Fracturing.