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第１０卷 第５期中 国 地 质 调 查Ｖｏｌ．１０ Ｎｏ．５２０２３年１０月ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＳＵＲＶＥＹＯＦＣＨＩＮＡＯｃｔ．２０２３ｄｏｉ：１０．１９３８８／ｊ．ｚｇｄｚｄｃ．２０２３．０５．０５引用格式：张航飞，韩晓影，杨林龙，等．四川省沐川地区石英砂岩特征及利用途径探讨［Ｊ］．中国地质调查，２０２３，１０（５）：３４－４２．（ＺｈａｎｇＨＦ，ＨａｎＸＹ，ＹａｎｇＬＬ，ｅｔａｌ．ＣｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎｒｏｕｔｅｄｉｓｃｕｓｓｉｏｎｏｆｑｕａｒｔｚｓａｎｄｓｔｏｎｅｉｎＭｕｃｈｕａｎａｒｅａｏｆＳｉｃｈｕａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ［Ｊ］．ＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＳｕｒｖｅｙｏｆＣｈｉｎａ，２０２３，１０（５）：３４－４２．）四川省沐川地区石英砂岩特征及利用途径探讨张航飞１，２，韩晓影３，杨林龙４，钟强生１，陈东方１（１．四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队，四川乐山 ６１４０００；２．张金元劳模创新工作室，四川乐山 ６１４０００；３．华北理工大学矿业工程学院，河北唐山 ０６３２１０；４．中国石化胜利油田分公司勘探开发研究院，山东东营 ２５７０００）摘要：四川省沐川地区石英砂岩储量巨大，开采技术条件好。
通过采集沐川地区矿区坑道的原矿样品和精选厂的工业品，开展地球化学、薄片鉴定和导流能力实验等测试分析，研究了沐川地区石英砂岩的特征并探讨其开发利用途径。
结果显示：矿石主要为中粒岩屑石英砂岩，矿物成分以石英和硅质岩屑等陆源碎屑为主，含少量黏土杂基和石英胶结物等填隙物；４０／７０目工业级石英砂样品在闭合压力２８ＭＰａ条件下的破碎率为９．０５％，在７０ＭＰａ闭合压力下的导流能力为１．１２μｍ２·ｃｍ，满足四川盆地页岩气井主裂缝的导流能力要求。
沐川地区石英砂岩的矿石产品有磷化工、玻璃制品、铸造用型砂以及压裂支撑剂４种应用途径，建议加强石英砂岩压裂支撑剂用途的评价，综合开发利用石英砂岩矿资源，保障服务于支撑剂产业的砂源本地化。
59压裂是非常规油气提高单井产量和提高采收率的主要技术手段，为油气田的高效开发提供了技术保障[1]。
在水力压裂的过程中，为了防止压后的裂缝在地层闭合压力下重新闭合，常常需要人为地往地下输送材料用来支撑裂缝，这些材料被称为支撑剂[2]。
压裂作业后，压裂液逐渐排出，储层仅留下支撑剂支撑裂缝，用以提供高导流能力通道，增加油气流流入井筒，保持油气渗流通道长期畅通。
随着页岩气行业的飞速发展，预计在未来5年内，支撑剂用量将达（500~600）×104t/a。
石英砂因自身硬度大、不易磨损、化学性质稳定且支撑剂价格相对低廉等性质逐渐变成为压裂工艺中主要使用的支撑剂之一，在压裂作业起着不可替代的作用，在低闭合压力的储层有较好的增产效果，并在1500m的以下的浅井被广泛使用[2]。
目前，中国石油页岩气油气资源主要集中于四川地区。
到2025年，西南地区预计拟新建水平井约1800口，按目前平均单井支撑剂用量（约2700t规模）和当前核算价格（石英砂成本约1100元/t，陶粒成本约2200元/t），预计累计支撑剂投资约110亿元。
石英砂生产成本约为260元/t，而北方石英砂运输到四川等地的运输成本为450~700元/t，如能实现砂源本地化，将极大地降低支撑剂成本[3]。
本次研究针对川北、川南、云南三个产地的四种石英矿矿石样品，利用各种分析测试手段，开展石英矿矿石物理性质、力学性质、化学性质等特征分析，在此基础上明确石英矿选矿重点参数，优选出更适合四川本地的优质石英砂。
1 石英矿矿物组成及微观结构特征实验评价1.1 矿石X-射线衍射全岩矿物分析将四种矿物按照测试要求，洗油，烘干，研磨至200目颗粒备用。
采用背压法将粉末样品装入样品框中压实，放入衍射仪中测试；利用HighScore软件分析原始X-衍射曲线，分析岩石中不同类型矿物的含量，结果可知：四种矿石中全岩矿物均以石英占绝对优势，含量>98%，其次为少量粘土矿物。
石墨筛网目数与粒径的计算和对照:目数，就是孔数，就是每平方英寸上的孔数目。
50目就是指每平方英寸上的孔眼是50个，500目就是500个，目数越高，孔眼越多。
除了表示筛网的孔眼外，它同时用于表示能够通过筛网的粒子的粒径，目数越高，粒径越小。
一般来说，目数×孔径(微米数),15000。
比如，800目的筛网的孔径为19微米左右;200目的筛网的孔径是75微米左右。
由于存在开孔率的问题，也就是因为编织网时用的丝的粗细的不同，不同的国家的标准也不一样，目前存在美国标准、英国标准和日本标准三种，其中英国和美国的相近，日本的差别较大。
我国使用的是美国标准，也就是可用上面给出的公式计算。
粉体颗粒大小称颗粒粒度。
由于颗粒形状很复杂，通常有筛分粒度、沉降粒度、等效体积粒度、等效表面积粒度等几种表示方法。
筛分粒度就是颗粒可以通过筛网的筛孔尺寸，以1英寸(25.4mm)宽度的筛网内的筛孔数表示，因而称之为“目数”。
目前在国内外尚未有统一的粉体粒度技术标准，各个企业都有自己的粒度指标定义和表示方法。
在不同国家、不同行业的筛网规格有不同的标准，因此“目”的含义也难以统一。
目前国际上比较通用等效体积颗粒的计算直径来表示粒径。
以μm或mm表示。
用目数来恒量粉体的颗粒大小是不恰当的，正确的做法应该是用粒径(D50，D97)来表示颗粒大小，用目数折算最大粒径。
如果大家看过日本关于磨料的标准JIS标准，就会觉得非常科学。
他们的每个号的磨料均给出了D3，D50，D97的要求，而且用不同原理的粒度测定仪时的数据是不同的。
其中的要求是非常严格的。
表示粒度特性的几个关键指标:D50:一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径。
它的物理意义是粒径大于它的颗粒占50%，小于它的颗粒也占50%，D50也叫中位径或中值粒径。
D50常用来表示粉体的平均粒度。
? D97:一个样品的累计粒度分布数达到97%时所对应的粒径。
它的物理意义是粒径小于它的的颗粒占97%。
Q/SH1020 1598—2013代替 Q/SH1020 1598—2008压裂支撑剂性能指标及测试方法2013-07-05 发布 2013-09-30 实施Q/SH1020 1598-2013I前 言本标准按照 GB/T 1.1—2009 给出的规则起草。
本标准代替 Q/SH1020 1598—2008《压裂支撑剂性能指标及测试方法》 。
本标准与 Q/SH1020 1598—2008 标准相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：——增加了两种规格陶粒支撑剂的抗压强度及其破碎率指标；——删除了两种规格陶粒支撑剂的抗压强度及其破碎率指标；——增加了压裂支撑剂粒径均值和充填层短期导流能力的筛选性能指标；——增加了支撑剂破碎室相关要求的附录。
本标准由胜利石油管理局油气采输专业标准化委员会提出并归口。
本标准起草单位：胜利油田分公司采油工艺研究院。
本标准主要起草人：宋时权、牟英华、孙维凤、张贵玲。
本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——Q/SH1020 1598—2003。
Q/SH1020 1598-20131压裂支撑剂性能指标及测试方法1 范围本标准规定了压裂用支撑剂的性能指标及测试方法。
本标准适用于压裂用支撑剂的性能测试。
2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。
凡是注日期的引用文件， 仅注日期的版本适用于本文件。
凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T 6003.1—1997 金属丝编织网试验筛SY/T 5108—2006 压裂支撑剂性能测试推荐方法SY/T 6302—2009 压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法3 支撑剂性能指标3.1 支撑剂性能评价指标3.1.1 粒径范围支撑剂的粒径分为11个规格，筛析试验所用的标准筛组合见表1。
落在粒径规格内的样品质量应不 低于样品总质量的90%，小于支撑剂粒径规格下限的样品质量应不超过样品总质量的2%，大于顶筛孔径 的支撑剂样品质量应不超过样品总质量的0.1%。
压裂作业质量标准LG GROUP system office room 【LGA16H-LGYY-LGUA8Q8-LGA162】第一章压裂作业质量标准范围本标准规定了水力压裂作业质量要求、作业技术标准。
本标准适用于油田水力压裂作业质量的评定。
压裂作业质量要求依据《压裂工程质量技术监督及验收规范》制定以下作业质量要求。
压裂作业质量分为合格、不合格：1.2.1作业质量合格（1）压裂作业实际进入目的层支撑剂量达到设计要求；（2）实际作业排量达到设计要求；（3）实际加砂比达到设计要求；（4）顶替液量达到设计要求；（5）胶联和破胶性能达到设计要求；（6）作业记录、曲线齐全准确，资料全准。
作业质量不合格达不到作业质量合格的六条中其中之一为质量不合格。
异常情况的评定作业过程严格按照设计执行，无人为因素而发生以下情况的，不进行质量评定。
在整理异常井作业资料时，需在施工监督记录单中详细说明，应有甲方工程技术人员签字认可。
（1）地层压不开，加酸等措施作业后还是压不开的。
（2）排除液体、设备、仪器仪表及操作因素，因地层原因中途砂堵的。
入井材料质量标准1.3.1压裂液技术指标按以下标准执行：压裂用植物胶通用技术要求(依据SY/5764-2007)：表1-1 压裂用植物胶通用技术要求水基压裂液通用技术指标（依据SY/6376-2008）表1-2 水基压裂液通用技术指标表1-3 黏弹性表面活性剂压裂液通用技术指标压裂用支撑剂指标依据《SY/T5108-2006压裂支撑剂性能指标及测试推荐作法》制定。
（1）粒径组成：水力压裂用支撑剂至少有90%的粒径在公称直径范围内，小于最下面一层筛子的支撑剂不应超过样品质量的2%，大于最上面一层筛子的支撑剂不应超过样品总质量的%。
落在支撑剂粒径规格下限筛网上的样品质量，应不超过样品总质量的10%。
（2）支撑剂物理性质指标支撑剂物理性质指标见表1-3表1-4支撑剂物理性质的指标（3）强度：①支撑剂的抗破碎能力相应的粒径范围、规定闭合压力和破碎指标见表1-4。
压裂基础知识压裂基础知识一、水力压裂原理（一）基本原理水力压裂是利用地面高压泵组，将高粘液体以大大超过地层吸收能力的排量注入井中，在井底憋起高压，当此压力大于井壁附近的地应力和地层岩石抗张强度时，便在井底附近地层产生裂缝；继续注入带有支撑剂的携砂液，裂缝向前延伸并填以支撑剂，关井后裂缝闭合在支撑剂上，从而在井底附近地层内形成具有一定几何尺寸和高导流能力的填砂裂缝，使井达到增产增注的目的。
（二）增产原理1、形成的填砂裂缝的导流能力比原地层系数大得多，可大几倍到几十倍，大大增加了地层到井筒的连通能力;2、由原来渗流阻力大的径向流渗流方式转变为单向流渗流方式，增大了渗流截面，减小了渗流阻力;3、可能沟通独立的透镜体或天然裂缝系统，增加新的油源;4、裂缝穿透井底附近地层的污染堵塞带，解除堵塞，因而可以显著增加产量。
二、压裂材料（一）压裂液在压裂过程中注入的液体统称为压裂液，根据压裂过程中注入井内的压裂液在不同施工阶段所起的作用不同，可把压裂液分为前置液、携砂液、顶替液三种。
1、根据作用不同分类前置液：它的作用是破裂地层并造成一定几何尺寸的裂缝，以便后面的携砂液进人在温度较高的地层里，它还可起一定的降温作用。
有时为了提高前置液的工作效率，在前置液中还加入一定量的细砂(粒径100-140目，砂比10%左右)以堵塞地层中的微隙，减少液体的滤失。
携砂液：它起到将支撑剂带入裂缝中并将支撑剂填在裂缝内预定位置上的作用。
在压裂液的总量中，这部分比例很大。
携砂液和其他压裂液一样，有造缝及冷却地层的作用。
携砂液由于需要携带密度很高的支撑剂，必须使用交联的压裂液(如冻胶等)。
顶替液：顶替液是在加砂程序结束后，用来将携砂液全部替人裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。
2、根据类型不同分类根据压裂液类型不同，可以将压裂液分为水基压裂液、油基压裂液、泡沫压裂液等。
（1）水基压裂液：水基压裂液是用水溶胀性聚合物(称为成胶剂)经交链剂(又叫交联剂)交链后形成的冻胶。
压裂天然石英砂（600/300μm，425/212μm）
卿三权
盘锦市兴隆台区锐华工贸有限公司成立于1999年，是辽河油田井下作业公司家属管理站通过股份制改造后成立的。
主要安置井下作业公司职工家属就业，按照辽河油田文件精神公司享受辽河油田多种经营企业的待遇。
公司原有职工家属68人，已退休40人，现有28人。
固定资产505万元，流动资金300万元，占地面积15200㎡建筑面积5200㎡。
我公司是专业从事压裂砂生产，劳动保护用品加工，印刷品生产的企业。
长期以来一直为辽河油田和长城钻探服务，早在1977年的家属管理站时期就从事石英砂生产并为辽河油田压裂提供这项产品服务，到目前为止已有40年的时间。
在长期的合作中我们与压裂公司建立了良好的供货关系，以及美好的诚信和相互间深刻的了解，公司原料基地位于内蒙古赤峰地区，硅矿储量6000万吨以上，压裂石英砂的生产能力可达年产10万吨，产品具有高强度，低密度，圆球度好，光洁度高，导流能力强，施工摩阻小，造缝能力强，在国内同行业中产量名列前茅，可广泛用于油水井压裂，铸造行业，高压油气层的压裂改造，公司依托科研院所，大专院校和石油行业的专家在产品工艺方面，产品质量提升方面进行研究，产品质量有了进一步的提高。
公司秉承‘以质量求生存，以科技求发展，管理求效益’的企业核心文化理念，集中优质资源，做出特色，做出优势，竭诚为用户服务，提高质量，保障安全，力争成为技术领先，服务完善的压裂支撑剂企业。
1、产品介绍
油田油藏埋藏深,温度高,渗透率低,断块多,地下情况复杂,不同的区块又有
各自的特点,使得压裂施工在一些区块的成功率较低,经常出现过早脱砂的现象。
而且油井压裂后初期产量较高,但递减快,稳产时间短,累积产量少。
为进一步提高压裂施工成功率和有效率,针对油田的实际情况,应用加细砂工艺技术能有效降低裂缝弯曲摩阻;减少压裂液滤失到细微裂缝中去,降低储层伤害,提高施工成功率;还能实现裂缝深穿透,延长压裂有效期。
由此我们公司研究生产了细砂产品来适应油田发展的需要，该产品具有耐压强度高，密度低，圆球度好，光洁度高，导流能力强等优点。
主要用于油田井下支撑，以增加石油天然气的产量，属环保产品，对增产石油天然气有良好效果。
2、作用机理
在压裂施工中加入适量细砂或粉砂,能降低近井地带的弯曲摩阻,充填地层微裂缝,并提高液体效率,降低储层伤害,延长压裂有效期。
1）降低近井地带的弯曲摩阻
近井地带的弯曲摩阻是造成部分压裂井失败的主要原因,弯曲摩阻的产生机理一般认为是由于近井地带射孔相位引起的裂缝不规则造成的,高浓度携砂液在经过近井地带时由于流通路径的不规则造成额外的流动阻力,容易发生支撑剂从压裂液中析出,造成近井脱砂,发生砂堵,这种危险随砂浓度的提高而迅速增大。
如何减轻这种情况,目前较为有效的办法是在前置液中加入细砂或粉砂,借助水力切割作用对弯曲裂缝进行冲刷使其平滑降低裂缝摩阻。
2）填充地层微裂缝延长压裂有效期
填充地层微裂缝,提高液体效率,降低储层伤害,并实现裂缝深穿透,延长压裂有效期。
压裂施工时,压力将施加在岩石上,当施加的压力接近岩石破裂压力时,便有无数的细微裂缝形成。
然后,继续沿着裂缝的前沿扩展,也就是从外部向
岩层内部发展,这种在水力压裂时扩展的理论可用以解释处在压裂施工中经常观察到的一些现象。
(1)在低渗透层中过早脱砂。
(2)裂缝穿透深度达不到设计的结果。
(3)油气井产量达不到预期的增产倍数。
通过大量的总结分析认为,这是由于部分压裂液滤失到无数的细微裂缝和遇到的裂缝之中,而没能起到使裂缝延伸的作用。
压裂液的这种滤失可以用高粘液体或暂时性降滤失剂等加以控制。
但是当压裂施工完成后,压开的裂缝和天然裂缝即闭合,并且滤失到微裂缝中的压裂液形成的残渣被固定在微裂缝中,造成堵塞伤害。
另一种控制滤失的有效方法是加入细砂或粉砂,这些细砂或粉砂能够进入许多细微的裂缝和通道,可减少压裂液向这些裂缝的滤失。
虽然粉砂形成的支撑裂缝导流能力相对较低,但仍然高于地层的原始渗透率,这样使地层与主裂缝形成有效沟通。
在压裂作业结束后,地层中就有了向井眼排流的导流渠道,不仅从主裂缝,而且也从许多小裂缝和天然裂缝中向井眼排流,从而提高压裂效果。
3、市场需求
目前我国页岩气压裂主要采取滑溜水压裂液携砂，支撑剂以陶粒为主。
由于陶粒密度大，滑溜水压裂液携砂能力又差，所以较容易产生砂卡事故，且携砂量还小。
为了保证施工安全，在能满足地层压力情况下，现在施工现场趋于使用较细规格的天然石英砂代替陶粒进行施工，这样既能保证施工安全，又能节约施工成本（陶粒砂2000元/吨，天然石英砂750元/吨左右）。
4、主要性能指标
600/300μm产品性能指标
项目性能指标
粒径
留在规格上下限筛内的样品≥90%大于顶筛筛网孔径的样品≤0.1%留在筛系列底筛上的样品≤1.0%球度≥0.6圆度≥0.6酸溶解度, ﹪≤7.0浊度(FTU) ＜150破碎率（28MPa）,﹪≤9.0
425/212μm产品性能指标
项目性能指标
粒径
留在规格上下限筛内的样品≥90%大于顶筛筛网孔径的样品≤0.1%留在筛系列底筛上的样品≤1.0%球度≥0.6圆度≥0.6酸溶解度, ﹪≤7.0浊度(FTU) ＜150破碎率（35MPa）,﹪≤9.0
5、技术创新点
1)细砂或粉砂可以进入细微裂缝和通道,减少压裂液向这些裂缝中的滤失,降低压裂液对油层孔隙的堵塞伤害,提高施工成功率。
2)细砂或粉砂进入细微裂缝和通道后,大大提高了液体效率,能实现裂缝深
穿透,延长压裂有效期。
6、现场应用
加细砂或粉砂压裂工艺是国外普遍应用的方法,这种方法使很多低孔隙低渗透层成功地获得了增产。
但在国内,很多人不能接受加粉砂工艺技术,在最初应用时也受到极力反对,随后推广应用效果的提高(施工成功率提高、有效期增长),各油田现在都主动要求压裂施工中加入细砂或粉砂。
主要做法是根据地层情况及压裂规模在前置液中加适量粉砂。
中原油田10口井加粉砂压裂施工的效果统计见表1。
