煤基固废中稀土元素的分布及赋存

对来自不同地区的煤泥、粉煤灰、气化渣以及煤矸石常见的四种煤基固废样品进行了X射线荧光光谱仪(XRF)、XRD以及四种煤基固废样品中稀土元素含量的分析。通过检测分析可知,在四种煤基固废样品中主要组成成分都为硅铝氧化物,粉煤灰中的硅铝氧化物含量最高,占总质量的70%以上,通过XRD的分析可知,煤泥、煤矸石中主要矿物为高岭石(Al₂O₃·2SiO₂·2H₂O)和石英(SiO₂),气化渣主要矿物为石英(SiO₂)、粉煤灰的主要矿物为莫来石(3Al₂O₃·2SiO₂)和石英(SiO₂)。在四种煤基固废中粉煤灰中稀土元素的含量也是最高的,高达400μg/g以上,并选取粉煤灰和矸石样品为代表,进行稀土元素和硅铝矿物结合状态的研究。     

压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律研究现状与展望

世界范围内非常规油气藏具有储藏面积大、储量巨大、开发潜力大的特点。当前对于开发非常规油气藏占有重要的增产改造的手段就是利用水力压裂对油气储层进行压裂改造。由于在水力压裂过程中,储层压裂改造的最终效果取决于由裂缝内支撑剂的沉降及运移规律影响着的支撑剂颗粒在压裂裂缝内的铺置情况。因此,研究压裂裂缝内支撑剂沉降及运移规律对未来增加非常规油气藏的产量枀具必要性。根据非常规油气藏水力压裂后裂缝中支撑剂的沉降和运移规律研究现状和发展历史,探讨了压裂裂缝中支撑剂沉降和运移规律的发展趋势。     

煅烧煤矸石添加量对陶粒支撑剂力学性能的影响

可燃性气体的开发以及固体废弃物的再利用是响应国家低碳清洁发展、能源战略转型的重要举措。本文采用煅烧处理的煤矸石作为添加剂制备陶瓷颗粒支撑剂,通过调控支撑剂的原料配比,获得力学性能较好的材料,提升材料支撑岩层裂隙的结构强度,实现煤层气的高效开采。结果表明,煅烧煤矸石组分的适量添加可有效提高陶粒支撑剂抗破碎强度,其中42 MPa闭合压力下破碎率最低为3.66%,52 MPa闭合压力下破碎率最低为7.97%。通过观察界面腐蚀后的陶粒支撑剂微观形貌以及分析结构中的元素成分比例,发现材料中α-Fe₂O₃的均匀分布促进支撑剂中玻璃相的产生,提升了陶粒基体的结构致密性;同时α-Fe₂O₃晶粒在形核长大的过程中,由于间隙填补作用产生的微观应力对材料结构起到再次强化的效果,显著提升陶粒支撑剂的力学性能以及抗破碎能力。     

煤基固废制泡沫陶瓷的发泡工艺研究及应用进展

煤基固体废弃物主要包括采煤和选煤过程中排放的煤矸石、燃煤电厂排出的粉煤灰等,由于无法进行大规模利用并不断堆积造成了严重的环境污染。环保要求的提高使得煤基固废的处理成为煤炭行业的重中之重。泡沫陶瓷是一种具有耐高温特性的新型多孔材料,性能优异,应用范围广。利用煤基固废制泡沫陶瓷,不仅可实现煤矸石和粉煤灰的规模化利用,减少环境污染,还可降低泡沫陶瓷的生产成本。综述了煤矸石和粉煤灰制泡沫陶瓷的主要方法,包括发泡法、添加造孔剂法和有机泡沫浸渍法。不同类型的发泡剂均可在高温下反应或分解产生气体,从而在坯体中产生孔隙,重点阐述了造孔剂的造孔机理,造孔剂添加量对泡沫陶瓷孔分布、孔径大小、孔形貌以及对泡沫陶瓷性能的影响,如气孔率、抗压强度等。对比了不同制备方法的优缺点、应用范围和主要发展方向,其中发泡法可以控制产品的各向异性,但对原材料的要求相对较高,制备工艺条件不受控制;有机泡沫浸渍法可调控泡沫陶瓷的形貌和组成,但需要较长时间排塑;添加造孔剂法可获得形状复杂、气孔结构不同的产品,但造孔剂易发生团聚现象。概述了泡沫陶瓷在不同领域的应用进展,针对不同的应用领域,泡沫陶瓷的性能侧重点也不尽相同,对孔结构要求...     

陶粒支撑剂的研究及应用进展

深层、低渗透、高闭合压力储层将是未来油气田水力压裂的主要区域,陶粒支撑剂因在水力压裂作业中起到支撑裂缝、提高导流率、增加油气产量的作用而备受关注。随着高品位铝矾土资源日渐枯竭,低铝质原料成为制备陶粒支撑剂的主要原料,目前主要包括低品位铝矾土、硅铝质固体废弃物以及其他材料。本文在总结大量文献的基础上,阐述了低铝质原料制备陶粒支撑剂所具有的优势以及存在强度不足的缺陷。之后针对这一问题,文章提出了覆膜增强和添加剂增强两种增强方式,系统讨论了预固化覆膜增强、可固化覆膜增强、液相助熔增强和畸化晶格增强对陶粒支撑剂强度的影响,总结出针对于不同原料制备、不同应用环境下的陶粒支撑剂最佳的增强方式。最后对陶粒支撑剂未来潜在发展方向进行了展望。     

低密度陶粒支撑剂的水敏老化机理研究

低密度陶粒支撑剂良好的性能在非常规能源开采工作中显得十分重要。针对低密度陶粒支撑剂在地层水服役期间性能退化的现象，本文选取两种不同规格的支撑剂，在地层水中浸泡不同时间后取出，采用XRF、XPS、XRD、SEM、TEM对浸泡前后的支撑剂进行表征，探索支撑剂老化机理。结果显示：支撑剂中ClO₂含量增加，Al₂O₃、SiO₂含量减少，地层水中Cl^-、HCO^-₃含量减少；XPS检测出Cl 2p峰和Cl 2s峰；XRD检测出新相SiCl₄。以上结果证实，地层水中的Cl^-扩散到支撑剂表面与SiO₂反应生成SiCl₄,SiCl₄进一步水化生成硅凝胶或硅酸凝胶包覆在支撑剂表面。支撑剂中Al₂O₃会与地层水中H⁺(酸性环境)反应生成Al³⁺,Al^3...     

陶粒压裂支撑剂研究进展

水力压裂是应用于石油天然气行业中的一种有效增产措施.随着非常规油气藏的发展,其已成为我国亟待攻克的技术难点之一.而压裂支撑剂是水力压裂过程中的关键材料,即用于支撑裂缝从而提高油气藏渗透率的球形颗粒.文章综述了国内外陶粒支撑剂的研究现状及发展趋势,重点介绍了铝矾土基和高岭土基压裂支撑剂的研究进展以及压裂支撑剂的制备工艺.     

水力压裂陶粒支撑剂的研究现状

水力压裂是指在油气井开采工程中,运用的一种高效的、环保的,可以提高油气产量的技术,其中支撑剂的选择尤为重要,是水力压裂工程中的关键一环。目前国内广泛用于水力压裂的支撑剂,多以低品位铝矾土制备,支撑剂主要包含莫来石相和刚玉相,较最初的以高品位铝矾土制备的陶粒支撑剂,成本上得以控制,但普遍存在着抗压强度低、密度大等缺点。高压电瓷由于在制备过程中,坯体极易产生变形、开裂,这部分电瓷常被当做废弃物处理,经过分析其铝硅含量,适于作为原料以代替低品位铝矾土来制备陶粒支撑剂。本文结合高压电瓷废料在陶粒支撑剂中的应用前景,阐述了水力压裂陶粒支撑剂的研究现状。     

影响压裂效果的现场施工质量因素及其控制

水力压裂在低渗特低渗油藏及非常规油气开发中发挥着重要作用，现场施工质量的优劣直接关系此类油气藏开发效果。通过对压裂施工过程的详细研究，找出了影响压裂效果好坏的压裂车组设备因素、作业队施工质量因素及压裂液和支撑剂质量因素等三个因素，并提出了对应的施工注意事项，以期对现场施工提供借鉴和参考。     

页岩气压裂开采中不同类型支撑剂性能评估及优选分析研究

石油支撑剂在市场上的应用十分广泛，几乎已经成为油藏储层中取得最佳产量提升效果的必备物质。石油支撑剂被广泛应用于石油开采中，帮助提高油藏储层的产量。通过实验数据对页岩气压裂开采过程中所涉及的三种支撑剂陶粒、石英砂和覆膜支撑剂在同状况下，自身的物理性能进行分析比较、以及针对非常规储集层页岩气开采过程中，压裂支撑剂及性能与压裂产生裂缝之间的关系、对裂缝导流能力的影响进行分析评价，从而对非常规储集层页岩气压裂开采中支撑剂的使用进行优选分析，为油气公司在实施页岩气开采中在支撑剂的选择和利用方面提供参考，进一步为我国非常规油气资源开发积累一定经验，为石油企业页岩气生产开采提供经济性指导。     

以煤矸石为原料制备Al2O3-SiO2气凝胶的工艺与性能

煤矸石作为固体废弃物虽然被用作发电燃料、煤矿填料与建筑材料,但其利用率仍然不高,如何提高煤矸石的高值化利用率成为了目前研究的热点。本文以山西煤矸石为原料,采用一步酸溶和溶胶-凝胶法,并经过常压干燥得到了Al₂O₃-SiO₂气凝胶粉体。在溶剂置换与改性过程中引入超声波,研究了其对气凝胶的制备与性能的影响。采用BET、XRD、SEM、FT-IR、TG-DSC及接触角测试对所得Al₂O₃-SiO₂气凝胶粉体的结构与性能进行表征。结果表明,超声波的引入加快了反应速率,缩短了气凝胶的制备周期,所制备的Al₂O₃-SiO₂气凝胶是一种具有纳米三维网络结构的介孔材料,堆积密度低至0.120 g/cm³,比表面积为635 m²/g,高温下收缩性小于传统水玻璃制备的SiO₂气凝胶,并具有较好的疏水性。     

我国煤矸石利用现状及富氧燃烧前景分析

煤矸石作为一种工业固体废弃物,不仅占用了大量土地资源,还导致了严重的环境问题,其高效清洁综合利用迫在眉睫。介绍了煤矸石的组成、危害以及综合利用方式,评述了煤矸石燃烧发电过程中典型CO₂减排技术的优缺点,并分析了富氧燃烧技术用于煤矸石燃烧发电过程中CO₂排放控制的应用前景,以期为煤矸石电厂实现“碳达峰、碳中和”提供一种新的策略。     

纳米材料在水力压裂中的应用研究进展

综述了近年来纳米材料在水力压裂中的应用现状,系统总结了纳米材料在增强压裂液和支撑剂性能、提高压裂返排液处理效果以及开发可降解压裂完井工具等方面的研究进展,详细阐述了纳米材料的作用机理和优势,发现纳米材料因其具有特殊的物理和化学性质,可以用于解决水力压裂过程中的诸多关键问题,在水力压裂技术领域中表现出广阔的应用前景。结合当前非常规油气开发对水力压裂技术的实际需求,对纳米材料未来在水力压裂中的发展方向进行了展望。     

二氧化碳在能源开发应用中的研究进展

详细介绍了CO₂在能源开发领域中的应用，包括常规油气的钻井压裂、驱油采气，非常规油气及地热能的开发利用，储能发电、新能源合成领域等。CO₂能源化利用技术具有良好的发展前景，但在技术装备、经济成本、环境风险等方面存在一定的风险和挑战。提出了针对性的发展策略，并展望了我国CO₂能源化应用技术的未来开发前景。     

粉煤灰陶粒石油压裂支撑剂的制备与表征

随着石油的不断开采,对压裂支撑剂的要求越来越大,目前市场上的石油压裂支撑剂普遍存在体密度偏大、抗破碎能力不高等问题.以粉煤灰固体废弃物为主要原料,采用了8种配方制备出了低密度、高强度的石油压裂支撑剂;利用XRD、SEM等方法,对制品的显微结构和物化性能进行了分析和物相表征;探讨了烧成温度、保温时间对支撑剂体积密度和破碎...     

水力压裂支撑剂的研究进展

水力压裂工艺技术的核心是形成导流能力强的裂缝.支撑剂是水力压裂过程中能够进入被压开的裂缝并使其不再重新闭合的一种固体颗粒.它能够帮助裂缝处于开启状态,提供油气由地层到井筒的渗流通道,是水力压裂施工中的关键材料.本文概述了近年来国内外水力压裂用支撑剂的发展历程,几种常规支撑剂的类型及特点,重点对几类新型支撑剂进行了综述,最后,针对目前支撑剂技术面临的挑战提出了其今后发展趋势.     

粉煤灰基A型沸石的制备与应用进展

我国能源消费结构以煤为主，煤炭的大量燃烧产生数量庞大的固体废弃物粉煤灰，粉煤灰的长期堆积不仅占用土地资源而且会带来严重的污染问题。简要介绍了粉煤灰的物理化学性质、A型沸石的结构特点，从粉煤灰基A型沸石的合成与应用两方面进行综述及展望。粉煤灰的主要成分为SiO₂、Al₂O₃，是合成沸石的理想原材料。粉煤灰基A型沸石具有优秀的阳离子交换能力与吸附性能，在废水处理、吸附分离气体等方面有良好的应用前景。此外粉煤灰基A型沸石还能在建筑建材领域中发挥独特的作用。虽然粉煤灰基A型沸石的性能良好、应用较广，但是存在将合成规模扩大化、将实验室研究成果应用到实际工厂中等方面的问题，需要进一步的研究。     

MgO作矿化剂对多孔轻质陶粒支撑剂结构和性能的影响

以山西忻州高铝煤矸石为主要原料,碳粉为造孔剂,采用常压烧结法,制备出了密度较低的石油压裂支撑剂,但造孔作用使得支撑剂的强度变低.为了能够在降低支撑剂密度的同时保证强度,添加MgO作矿化剂来改善支撑剂的强度.通过分析检测表明:引入适量的氧化镁做矿化剂,可促进液相烧结,对抑制莫来石晶粒长大有利,改善了支撑剂强度.当碳粉添加量为10wt％,氧化镁添加量为2wt％,烧结温度为1350℃时,获得的支撑剂性样品能最佳,体密度仅为1.35 g/cm3,视密度为2.41 g/cm3,35 MPa下破碎率为4.58％.     

CO2准干法压裂技术在鄂尔多斯盆地低压致密气藏的应用

针对鄂尔多斯盆地低渗、低压、低丰度及由于孔喉结构复杂、孔喉半径小、孔喉比大的特性造成的储层孔隙水锁、水敏等问题，从储层结构特征和生产动态出发，提出了CO₂准干法压裂技术。该技术利用CO₂增稠剂蓄能压裂补充地层能量，通过气液相变解除地层水锁，提高压裂返排率至55.2%，在井口实现连续混配，从而扩大储层改造，增加采收率。同时在鄂尔多斯盆地山1层位的4口井开展了现场试验，措施后单井平均日产气量与常规压裂相比增加了3-5倍。该技术的成功应用，打开了鄂尔多斯盆地低压气藏提高单井产量的突破口，为类似非常规低压气藏增产提供了重要的技术支持和保障。     

煤矸石在堇青石蜂窝陶瓷催化剂载体中的应用与研究

董青石蜂窝陶瓷具有极低的热膨胀系数、较好的抗热震性、较高的化学稳定性,是优良的汽车净化器催化剂载体材料。煤矸石主要成分为SiO₂和Al₂O₃,在陶瓷行业的利用一直是本领域研究的热点。以山西煤矸石为主要研究对象,通过对采用不同化学组成、粒度分布和微观形貌的煤矸石制备的堇青石蜂窝陶瓷载体样品热膨胀系数进行测定,考察了煤矸石对堇青石蜂窝陶瓷性能的影响。结果表明：不同化学组成的煤矸石制得的蜂窝陶瓷越接近堇青石的理论组成51.4wt.%SiO₂、34.9wt.%Al₂O₃、13.7wt.%MgO,热膨胀系数就越低。随着煤矸石颗粒越细,堇青石蜂窝陶瓷的热膨胀系数越低,选用250目煤矸石原料粉末时,热膨胀系数为1.662×10^-6℃^-1。采用微观形貌为片状的煤矸石粉末比用球形的煤矸石粉末制得的堇青石蜂窝陶瓷热膨胀系数更低。