第一节 产品定义及发展历程
一、定义
陶粒支撑剂是石油、天然气工业水力压裂作业重要的专用材料，优质陶粒支撑剂对保持油、气的高导流能力，增加油、气井产量至关重要。
二、发展历程
自从1947年第一次水利压裂以来，到目前已有50多年的历史，作为水利压裂支撑剂也相应的被使用，天然石英砂首当其中被使用，随着水利压裂增产技术的进展越来越多的天然材料以及人造产品被使用，如：玻璃微珠〔稳定的抗压边界值约在41.36MPa（600psi）〕、铁砂和钢砂、碎胡桃壳、圆胡桃壳、铝丸、开采的石榴石、塑料珠或聚合物球等，不断用来作为水利压裂试验，这些新材料每一种都有其优点和缺点。
到了1970年早期，仅有高强度的焙烧的玻璃珠被保留下来。
在70年代后期，随着烧结铝矾土（陶粒）和熔炼氧化锆等高强度人造合成材料的发明，在水利压裂技术发展方面实现了决定性的突破，这种合成材料与低强度砂明显不同，能抵抗住高达69~102MPa（10000~15000psi）以上的闭合压力。因此与研制的高性能现代压裂一起为深层高压地层压裂开辟了前景。
目前，在油气增产市场上使用五种不同价格的标准支撑剂，他们是天然石英砂、人造的中等强度低密度的硅酸铝支撑剂（陶粒支撑剂）、人造的中等强度高密度的氧化铝和硅酸盐、高强度的铝矾土和高强度的硅酸锆支撑剂、以及涂敷预固化涂层和可固化涂层树脂的天然砂或人造支撑剂。它们在油气生产中各自起到不同的作用。
第二节 产品特点及应用领域 分析
一、产品特点
低密度高强度陶粒支撑剂的开发不仅为深井作业提供支持，而且有利于胶化压裂液的使用，便于在地层内形成具有一定长度和高度的支撑带，从而提高产层导流能力并增产增效。
二、应用领域
陶粒支撑剂主要应用于油气井的增产。
第三节 产业链概述
一、在产业链中的位置
产业链是一个包含价值链、企业链、供需链和空间链四个维度的概念。产业链的上游产业指处在整个产业链的开始端，提供原材料和零部件制造和生产的 行业 。而低密度高强度陶粒支撑剂作为是油气田压裂作业中必需的专用材料，其属于油气产业链的中游产业。
二、相关 行业 简述
1、发展现状
我国目前主要生产油区有25个(大庆、吉林、辽河、华北、大港、冀东、新疆、塔里木、吐哈、玉门、青海、长庆、四川、胜利、中原、河南、江汉、江苏、滇桂黔、新星、天津、深圳、湛江、延长、上海，据中国石油和化学工业协会资料)，其中，大庆是我国最大生产油区，生产能力约为5300万吨。胜利是我国第二大生产油区，生产能力约为2660万吨。辽河是我国第三大生产油区，生产能力1400万吨。
与国外相比，我国油田总体生产能力和生产效率低，如美国原油采收率可达50%，而我国全国平均仅为29%(不包括三次采油)。我国石油开采业基本特点是，主力油田进入开发中后期，油田综合含水率上升，成本增高，效益下降，增产难度大。
2008年，受国内原油加工亏损、加工进口油给予增值税返还优惠等因素影响，上半年特别是二季度国内原油生产受到一定影响，上半年原油产量同比增长1.7%，而二季度原油产量同比只增长0.8%。下半年，国内原油加工利润上升，原油产量增速有所回升。2008年，原油产量1.89亿吨，同比增长1.07%。
2008年，国内石油需求仍保持较快增长，但全年各季度市场需求变化较大。2008年，我国石油表观消费量达38965万吨，比2007年增加2395万吨，增长6.5%，增幅较2007年上涨1.7%。石油对外依存度为51.3%，比2007年的50.5%增加0.8%。
受全球金融危机、国际油价波动、特大自然灾害以及国内宏观调控政策等多种因素的影响，2008年国内石油市场起伏变化比较大，呈现以下特点：一是全年石油需求很不平衡，上半年一度出现油品供应紧张的局面，下半年市场却走软。按季度对比，二季度石油需求量全年最大，石油表观消费量达到10044万吨，此后逐季下降。二是成品油供应仍保持较快增长，但增速回落，且沿海地区与内陆地区增长不平衡。三是石油进口继续较快增长，对外依存度突破50%。
2、进出口
据海关总署统计，2008年我国累计进口石油（含燃料油）21853万吨，比2007年增加2156万吨，增长10.9%。其中，全年累计进口原油17888万吨，同比增长1571万吨，增长9.6%。同期，累计出口石油1868万吨。进出口相抵，全年石油净进口19985万吨，同比增加2228万吨，增长12.55%。
2008年，我国全年原油进口平均价为每吨723.03美元，比2007年的488.9美元上涨234.1美元，涨幅为47.9%。原油出口平均价格每吨716美元，比2007年上涨282.3美元，涨幅65.1%。成品油进口平均价格为每吨358.98美元，比2007年的486.3美元减少127.3美元，降幅为26.2%。成品油出口平均价格每吨802美元，比2007年的589.9美元上涨212.1美元，涨幅36%。
2008年，我国进口原油的50%来自中东地区，进口量8970万吨，同比增加1696万吨，增长23.3%；其次为非洲地区，进口量5395万吨（占30%），增加90万吨，增长1.7%；欧洲和西半球进口量3025万吨（占16.9%），减少138万吨，下降4.4%；亚太地区进口量498万吨（占2.8%），减少76万吨，下降13%。进口国家中，进口量排名前五位的分别为沙特（3637万吨）、安哥拉（2989万吨）、伊朗（2132万吨）、阿曼（1458万吨）、俄罗斯（1164万吨）。
3、展望2009年
2009年，国际金融危机将继续扩散和蔓延，世界经济增长继续减速，国际原油价格可能在低位震荡，国内原油需求增速也将放缓，这对于我国油气 行业 既是挑战也是机遇。
根据国内外权威机构和经济学家对我国经济未来走势的估计，我国经济在2009年一、二季度经济增速可能继续走低，三季度有可能回升，四季度增速渴望加快，全年经济增速渴望达到8%。因此，2009年我国石油需求有望继续增长，但增速明显回落。
从国际石油市场看，全球经济短期内难以走出低谷，世界各大机构和权威人士普遍认为，2009年国际石油需求和价格走势将继续受到经济低迷的影响，预计全年国际平均油价低于2008年。但由于目前国际油价已跌到每桶40美元以下，再深幅下跌的动力减弱。
面对新形势，国家能源局提出，2009年油气工作的总体思路是：认真学习实践科学发展观，继续解放思想，坚持改革开放，统筹国内外两个大局，加强战略思维和体制创新，抓住机遇，迎接挑战，确保国内石油继续稳定增长、天然气产量快速增长，进一步完善油气供应战略布局工作，建立健全应急安全体系，推动油气 行业 科学发展。
为此，国家能源局要求，要继续做好油气 规划 ，加强政策 研究 和法规建设，促进体制创新和科技进步，坚持加大资源勘探力度，努力实现东部稳定，加快西部发展，确保国内原油产量稳中有升，天然气产量快速增长。继续把天然气工业作为我国转变发展方式、推动产业结构优化升级和建设环境友好型社会的重要抓手，不断完善天然气管网和储气调峰手段，积极推进液化天然气项目。继续 规划 建设一批重点油气管道，推动油气国际合作，完善储备体系，努力构建安全、稳定、经济、可靠的油气供应体系。
第四节 产品生产技术发展现状
目前，我国高强度石油压裂支撑剂技术以攀钢为代表，其产品已达世界先进水平。
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。
第五节 产品生产工艺特点或流程
1、原材料
主料主要采用铝钒土矿，辅料则为白云石、磷铁矿、锰粉、膨润土等辅料配合使用。
2、炉料配比设计
选取的配料要简单，为满足融体粘度、熔融温度、易结晶、收缩小等要求，本支撑剂采用MgO－A12O3－SiO2系统，以能最终析出α－刚玉晶相为原则，成份点选择在接近α－刚玉的化学成份上，因此主要原料的化学组成应控制。
采用不同的主料与辅料比例对本支撑剂的性能起决定作用。烧结辅料通常占总混合物料重量的30%左右，辅料与主料的最佳配比范围由不同的工艺条件决定。烧结出的支撑剂应有以下要求：
1）支撑剂应具有较高的强度及较低破碎率。
2）支撑剂应具有较好的化学稳定性，尤其耐酸腐蚀。
3）支撑剂的原料应具有较好的烧结性能，能在较低的温度下进行烧结。
4）尽量减小支撑剂的脆性。
3、成球工艺
本实验采用了特殊的成球工艺，工艺过程为：将混合物料加入到粉碎装置中，粉碎到一定的粒度，再放入到混合装置中，搅动磨成更细的粉末，形成平均颗粒直径<15μm的均匀干粉。加入足量的水,并搅拌混合物，将其打成湿粉，睏料10h，做成球湿粉，并投入成球机中，间歇喷入水雾，当母球出现时，间歇、交替加入干粉和水雾，严格控制干粉和水雾的加入量与时间，使母球逐渐达到规定的尺寸。做好的球粒在100－300℃温度下烘干，直到球粒中水份含量＜3%，最好＜1%．最佳烘干温度175－275℃，烘干时间30－60min。
4、结晶、退火工艺
结晶及退火过程在隧道窑中进行。分选达到圆度要求的球粒，在常温下放入隧道窑中进行烧结。在烧结的过程中要严格控制烧结的时间和温度，烧结温度控制在1360℃，烧结时间为2h.退火采取随炉自然冷却的方法。
5、支撑剂理化性能
1）物相组成
在偏光显微镜下可观察到α－刚玉微晶相占55.5%－82.5%，17.5%－45%为残余玻璃相。
2）粒度组成，球度和圆度
95%以上的支撑剂颗粒，粒度范围为0.45-0.9mm，其中0.45-0.75mm约占4%左右，0.75-0.85mm约占8%左右，0.9mm约占83%左右，符合支撑剂所要求的粒度指标。96%以上的球粒，圆度和球度为0.9，符合美国石油协会APIR-60球度及圆度的推荐标准。
3）破碎率
根据APIR－60推荐的试验方法，进行10次支撑剂破碎试验，经检测，平均破碎率为4.1%，优于APIR－60的推荐标准值10%．
4）化学稳定性
支撑剂的化学稳定性主要以耐酸性来评价，本支撑剂在酸中的溶解度为4.54%，优于APIR－60的推荐标准值5.5%。
第六节 国内外生产技术发展趋势 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。
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