川南沐川地区新发现压裂支撑剂用石英砂岩.pdf

20232.023May年5月GEOLOGREVIEW评论质地No.Vol.69第3期第6 9 卷川南沐川地区新发现压裂支撑剂用石英砂岩张航飞1.2），钟强生），杨林龙3），竹合林1）1)四川省地质矿产勘查开发局二零七地质队，四川乐山，6 140 0 0；2）张金元劳模创新工作室，四川乐山，6 140 0 0；3）胜利油田勘探开发研究院，山东东营，2 57 0 0 1关键词：石英砂岩；压力支撑剂；川南沐川四川地区以往的石英砂岩矿多为化肥用、水泥用、陶瓷用、铸造用和玻璃用等方向，导致本地石英砂岩矿未能充分利用其经济价值。采取野外露头调查、钻探工程及采样测试分析等手段，在四川沐川地区发现了三叠系上统小塘子组（T x）下部的致密块状石英砂岩符合压裂支撑剂原料要求，其物理性能和导流能力等评价指标符合石英砂压裂支撑剂的工业指标要求四川地区压裂支撑剂用砂源主要以石英砂矿为主，石英含量高，其中江油、青川地区7 0/140 目粉砂与现场在用石英砂破碎率和导流能力相当，基本满足页岩气浅层压裂需求（郑新权等，2 0 2 1）。2 0 19 年川南页岩气田日产能力突破3000万m，年产能突破10 0 亿m，可以预见在四川页岩气开发中对石英砂支撑剂的需求将会增加。研究区内石英砂岩矿床的规模大，矿石储量超过千万吨，赋矿层位三叠系上统小塘子组（T,x)层位稳定，连续性好。研究成果不仅为研究区及周边石英砂岩矿提供了新的产品用途方向，还能保障服务于支撑剂产业的砂源本地化，对川南页岩气田开发降本增效具有重要的现实意义。1样品采集本次工作采取石英砂岩原矿和精选厂的工业加工品。原矿样品为块状样，采自沐川黄丹双龙沟、红旗等碉采矿区。矿石加工样品采自乐山中天矿业有限公司中试基地（双龙沟矿区），先通过8 0 kt/a石英砂工业试验生产线加工后，进一步通过烘干和筛分等加工获得的40/7 0 目型号的石英砂产品2研究结果研究区内三叠系上统小塘子组（T,）上部为浅灰色中至细粒中层状长石石英砂岩夹薄层状深灰色砂质黏土岩，下部为深灰色砂质黏土岩与浅灰色一白色石英细砂岩互层。矿体赋存于上三叠统小塘子组（T,x）下部，岩性为浅白色糖粒状中一细粒石英砂岩，厚约3 5m，其Si0，含量 8 5%。矿石镜下鉴定为含细粒中粒岩屑石英砂岩，细一中粒结构，致密块状构造，颗粒支撑结构，分选性中等，孔隙一加大胶结类型。矿石矿物成分较为简单，以石英和硅质岩屑等陆源碎屑为主（含量约8 2%8 5%），少量黏土杂基和石英胶结物等填隙物（含量约10%15%）。粒度主要为0.2 0 0.50 mm，中砂屑占比一般为7 5%9 0%，细砂屑和粗砂屑及巨砂屑含量不等。WWW O,）：8 7.2%92.1%，平均9 0.5%;w（A l,0,)：5.50%9.0 0%,平均6.76%;w（Fe 2 0，)：0.39%0.6 4%，平均0.46%;K,0含量为1.06%2.35%，平均1.38%;S0，含量0.2 2%0.57%，平均0.37%。石英砂岩原矿样品的XRD测试分析结果显示，XRD图谱中强衍射峰全部由石英产生，锋形非常尖锐、明显、对称，说明石英是该矿石的主要矿物成分，而且结晶度也高。同时，其图谱中还有非常微弱的其他矿物衍射峰，说明只有少量或微量的伊利石、高岭石、蒙脱石和长石等矿物存在。矿石块状样的SEM照片显示，矿石中的黏土矿物分布于石英颗粒之间，主要呈不规则卷曲片状；石英可见典型的贝壳状断口，局部可见被颗粒细小的片状黏土矿物所充填的溶蚀坑，使石英表面出现较明显的白色斑点。矿石支撑剂用物理性能测定结果显示（表1），实验室加工的40/7 0 目石英砂样品的浊度、150 m的粒径占比和破碎率等指标，不符合行业标准水力压裂和碱石充填作业用支撑剂性能测试方法（SY/T5108-2014）的相应要求。工业品的各项指标均满足相应要求，其中破碎率基本满足达到9%破碎的4K等级。导流能力测试结果显示（表2），闭合压力小于2 7.6 MPa条件下，40/7 0 目石英砂支撑剂充填层的导流能力分布在1.7 1 52.2 6 mcm，双龙沟矿区样品SLG-H2在7 0 MPa时由于导流能力过低无法测出，双龙沟矿区工业品G1在7 0 MPa闭合压力下的导流能力为1.12 mcm。研究显示，以四川盆地页岩储层为例，页岩气井主裂缝的导流能力大于0.5mcm，分支裂缝的导流能力大0.2 mcm，即能满足页岩气井生产需求（高新平等，2 0 18）。在闭合压力7 0 MPa下，研究区40/7 0 目石英砂工业品能满足页岩气井主裂缝的导流能力大于0.5mcm要求，同时实验室和矿山制备的40/7 0 目石英砂在闭合压力55MPa下均满足分支裂缝的导流能力大于0.2 mcm要求，可用于浅层页岩气井生产需求。值得注意的是，研究区实验室与实际矿山的40/70目石英砂样品导流能力存在明显差异性，推测是实验室与实际矿山的40/7 0 目样品加工工艺质量有所差异，工业品的测试结果更具现实意义且完全满足目前四川盆地页岩气井主井裂缝对导流能力的要求，建议下一步工作应继续采取工业品，增加测试数据，使测试结果更具有代表意义3结论研究区三叠系上统小塘子组（T,x）下部浅白色糖粒状中注：本文为四川省地质矿产勘查开发局科技创新项目（编号：SCDKZCKJXM-2022024）；四川省地质矿产勘查开发局二零七队科研项目（编号：2 0 7 队科2 0 2 1-3号）的成果。收稿日期：2 0 2 2-0 9-0 5；改回日期：2 0 2 2-11-10；网络首发：2 0 2 2-11-2 0；责任编辑：刘志强。Doi：10.16 50 9/j.g e o r e v i e w.2 0 2 2.11.0 31作者简介：张航飞，男，19 9 0 年生，硕士研究生，工程师，主要从事地质调查与矿产勘查研究。Email：7 6 5316 2 10 q q.c o m。1214地质论评2023年表1石英砂矿石样品的支撑剂用物理性能测定结果Table 1 Results of physical properties by proppant of quartz sand ore samples检测项目圆度球度视密度(g/cm)体积密度（g/cm）酸溶解度(%）浊度(FTU)大于6 0 0 m的占比粒径425212m的占比在150 m的占比破碎率闭合压力（2 8 MPa）(%）闭合压力（35MPa)注：SLG为双龙沟矿区样品；HQ为红旗矿区样品；工业品G1为双龙沟矿区加工样品SLG-HI0.750.762.631.313.212000.0996.361.7317.68SLG-H20.750.742.621.263.782000.0589.234.3120.21SLG-H30.720.752.581.256.142000.0186.986.7023.41HQ-H10.730.752.631.284.952000.0680.078.1722.68HQ-H20.740.762.591.263.942000.0187.364.9220.82HQ-H30.730.742.581.292.872000.1294.62.4721.47工业品G10.730.762.621.401.7081.27098.4809.0514.95表2 40/7 0 目石英砂的短期导流能力测定结果Table 2 Determination of short-term conductivity of 40/70 mesh quartz sand闭合压力SLG-H2(MPa)导流能力(um.cm)6.910.7413.86.4127.61.7141.40.7455.20.2369.0一细粒石英砂岩的40/7 0 目石英砂工业品的各项指标均满足压裂支撑剂的相应要求，其中破碎率基本满足达到9%破碎的4K等级，导流能力满足浅层页岩气井生产需求；区内石英砂岩资源丰富，具有较大的市场潜力。参考文献References工业品G1(The literature whose publishing year followed by a“&is in Chinesewith English abstract;The literature whose publishing year followed by a52.26“#is in Chinese without English abstract)34.48郑新权，王欣，张福祥，杨能宇，才博，梁天成，蒙传幼，卢海兵，21.89易新斌，严玉忠，王久涛，姜伟，王天一。2 0 2 1.国内石英砂支7.83撑剂评价及砂源本地化研究进展与前景展望中国石油勘探，4.4626(1):131 137.1.12高新平，彭钧亮，彭欢，王良，周玉超，冯艳2 0 18.页岩气压裂用石英砂替代陶粒导流实验研究.钻采工艺，41（5）：35 37+41.Keywords:quartzsandstone;fracturingproppant;Muchuan area,southern SichuanZHANG Hangfei,ZHONG Qiangsheng,YANG Linlong,ZHU Helin:Quartz sandstone for fracturing proppant wasfound in Muchuan area,southern SichuanGEOLOGICALREVIEWVol.69No.32023CONTENTSScholarly DiscussionRestudy on the attribute of Niujuanzi Ophiolite in Beishan Mountains,Gansu ProvinceYU Jiyuan,WANG Guoqiang,LI Xiangmin,JI Bo,ZHAO Guobin(829)A discussion on geological evolution of the Longshan tectonic zone in the joint part of QinlingQilian Orogenic BeltsEvidencesof geochemical and U-Pb ages of monazite and zircon from the late Early Paleozoic granite and intermediatebasic inclusionCHANG Yinglei,LUO Jinhai,CHEN Zhuo(853)Mesozoic tectonomagmatic characteristics and their control on rare metal pegmatites in Mufushan area,northeastern HunanZHANG Liping,CHEN Hu,CHEN Jianfeng,CHEN XuThe PTt path and its tectonic significance for metamorphic complex of the Zanli Formation,Kangding Group,in Datian area,Panzhihua CityNeoproterozoic evolution of the western Jiangnan Orogen-diabase,western HunanThoughts on Eocene strata research in Qiongdongnan BasinZHANG Baoling,CHEN Youliang,OU Heqiong,FU Yuzhen,YIN Guiqin,GU Mengjuan(896)ZHOU Weijian,HU Tianyang,LIU Lei,HUANG Dezhi(913)LI Shengyong,WU Qilin(928)-Insights from element contents o