支撑剂是水力压裂作业过程中用来支撑岩缝的具有一定强度的固体颗粒,其产品性能对支撑裂缝、防止裂缝重新闭合、提升油气采收率等有着重要影响。目前,包括致密油、页岩气等在内的深层低渗透型油气资源的勘探开发,要求支撑剂具有低成本、低密度、高强度、高抗破碎能力等特点,以满足低粘度清洁压裂液的配伍性需求。本文以焦宝石、煤矸石为主要原料,制备了低密度陶粒支撑剂。借助于X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、破碎率测试仪等分析和检测手段,分析了焦宝石及其尾矿、煤矸石的成分与物相组成,研究了配方组成、制粉、制粒、烧成、筛分工艺对产品性能的影响,探讨了支撑剂的导流能力与产品颗粒尺寸、形貌之间的关系。本文的主要研究内容及结果如下:1、以焦宝石、煤矸石为主要原料,通过优化支撑剂配方及制备工艺,在1400-1450℃下,成功制备了性能良好的低密度陶粒压裂支撑剂,试样符合行业标准SY/T5108-2014的要求。2、分析了焦宝石及其尾矿、煤矸石的原料性质,结果表明:煅烧后的焦宝石及其尾矿、煤矸石的主要化学成分为A1203和Si02;矿物组成都以莫来石和石英为主;煤矸石在煅烧过程中灼减量大于30%,在1450-1500℃范围内烧结致密。3、研究了配方组成中煤矸石含量对支撑剂性能的影响,结果表明:当煤矸石加入量小于5%时,煤矸石的加入,降低了支撑剂的视密度。而加入量为25%时,煤矸石的加入促使支撑剂内部形成大量闭气孔,支撑剂的视密度进一步降低,破碎率变大。当煤矸石加入量为15wt.%、烧成温度为1410℃时,陶粒支撑剂的视密度为2.65g/cm3,69MPa下的破碎率为7.9%。借助于XRD分析表明,所制备的陶粒主晶相为莫来石和石英。4、研究了制备工艺对支撑剂性能的影响,结果表明:湿法研磨制粉工艺可以获得颗粒度小且分布均匀的粉料;在制粒过程中添加浓度为0.25wt.%的CMC水溶液作为结合剂,控制制粒过程中的加料加水时间间隔为180s,可有效改善球坯的表面形貌及强度;采用以颗粒预筛分和带有筛面强制通风系统的多层筛分方法,有利于获得表面光洁的半成品球坯。烧结温度的升高,有助于排除材料中的气孔,使陶粒支撑剂致密化程度提高,改善陶粒的抗破碎能力,但烧结温度过高会使材料中液相增多,增大陶粒支撑剂的破碎率。5、研究了支撑剂颗粒状态对其导流能力的影响,结果表明:支撑剂颗粒尺寸、颗粒分布范围、颗粒圆球度、颗粒表面光洁程度都对其导流能力和渗透率存在影响。同等条件下,颗粒尺寸增大、颗粒分布范围集中、颗粒接近于圆球体、颗粒表面光洁程度良好,则支撑剂表现出较高的导流能力和渗透率数值。