水力压裂是目前石油和天然气开采的主要形式、油气井增产的重要措施。支撑剂是油气井压裂的关键材料之一,在油气开采中发挥着重要的作用,决定着压裂效果和压裂成本。目前应用最为广泛的支撑剂主要是由铝矾土烧制的陶粒支撑剂,存在原料成本高、密度大,压裂成本高等缺点。而低密度以及超低密度支撑剂具有巨大的潜能和广阔的应用前景。本文以粉煤灰为主要原料,通过添加少量二氧化锰和钾长石作为烧结助剂,经过造粒和烧结,制备了粉煤灰陶粒,研究了烧结助剂和烧结条件对陶粒性能的影响规律;然后通过对陶粒覆膜制备了低密度覆膜陶粒支撑剂。进而通过加入高温造孔剂SiC微粉制备多孔轻质陶粒,进一步降低陶粒密度,最终采用先浸渍后覆膜的二次覆膜工艺制备了超低密度覆膜支撑剂。研究了SiC微粉的加入量对支撑剂性能的影响,通过X 射线衍射仪(XRD)和扫描电子显微镜(SEM)分析了SiC加入量对陶粒中物相和显微结构的影响。结果表明:(1)以粉煤灰为主要原料,通过造粒、烧结和覆膜工艺,成功制备了性能良好的树脂覆膜支撑剂,具有低视密度、低破碎率、耐酸性好、表面光滑等特点。(2)烧结助剂MnO2和钾长石能明显降低烧结温度和提高陶粒致密度,促进晶相的生长,有助于陶粒强度的提高,二氧化锰和钾长石的最佳添加量分别为2wt%、5wt%。(3)烧结温度和保温时间对陶粒性能有重要影响。温度较低时,样品欠烧,结构不致密,晶粒发育较差;温度过高时,容易过烧,导致强度变低。保温时间过短或过长都对陶粒性能不利。在添加适量的烧结助剂时,粉煤灰陶粒在1300℃时保温2h性能较好。(4)通过对粉煤灰陶粒进行树脂包覆,视密度降低,抗压能力提高,酸溶解度大大降低,陶粒性能大幅提升,可作为低密度高强度支撑剂使用。(5)高温造孔剂SiC微粉能显著增加陶粒的孔隙率,降低陶粒密度,同时也降低了强度,但通过稀释的树脂浸渍多孔陶粒,再用树脂包覆的方法,大大提高了陶粒的抗压强度,成功制备了视密度低于2.0g/cm3的覆膜支撑剂。