压裂支撑剂抗破碎能力及其数学模型研究

从1000份规格为20/40目及40/70目的石英砂和陶粒样品中抽样,采用4平行重复实验方法,测得了4类支撑剂粒径分布-闭合应力-破碎率的关系数据。数值拟合表明,支撑剂闭合应力与破碎率具有良好的线性关系(R~20.98)。采用归纳与演绎相结合的方法研究了抗破碎能力和抗压强度的物理内涵,其中抗破碎能力表现出的是小颗粒固体力学性质,抗压强度表现出的是晶体力学性质。测得石英砂和陶粒的抗压强度分别为16.4MPa和31.0MPa。依据石英砂和陶粒的抗破碎能力方程中粒径规格变化量m_(a+?a),对k值的影响分别遵循指数和幂律变化规律,对b的影响则都遵循线性变化规律,建立了任意粒径规格支撑剂抗破碎能力通用数学模型,并制作了图版。本文不但对支撑剂抗破碎能力和抗压强度进行了具体定义,而且建立了与之相对应的定量数学关系,属于支撑剂硬度分析的一种新理论及方法,将有助于压裂支撑剂力学性能的深入研究和工程应用。