压裂砂检测 破碎率检测 球度和圆度检测

压裂砂检测 破碎率检测 球度和圆度检测 

压裂砂（石英支撑剂）全套检测：破碎率、球度 & 圆度

通用执行标准

核心行业标准：SY/T 5108-2014《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》

配套产品标准：GB/T 3521-2023《压裂用石英砂》

国际对标：API RP 19C、ISO 13503-2

破碎率检测（抗破碎能力，核心力学指标）

检测原理

模拟地层闭合高压，承压后破碎生成细粉，细粉质量占原样品质量百分比即为破碎率；细粉会堵塞裂缝、大幅降低导流能力。

完整操作步骤

样品预处理

105℃烘干 2h 冷却至室温；用对应规格上下筛振筛 10min，去除自带细粉，只保留中间粒径合格砂粒（如 20/40 目保留0.425~0.850mm 颗粒）。

称量装模

按破碎室体积密度称取规定质量样品倒入标准钢制破碎筒，放入活塞旋转 180° 刮平表层。

加压稳压

匀速升压至规定闭合压力，保压 2min后缓慢泄压；

浅层石英砂：21MPa、28MPa、35MPa

中深层石英砂：52MPa

深井高强度 / 陶粒支撑剂：69MPa、86MPa

后筛分称重

全部承压样品转移至该规格下限筛（20/40 目用 40 目 0.425mm 筛）振筛 10min，收集筛下破碎细粉称重。

计算公式

破碎率（%）= 破碎细粉质量 ÷ 试验样品总质量 ×

质控要求

同压力平行测试 2 组，两次结果相对偏差≤5% 取平均值；天平精度 0.001g。

行业合格指标参考

20/40 目石英砂，52MPa：破碎率≤5%（优质砂≤3%）

40/70 目石英砂，35MPa：破碎率≤8%

陶粒支撑剂 69MPa：破碎率≤2%

配套仪器

压力试验机（0~150MPa 稳压）、标准钢制破碎筒、振筛机、成套标准试验筛、电热恒温烘箱、万分之一天平。

球度、圆度检测（颗粒形貌，直接影响导流）

定义区分

球度：颗粒三维接近圆球程度，取值 0~1，越接近 1 越圆球状；

圆度：颗粒棱角磨圆程度，棱角尖锐则圆度低。

方法 1：显微镜图谱对比法（标准仲裁法）

取样分散：取代表性砂粒平铺于载玻片，无堆叠；

体视显微镜观测（放大 10~30 倍，按粒径匹配倍率）；

随机挑选不少于 100 颗完整颗粒，对照标准 Krumbein 圆球度图谱逐粒判定等级；

等级：高（0.8~1.0）、中（0.6~0.8）、低（＜0.6）

结果计算

球度合格率 =（球度中 + 高颗粒数 ÷ 总颗粒）×

圆度合格率 =（圆度中 + 高颗粒数 ÷ 总颗粒）×

方法 2：图像分析仪定量法（第三方实验室精密检测）

显微相机拍摄颗粒投影，软件自动计算轮廓参数，输出平均球度系数、平均圆度系数，无需人工看图谱，数据客观可存档。

合格指标

天然石英压裂砂：球度≥0.6，圆度≥0.6；高端导流砂要求两者≥0.7

人造陶粒支撑剂：球度、圆度均≥0.8

检测意义

圆球度越高，颗粒堆叠空隙越大，裂缝导流能力越高；棱角尖锐砂承压易相互切割，破碎率同步上升。

压裂砂配套常规检测项目（完整出厂 / 送检清单）

粒度分布、不均匀系数、筛余含量

视密度、体积密度、堆积孔隙率

酸溶解度（15% HCl，≤5%）

浊度（粉尘含量，保护地层）

SiO₂纯度、有害杂质（Fe₂O₃、碳酸盐）

灼烧减量、覆膜完整性（覆膜砂专用）