石英砂必須追求高純度才能賣上好價錢嗎？高純石英砂乃至硅微粉都是純度越高，價錢越高，廠家為效益也是苦心鉆研如何提純，找礦、上設備、尋技術…為了提純，日日夜夜，費盡了心思。但市場真的對普通石英砂不屑一顧嗎？
成都理工大學的汪靈教授在接受粉體網采訪時講到，“美國有一半甚至超過一半的石英砂用在了壓裂支撐劑。”事實確實如此，70年代中期到80年代初，國外水力壓裂技術的迅速發展促使壓裂支撐劑需求量急速增加，從而石英砂供不應求，國外也開始了對壓裂支撐劑的研究。
石英砂如何在石油行業大發神威？
在油氣領域，美國人咋就這么愛用石英砂？要回答這個問題，就要了解什么叫壓裂。
在石油領域，壓裂是指采油或采氣過程中，利用水力作用，使油氣層形成裂縫的一種方法，又稱水力壓裂。
水力壓裂技術指的是在高壓情況下，將壓裂液泵入油井中，導致井底產生高壓，當該壓力足以壓裂巖層時，地層就會生成裂縫并向前擴展出一定空間。為了使裂縫保持張開，在巖層壓裂后需在裂縫中隨壓裂液填入支撐劑。輸送完支撐劑后，降低壓裂液粘性并使之回流，這樣導流率高的裂縫就產生了。
目前國內外使用的石油壓裂支撐劑一般分為三類：石英砂、陶粒支撐劑和覆膜支撐劑。
近年來，油氣價格的持續低迷，降本增效已成為頁巖氣開發的主旋律。北美除鉆完井提速增效外，極大減少了陶粒用量，同時增加石英砂在壓裂施工中所占比例，甚至不用陶粒，大幅降低了壓裂材料的費用，實現了低油氣價下的頁巖氣效益開發。
在北美頁巖氣壓裂施工中，陶粒支撐劑的使用比例在逐漸降低。考慮壓裂成本與經濟效果，目前石英砂支撐劑在應用中占主導地位。
據《石油藍皮書：中國石油產業發展報告（2018）》披露，2017年中國成品油市場需求側有所改善，表觀消費達3.2億噸，同比增長2.8%。
中國石油資源分布圖
我國石油支撐劑行業尚處于起步階段，企業數量不少，但是各企業規模都非常小，每個企業占據的市場份額都非常有限，行業集中度還比較低。
2018年，中國石油集團壓裂用石英砂需求量同比增長60%。其中長慶油田2018年計劃新增鉆井6000口以上，壓裂用石英砂需求量約為900萬噸。2018年，美國石油壓裂用石英砂需求量1億噸，缺口4000萬噸。
隨著世界油氣開采工業的迅猛發展，開采難度正在逐步加大，油氣井的深度越來越深，低滲透型礦床越來越多，對高強度壓裂支撐劑產品的需求量也逐步增大。由于樹脂覆膜支撐劑（預固化樹脂覆膜石英砂）具有強度高、耐腐蝕性強、導流能力好的特點，其市場需求將不斷擴大，未來擁有廣闊的發展空間。
壓裂石英砂的性能指標
石英砂是一種分布廣、硬度大的天然的穩定性礦物，其主要化學成分為二氧化硅(SiO2)。石英砂多為石英砂巖經過水力沖刷、風化剝蝕等作用形成的顆粒，因此主產于河灘、沙漠、沿海地帶。
我國壓裂用石英砂主要產于甘肅蘭州、湖北蒲圻、江西永修、湖南岳陽、山東榮城、吉林農安、福建福州、河北承德、新疆和豐等地。
石英砂中的主要礦物成分SiO2的含量高低與其粒度密切相關，通常粒度越大，SiO2含量越高。在中國，作為支撐用的石英砂中，SiO2含量通常在80%左右，并且砂中會含有少量長石、燧石及其它噴出巖及變質巖等巖屑。國外使用的優質石英砂中石英含量高達98%以上。
但因為使用用途的不同，壓裂石英砂其實并不怎么看重二氧化硅的含量。在石油行業，對好的壓裂砂自有另一套評判的標準。如果你的壓裂砂能做到以下5點，那么恭喜，你和你的壓裂砂會受到石油人的熱烈歡迎。
1.球度與圓度
球度，很好理解，指的是壓裂支撐劑（即石英砂）接近球形的程度。
圓度在科普中國中的解釋為工件的橫截面接近理論圓的程度。
在不熟悉的人看來，圓度的概念有點抽象，其實簡單來講圓度可以理解為“圓潤度”，顆粒棱角越多越尖銳則圓度越差；反之棱角圓滑，圓度就好。
天然石英砂的球度與圓度應不低于0.6。實際檢測中，用支撐劑球度、圓度圖版進行支撐劑球度與圓度的測試，見下圖。
圓度與球度指標
在被測試的支撐劑樣品中任意取出20粒~30粒支撐劑，放在實體顯微鏡下觀察，或拍下顯微照片，根據圖版確定每粒支撐劑的球度，計算出這批支撐劑樣品的平均球度、圓度。
2.酸溶解度
酸溶解度是指在規定的酸溶液及反應條件下，一定質量的支撐劑被酸溶解的質量與總支撐劑質量的百分比。
耐酸性是壓裂支撐劑的重要指標，有良好耐酸性的支撐劑可以在酸性巖層中工作更長時間，并保持良好的導流能力。
各種粒徑規格支撐劑允許的酸溶解度值見表1。值得注意的是，石英砂和陶粒支撐劑的酸溶解度指標相同。
表1 酸溶解度指標
3.濁度
支撐劑的濁度為在規定體積的蒸餾水中加入一定質量的支撐劑，經搖動并放置一定時間后液體的渾濁程度，單位是福氏濁度單位（FTU）。
濁度主要表征了支撐劑表面光潔度，體現其表面所沾微粒的多少與大小。按照規定，壓裂用石英砂的濁度應不高于100FTU。
4..抗破碎能力
對一定量的石英砂支撐劑，在額定壓力下進行承壓測試所確定的破碎率，表征了支撐劑抗破碎能力。影響破碎率的主要因素是石英砂支撐劑圓度、球度、表面光潔度、顯微結構等。
石英砂支撐劑的破碎率影響著裂縫導流能力。天然石英砂支撐劑的抗破碎能力測試應使用規定尺寸范圍的破碎室，見下圖。
破碎室示意圖
其適用的粒徑規格、規定閉合壓力與破碎率指標見表2。
表2 抗破碎測試壓力及指標
5.體積密度與視密度
石英砂支撐劑的體積密度為單位堆積體積的支撐劑質量（單位g/cm3）反映支撐劑堆積體的整體密度。影響體積密度的主要因素為樣品視密度、圓度、球度、表面光潔度等等。
支撐劑的視密度為單位顆粒體積的支撐劑質量（單位g/cm3）。其與體積密度的區別為，計算視密度時的體積不包括顆粒之間的空隙體積。影響支撐劑視密度的主要因素為樣品物相成分、結構與氣孔率。
對于不同密度的壓裂支撐劑，采用的測試指標不同。總結來講，對壓裂用石英砂，有如下要求：粒徑均勻，密度小；強度大，破碎率小；圓度和球度高；雜質含量少；來源廣，價廉。
結語
久在石英砂行業的人都曾記得，在2012年前由于板材砂價格的一路高漲，帶動著大大小小的石英礦價格也一路走高。乃至于，個別的省份地區出現了只要投資板材石英砂，就一定賺錢的現象。于是，懂行的不懂行的，大家一窩蜂的涌入，都殺進了這個本就競爭激烈的行業，造成石英砂行業開始進入了一種無序混亂的發展狀態。
如今，這種混亂且無序的時代將一去不復返了。在環保風暴和價格戰雙重夾擊下，國內石英砂行業更新迭代迅速進行，局面的快速洗牌淘汰了一大批跟不上的企業。在今后數年內，石英砂行業的發展將出現兩極分化，一方面是高純石英砂的高端市場，另一方面是低純石英砂的貨多走量。
有遠見的企業家懂得一個道理，越是行業的冬天，越是要堅定信心，耐得住性子，熬過去就能遇見春暖花開。未來的石英砂行業，留下的一定是那些能登高望遠的企業家們。
參考來源
劉讓杰等.水力壓裂支撐劑現狀及展望
劉軍.生產工藝對壓裂支撐劑性的影響
高新平等. 頁巖氣壓裂用石英砂替代陶粒導流實驗研究
SY/T 5108-2006 壓裂支撐劑性能指標及測試推薦方法
石英石網、粉體網、科普中國
（中國粉體網編輯/漫道）
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