页岩气作为一种新型的非常规天然气资源,受到越来越多的关注,其储层具有低孔隙度、低渗透率的特点,需要进行大规模压裂才能实现工业开发。在压裂施工过程中,需要使用相应黏度的压裂液将支撑剂送入地层中支撑裂缝,增大裂缝导流能力。常规支撑剂密度较大,需要配制高粘度压裂液才能悬浮支撑剂,使其均匀分布在裂缝中,高粘度压裂液的使用会导致地层中聚合物的大量残留,阻塞裂缝,对裂缝的导流能力造成巨大伤害,影响页岩气井的产量。降低支撑剂的密度,能够降低所需压裂液黏度,减小压裂液稠化剂使用量,从而减小对页岩气储层的伤害,增加产量。本文优选出一种低密度坚果壳作为制造支撑剂的基材,将其粉碎磨球后,采用酚醛树脂和环氧树脂覆膜的方法,得到一种低密度支撑剂。优化了酚醛树脂和环氧树脂覆膜工艺条件,得出最佳制造条件为:将磨球后的坚果壳颗粒放入压力为2MPa的酚醛树脂溶液中浸泡3h后,在160℃下固化,得到一次覆膜颗粒;将所得一次覆膜颗粒与10%的环氧树脂混合,加入质量为环氧树脂0.15%的固化剂,常温固化得到二次覆膜低密度支撑剂。支撑剂密度为1.19g/cm3,在25℃、95℃下,24h吸水率分别是2.26%、7.21%,48h吸水率分别是2.54%、8.72%;28MPa和52MPa下的形变量分别是3.56%、5.25%,破碎率分别是1.15%和2.21%;支撑剂圆球度高导流能力较强,在40MPa压力下,其导流能力为100μm2 cm,优于石英砂;支撑剂密度低,稠化剂(胍胶)加量0.15%时即可使其悬浮,大大低于石英砂和陶粒所需稠化剂加量,降低了压裂液中聚合物含量,减小了对页岩气储层的伤害。基于所得低密度支撑剂,研制出一种与该低密度支撑剂相适用的低黏度压裂液体系,该体系以聚丙烯酰胺为稠化剂,不添加交联剂即可使用,其配方为:0.3%聚丙烯酰胺(稠化剂)+1%KC1(防膨剂)+0.1%DB-80(助排剂)+0.1%过硫酸铵(破胶剂)。对该体系的耐温耐剪切性进行测试,在95℃下剪切2h后,黏度保持在50 mPa s以上,说明该压裂液具有良好的耐温耐剪切性;对该压裂液破胶后残渣含量及岩心伤害率进行评价,该压裂液残渣率仅为40mg/L,远低于胍胶压裂液残渣含量;该聚丙烯酰胺压裂液对岩心渗透率的伤害在8.0%～10.0%之间,低于行业标准的推荐值30%。综上所述,本文研制出一种页岩气田压裂用支撑剂,该支撑剂密度低、性能优良,能够满足当前页岩气田压裂施工的需求,具有较好的应用前景。