在当今的能源开发领域中，水力压裂技术扮演着至关重要的角色，为获取油气资源提供了强有力的技术支持。然而，随着传统油气资源逐渐枯竭，以及对更高产量和更低成本的需求不断增加，水力压裂中的传统支撑剂面临着无法有效裂开岩层等一系列的挑战和限制。在这样的背景下，微支撑剂作为一种新兴的增产技术正在引起广泛关注和深入研究。

本文主要从微支撑剂的定义、类型及其性能，包括优异的物理性能(高抗压强度和化学稳定性)和良好的输送性能(低沉降速率)。现状显示，微支撑剂在页岩气和致密砂岩气开采中已经取得了显著成果，但仍面临环保和高温高压条件下的挑战。未来的发展趋势包括改进微支撑剂的环保性能和适应极端情况的能力，以提高其应用效率和环境友好性。

支撑剂的粒径大小通常用支撑剂“目数”表示，目数指的是每平方英寸筛网上的孔眼数目，目数越高，孔眼越多。支撑剂的目数表示能够通过筛网的支撑剂粒径，支撑剂目数越高，其粒径越小 [1] 。支撑剂目数与粒径之间的关系如 图1 所示。

微支撑剂以微观尺度优势和精确控制能力著称，能够在油气井内形成稳定的支撑网络，提升压裂缝的稳定性和产能。通常微支撑剂被定义为目数大于100目即粒径小于150 μm的支撑剂，下 图2 为两种典型的网目大小以及相关的扫描电子显微照片(全部在100倍放大倍数下)用于尺寸比较。

微支撑剂主要分为纳米颗粒型支撑剂和纳米纤维型支撑剂。纳米颗粒型支撑剂具有纳米级别的颗粒尺寸，通常是各种金属氧化物或其他纳米材料，如二氧化硅、氧化铁等。它们能够形成高度稳定和有效的支撑结构，用于增强压裂缝的稳定性和持久性 [2] 。纳米纤维型支撑剂包括纳米级的纤维状结构，如碳纳米管或纳米纤维，具有高比表面积和优异的力学性能，能够形成复杂的三维网络，提升油气开采的产能和效率。而且微支撑剂粒径更小，更容易进入未开发区块的裂缝或次生裂缝网络中，下 图3 为微支撑剂进入未开发裂缝示意图。

微支撑剂主要用于油气开采和地下储层改造，特别是在低渗透油气藏中，微支撑剂的应用尤为显著，能够显著改善油气流动路径和采收率。

微支撑剂与传统压裂支撑剂在油气开采中有显著差异。微支撑剂具有非常良好的填隙效果和力学支撑，而传统支撑剂则以粗糙颗粒填充为主，在复杂地质环境下表现不稳定，难以实现良好的裂缝支撑和维持效果，而且其较大尺寸可能导致环境风险增加 [3] 。微支撑剂在环保性和技术创新方面显示出明显优势，尽管其仍在技术发展阶段，但具有巨大的应用潜力和研究价值。下 表1 为传统支撑剂与微支撑剂在几个方面的对比。

微支撑剂和常规支撑剂的主要差异在于颗粒大小和应用效果。微支撑剂颗粒较小，能够更好地填充岩石裂缝，提高流体的导流能力，适合于复杂地质条件和低渗透油气藏。而常规支撑剂颗粒较大，主要用于标准的水力压裂作业，适合中等渗透性地层。

(1) 地质条件适应能力

多样性适应：微支撑剂的种类和形态多样，可以根据不同的地质条件选择合适的类型。例如，纳米颗粒型微支撑剂可以适应不同类型的岩石裂缝，填充微小的孔隙和裂隙；而纳米纤维型微支撑剂则能够形成更复杂的三维网络，适应复杂的地质结构 [8] 。

耐高压环境：在高压水力压裂环境下，微支撑剂能够稳定存在并有效地填充压裂缝，防止岩层闭合。这种能力使得微支撑剂在深井和高温高压条件下依然能够发挥作用，提高了压裂效果和持久性。

(2) 井筒环境适应能力

抗酸碱性能：微支撑剂通常具有良好的化学稳定性和抗酸碱性能，能够在酸性或碱性压裂液环境中保持稳定性，不会被腐蚀或溶解。这种特性使得微支撑剂能够在各种井筒处理和压裂液条件下使用，确保其长期有效性 [9] 。

环境友好性：微支撑剂通常设计成环境友好型材料，不会对地下水或周围环境造成污染或其他负面影响。这一点对于符合现代环保标准的油气开采项目尤为重要，使得微支撑剂成为可持续开采技术的重要组成部分。

(1) 材料创新

功能性材料：开发具有特定功能的微支撑剂，例如对酸碱环境具有更好抗性的材料、具有自修复能力的材料等，以应对复杂的地层和井筒环境条件。

生物可降解材料：研发生物可降解的微支撑剂，以减少其对环境的长期影响，符合可持续开发的要求。

(2) 技术应用扩展

多层次应用：将微支撑剂技术扩展到不同类型的油气藏和地质条件中，包括低渗透油气藏、复杂岩石结构和高压高温条件下的应用。

多功能组合应用：探索微支撑剂与其他增产技术的结合应用，如与水基纳米流体结合使用，以进一步优化油气开采效果 [10] 。

在现代油气开采技术中，微支撑剂在水力压裂中作为一项关键技术，展现出了显著的应用优势和多重功能。通过优化裂缝的支撑效果和增强地层的抗压能力，微支撑剂有效地提升了水力压裂的成功率和产能效率，特别是在面对复杂地质条件时表现突出。支撑剂的性能要求也不断变得严格，以往的石英砂支撑剂以及陶粒支撑剂已远远不能满足现在的压裂施工所需要的条件，微支撑剂的应用在未来将会随着压裂工艺的精进更加完善。其环保和可持续发展的特性也使得其在环境保护和资源利用效率方面具备了重要意义。随着技术的不断创新和进步，微支撑剂的应用前景更加广阔，将继续为油气工业的发展注入新的动力和可能性。

重庆科技大学创新计划项目“深层海相碳酸盐岩储层酸化实验研究”(2024201019)。

^*第一作者。

^#通讯作者。