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随着世界经济的不断发展,石油和天然气的需求量也在逐渐增加。水力压裂技术是开采低渗透油气藏的首选技术,在这项技术中,支撑剂占据重要地位,其性能优劣直接影响油气产量及油气井的服务年限。本文在系统分析国内外压裂支撑剂的研究现状及存在问题的基础上,针对高铝矾土资源日渐短缺的现象,选用Ⅱ级乙等铝矾土(59.9wt.%Al2O3)和紫砂土为原料,锰矿粉及白云石为烧结助剂,研究制备低密高强陶粒支撑剂的工艺,得出关于添加剂的添加量及烧结温度对支撑剂性能、晶相组成及显微结构的相互影响关系;针对固废陶粒砂逐年大量堆积排放的现象,研究了固废陶粒砂和铝矾土制备低密高强陶粒支撑剂的工艺,得出了烧结制度对陶粒支撑剂的性能、晶相组成及显微结构的影响;利用X-射线衍射仪对样品物相进行分析,借助高能电子显微镜观察样品的显微结构的影响关系。本文主要的研究结论如下:(1)以Ⅱ级乙等铝矾土(89wt.%)和紫砂土(11wt.%)为原料于1560℃下制备出了性能优良的陶粒支撑剂。(2)添加锰矿粉可以明显降低支撑剂的烧结温度,当锰矿粉的掺量为4wt.%时,可在1420℃下制备出性能良好的莫来石-刚玉质陶粒支撑剂;随锰矿粉掺量的增加,样品主晶相莫来石晶粒形状由针状变为柱状,晶粒尺寸逐渐变大,刚玉相衍射峰强度增加。(3)适量锰矿粉和白云石作为复合添加剂能够起到更好的降温效果,于1310℃下制备的低密高强陶粒支撑剂,视密度2.993g/cm3,体积密度1.65g/cm3,52MPa闭合压力下的破碎率8.97%。此温度下,由于复合添加剂的引入,出现适量的液相使刚玉和莫来石之间键合能力增强,强度提高。(4)以Ⅱ级乙等铝矾土为主要原料,添加10wt.%固废陶粒砂,锰矿粉及白云石为烧结助剂在1260℃烧结温度下制备出低密高强陶粒支撑剂,实现了对固废陶粒砂的再利用。(5)烧结温度、保温时间及升温速率均会在不同程度上影响烧成后样品的结构及性能。合适的升温速率有助于样品中气孔的排出,致密性的提高,达到烧结温度后,一定时间的保温有助于晶体更好地生长。