一種自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
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[0001]本發(fā)明涉及一種自聚性支撐劑的評(píng)價(jià)方法，尤其是在不借助粘性作用即可在水或壓裂液中自發(fā)聚集的改性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。
【背景技術(shù)】
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[0002]水力壓裂技術(shù)是目前油田常用的增產(chǎn)措施，尤其是在致密油、煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源的開發(fā)。傳統(tǒng)的觀點(diǎn)認(rèn)為，壓裂后支撐劑充填層的強(qiáng)度及其所支撐的裂縫長度是影響裂縫導(dǎo)流能力的主要因素，因此，幾乎所有的工作都是圍繞如何提高支撐劑的抗壓強(qiáng)度、研制低密度的支撐劑、壓裂液高效破膠劑等而進(jìn)行的，試圖以此提高充填層的孔滲特性，但是所取得的現(xiàn)場(chǎng)效果卻并不理想。
[0003]為了最大程度地提高裂縫導(dǎo)流能力，近幾年國外出現(xiàn)了高速通道壓裂技術(shù)。該技術(shù)一改以往支撐劑在裂縫中的連續(xù)鋪置，變?yōu)榉蔷鶆蜾伾?，從而在裂縫中形成具有無限導(dǎo)流能力的開放的油氣滲流通道。其核心技術(shù)在于支撐劑間歇添加及纖維輔助支撐劑團(tuán)聚，從而在裂縫中形成不連續(xù)的“支撐劑砂柱”支撐裂縫。關(guān)于支撐劑在裂縫中的“團(tuán)聚”，目前主要有三種方法，分別是纖維束縛支撐劑、粘性樹脂覆膜支撐劑和化學(xué)改性自聚性支撐劑。針對(duì)粘性樹脂覆膜支撐劑，作者已經(jīng)提出了“一種兩個(gè)自聚性支撐劑微粒間微量拉力的測(cè)試方法”用以評(píng)價(jià)其自聚強(qiáng)度。而對(duì)于自聚性支撐劑，因其顆粒間無粘性作用力，因此不適用微量拉力測(cè)試裝置，又由于其自聚所形成的砂柱強(qiáng)度相對(duì)較低，同樣也不適用于使用萬能拉力試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行評(píng)價(jià)。因此，無論是國內(nèi)還是國外，均通過觀察樣品瓶中支撐劑顆粒的成團(tuán)情況對(duì)其自聚強(qiáng)度作出定性評(píng)價(jià)。受各種因素及實(shí)驗(yàn)人員經(jīng)驗(yàn)的影響，有時(shí)難以作出較為準(zhǔn)確客觀的評(píng)價(jià)。因此，有必要建立一種定量的測(cè)試方法來評(píng)價(jià)自聚性支撐劑的自聚強(qiáng)度。

【發(fā)明內(nèi)容】

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[0004]本發(fā)明的目的是要提供一種自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法。
[0005]本發(fā)明的目的是通過下列步驟實(shí)現(xiàn):
[0006](1)自聚性支撐劑的制備
[0007]將石英砂支撐劑和自聚劑按照質(zhì)量比= 200:1?200:3加入到混砂攪拌機(jī)中，設(shè)置轉(zhuǎn)速為100?200r/min，在常溫下攪拌1?3min即可制得均勾覆膜的自聚性支撐劑。其中石英砂支撐劑粒徑為20/40目，主要包括甘肅蘭州砂、河北承德砂、江西永修砂、福建福州砂和湖南岳陽砂等，自聚劑為甲基氫硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氫封端共聚物(分子量1500?3000g/mol)。
[0008](2)支撐劑砂柱的制備
[0009]將步驟(1)制備的自聚性支撐劑轉(zhuǎn)移至砂柱制備器管桶中，輕輕搖晃使自聚性支撐劑顆粒頂面平整。向制備器管桶中添加蒸餾水至頂部刻度線處，室溫下靜置10?15min。將砂柱制備器中的蒸餾水倒出，然后將制備器倒置，緩慢推動(dòng)推柄，并將制備器管桶底部出口貼近桌面，從而使支撐劑顆粒自聚后形成的砂柱能夠完整的從砂柱制備器管桶中脫落出來。
[0010](3)砂柱強(qiáng)度評(píng)價(jià)
[0011]首先向超聲振蕩器水槽中加入蒸餾水至規(guī)定的刻度，設(shè)定超聲波的功率為40W和頻率為35KHz;將按步驟(2)制備的自聚性支撐劑砂柱放置于固定在鋼絲網(wǎng)上的限制圈的中心位置處，限制圈的作用是限制砂柱位移，并將鋼絲網(wǎng)放入超聲振蕩器水槽中，打開超聲振蕩器，開始記錄時(shí)間，在超聲波的機(jī)械震蕩作用下，支撐劑顆粒會(huì)一粒粒地從砂柱底部剝離，砂柱體積也隨之減小，當(dāng)砂柱底部面積小于鋼絲網(wǎng)鏤空網(wǎng)格面積時(shí)，殘余的砂柱會(huì)從網(wǎng)中脫落至水槽中，認(rèn)為砂柱完全垮塌，此時(shí)停止計(jì)時(shí)，所得的時(shí)間即為自聚性支撐劑在蒸餾水中發(fā)生自聚所形成的砂柱的垮塌時(shí)間，以此作為自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
[0012]與目前常用的定性觀察法相比，本發(fā)明的有益效果是能夠?qū)ψ跃坌灾蝿┳跃蹚?qiáng)度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，可獲得更精確的石英砂支撐劑與自聚劑用量比例，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
【具體實(shí)施方式】
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[0013]下面通過實(shí)施例來進(jìn)一步說明本發(fā)明。
[0014]實(shí)施例1:
[0015]稱量20g甘肅蘭州砂支撐劑和0.lg甲基氫硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氫封端共聚物(自聚劑)加入到混砂攪拌機(jī)中，設(shè)定轉(zhuǎn)速為150r/min，20°C下攪拌2min，取出并轉(zhuǎn)移至砂柱制備器中，加入蒸餾水后靜置lOmin制得自聚性支撐劑砂柱，取出砂柱放入超聲振蕩器水槽中的鋼絲網(wǎng)上的限制圈中，設(shè)定超聲波功率為40W，超聲頻率為35KHz，測(cè)得砂柱垮塌時(shí)間為364s。
[0016]實(shí)施例2:
[0017]稱量20g甘肅蘭州砂支撐劑和0.2g甲基氫硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氫封端共聚物(自聚劑)，加入到混砂攪拌機(jī)中，設(shè)定轉(zhuǎn)速為150r/min，20°C下攪拌2min，取出并轉(zhuǎn)移至砂柱制備器中，加入蒸餾水后靜置lOmin制得自聚性支撐劑砂柱，取出砂柱放入超聲振蕩器水槽中的鋼絲網(wǎng)上的限制圈中，設(shè)定超聲波功率為40W，超聲頻率為35KHz，測(cè)得砂柱垮塌時(shí)間為762s。
[0018]實(shí)施例3:
[0019]稱量20g甘肅蘭州砂支撐劑和0.3g甲基氫硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氫封端共聚物(自聚劑)，加入到混砂攪拌機(jī)中，設(shè)置轉(zhuǎn)速為150r/min，20°C下攪拌2min，取出并轉(zhuǎn)移至砂柱制備器中，加入蒸餾水后靜置lOmin制得自聚性支撐劑砂柱，取出砂柱放入超聲振蕩器水槽中的鋼絲網(wǎng)上的限制圈中，設(shè)定超聲波功率為40W，超聲頻率為35KHz，測(cè)得砂柱垮塌時(shí)間為1026s。
[0020]以上3個(gè)實(shí)施例所使用的鋼絲網(wǎng)均為同一規(guī)格，因此限制圈中的鏤空網(wǎng)格面積也是一個(gè)定值。通過以上實(shí)施例的比較，可以發(fā)現(xiàn)，隨著自聚劑比例的增大，自聚性支撐劑在蒸餾水中發(fā)生自聚后所形成的砂柱的垮塌時(shí)間相應(yīng)延長，表明自聚性支撐劑的自聚強(qiáng)度也隨之增大。因此，本發(fā)明所闡述的以自聚砂柱垮塌時(shí)間為指標(biāo)的評(píng)價(jià)方法能對(duì)自聚性支撐劑的自聚強(qiáng)度給出一個(gè)較為準(zhǔn)確地定量判斷。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法，其特征在于，按以下步驟實(shí)現(xiàn): 首先向超聲振蕩器水槽中加入蒸餾水至規(guī)定的刻度，設(shè)定超聲波的功率為40W和頻率為35KHz;然后將自聚性支撐劑砂柱放置于固定在鋼絲網(wǎng)上的限制圈中心位置處，并將鋼絲網(wǎng)放入超聲振蕩器水槽中，打開超聲振蕩器，開始記錄時(shí)間，在超聲波的機(jī)械震蕩作用下，支撐劑顆粒會(huì)一粒粒地從砂柱底部剝離，砂柱體積也隨之減小，當(dāng)砂柱底部面積小于鋼絲網(wǎng)鏤空網(wǎng)格面積時(shí)，殘余的砂柱會(huì)從網(wǎng)中脫落至水槽中，認(rèn)為砂柱完全垮塌，此時(shí)停止計(jì)時(shí)，所得的時(shí)間即為自聚性支撐劑砂柱的垮塌時(shí)間，以此作為自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法，尤其是在不借助粘性作用即可在水或壓裂液中自發(fā)聚集的改性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)。本發(fā)明所提供的自聚性支撐劑自聚強(qiáng)度的評(píng)價(jià)方法，以自聚性支撐劑砂柱在超聲波作用下的垮塌時(shí)間為評(píng)價(jià)指標(biāo)，能夠?qū)ψ跃坌灾蝿┳跃蹚?qiáng)度進(jìn)行定量評(píng)價(jià)，可獲得更精確的石英砂支撐劑與自聚劑用量比例，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
【IPC分類】G01N19/00
【公開號(hào)】CN105424593
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610052012
【發(fā)明人】黃波, 張貴才, 杜寶壇, 葛際江, 張燎源, 浮歷沛, 張子麟, 蔣平, 廖凱麗
【申請(qǐng)人】中國石油大學(xué)(華東)
【公開日】2016年3月23日
【申請(qǐng)日】2016年1月26日