CN105424593A - 一种自聚性支撑剂自聚强度的评价方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种自聚性支撑剂自聚强度的评价方法，尤其是在不借助粘性作用即可在水或压裂液中自发聚集的改性支撑剂自聚强度的评价。本发明所提供的自聚性支撑剂自聚强度的评价方法，以自聚性支撑剂砂柱在超声波作用下的垮塌时间为评价指标，能够对自聚性支撑剂自聚强度进行定量评价，可获得更精确的石英砂支撑剂与自聚剂用量比例，指导现场施工。

Description

一种自聚性支撑剂自聚强度的评价方法
技术领域：
本发明涉及一种自聚性支撑剂的评价方法，尤其是在不借助粘性作用即可在水或压裂液中自发聚集的改性支撑剂自聚强度的评价。
背景技术：
水力压裂技术是目前油田常用的增产措施，尤其是在致密油、煤层气、页岩气等非常规油气资源的开发。传统的观点认为，压裂后支撑剂充填层的强度及其所支撑的裂缝长度是影响裂缝导流能力的主要因素，因此，几乎所有的工作都是围绕如何提高支撑剂的抗压强度、研制低密度的支撑剂、压裂液高效破胶剂等而进行的，试图以此提高充填层的孔渗特性，但是所取得的现场效果却并不理想。
为了最大程度地提高裂缝导流能力，近几年国外出现了高速通道压裂技术。该技术一改以往支撑剂在裂缝中的连续铺置，变为非均匀铺砂，从而在裂缝中形成具有无限导流能力的开放的油气渗流通道。其核心技术在于支撑剂间歇添加及纤维辅助支撑剂团聚，从而在裂缝中形成不连续的“支撑剂砂柱”支撑裂缝。关于支撑剂在裂缝中的“团聚”，目前主要有三种方法，分别是纤维束缚支撑剂、粘性树脂覆膜支撑剂和化学改性自聚性支撑剂。针对粘性树脂覆膜支撑剂，作者已经提出了“一种两个自聚性支撑剂微粒间微量拉力的测试方法”用以评价其自聚强度。而对于自聚性支撑剂，因其颗粒间无粘性作用力，因此不适用微量拉力测试装置，又由于其自聚所形成的砂柱强度相对较低，同样也不适用于使用万能拉力试验机进行评价。因此，无论是国内还是国外，均通过观察样品瓶中支撑剂颗粒的成团情况对其自聚强度作出定性评价。受各种因素及实验人员经验的影响，有时难以作出较为准确客观的评价。因此，有必要建立一种定量的测试方法来评价自聚性支撑剂的自聚强度。
发明内容：
本发明的目的是要提供一种自聚性支撑剂自聚强度的评价方法。
本发明的目的是通过下列步骤实现：
(1)自聚性支撑剂的制备
将石英砂支撑剂和自聚剂按照质量比＝200︰1～200︰3加入到混砂搅拌机中，设置转速为100～200r/min，在常温下搅拌1～3min即可制得均匀覆膜的自聚性支撑剂。其中石英砂支撑剂粒径为20/40目，主要包括甘肃兰州砂、河北承德砂、江西永修砂、福建福州砂和湖南岳阳砂等，自聚剂为甲基氢硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氢封端共聚物(分子量1500～3000g/mol)。
(2)支撑剂砂柱的制备
将步骤(1)制备的自聚性支撑剂转移至砂柱制备器管桶中，轻轻摇晃使自聚性支撑剂颗粒顶面平整。向制备器管桶中添加蒸馏水至顶部刻度线处，室温下静置10～15min。将砂柱制备器中的蒸馏水倒出，然后将制备器倒置，缓慢推动推柄，并将制备器管桶底部出口贴近桌面，从而使支撑剂颗粒自聚后形成的砂柱能够完整的从砂柱制备器管桶中脱落出来。
(3)砂柱强度评价
首先向超声振荡器水槽中加入蒸馏水至规定的刻度，设定超声波的功率为40W和频率为35KHz；将按步骤(2)制备的自聚性支撑剂砂柱放置于固定在钢丝网上的限制圈的中心位置处，限制圈的作用是限制砂柱位移，并将钢丝网放入超声振荡器水槽中，打开超声振荡器，开始记录时间，在超声波的机械震荡作用下，支撑剂颗粒会一粒粒地从砂柱底部剥离，砂柱体积也随之减小，当砂柱底部面积小于钢丝网镂空网格面积时，残余的砂柱会从网中脱落至水槽中，认为砂柱完全垮塌，此时停止计时，所得的时间即为自聚性支撑剂在蒸馏水中发生自聚所形成的砂柱的垮塌时间，以此作为自聚性支撑剂自聚强度的评价指标。
与目前常用的定性观察法相比，本发明的有益效果是能够对自聚性支撑剂自聚强度进行定量评价，可获得更精确的石英砂支撑剂与自聚剂用量比例，指导现场施工。
具体实施方式：
下面通过实施例来进一步说明本发明。
实施例1：
称量20g甘肃兰州砂支撑剂和0.1g甲基氢硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氢封端共聚物(自聚剂)加入到混砂搅拌机中，设定转速为150r/min，20℃下搅拌2min，取出并转移至砂柱制备器中，加入蒸馏水后静置10min制得自聚性支撑剂砂柱，取出砂柱放入超声振荡器水槽中的钢丝网上的限制圈中，设定超声波功率为40W，超声频率为35KHz，测得砂柱垮塌时间为364s。
实施例2：
称量20g甘肃兰州砂支撑剂和0.2g甲基氢硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氢封端共聚物(自聚剂)，加入到混砂搅拌机中，设定转速为150r/min，20℃下搅拌2min，取出并转移至砂柱制备器中，加入蒸馏水后静置10min制得自聚性支撑剂砂柱，取出砂柱放入超声振荡器水槽中的钢丝网上的限制圈中，设定超声波功率为40W，超声频率为35KHz，测得砂柱垮塌时间为762s。
实施例3：
称量20g甘肃兰州砂支撑剂和0.3g甲基氢硅氧烷和辛基甲基硅氧烷的氢封端共聚物(自聚剂)，加入到混砂搅拌机中，设置转速为150r/min，20℃下搅拌2min，取出并转移至砂柱制备器中，加入蒸馏水后静置10min制得自聚性支撑剂砂柱，取出砂柱放入超声振荡器水槽中的钢丝网上的限制圈中，设定超声波功率为40W，超声频率为35KHz，测得砂柱垮塌时间为1026s。
以上3个实施例所使用的钢丝网均为同一规格，因此限制圈中的镂空网格面积也是一个定值。通过以上实施例的比较，可以发现，随着自聚剂比例的增大，自聚性支撑剂在蒸馏水中发生自聚后所形成的砂柱的垮塌时间相应延长，表明自聚性支撑剂的自聚强度也随之增大。因此，本发明所阐述的以自聚砂柱垮塌时间为指标的评价方法能对自聚性支撑剂的自聚强度给出一个较为准确地定量判断。

Claims (1)

1.一种自聚性支撑剂自聚强度的评价方法，其特征在于，按以下步骤实现：
首先向超声振荡器水槽中加入蒸馏水至规定的刻度，设定超声波的功率为40W和频率为35KHz；然后将自聚性支撑剂砂柱放置于固定在钢丝网上的限制圈中心位置处，并将钢丝网放入超声振荡器水槽中，打开超声振荡器，开始记录时间，在超声波的机械震荡作用下，支撑剂颗粒会一粒粒地从砂柱底部剥离，砂柱体积也随之减小，当砂柱底部面积小于钢丝网镂空网格面积时，残余的砂柱会从网中脱落至水槽中，认为砂柱完全垮塌，此时停止计时，所得的时间即为自聚性支撑剂砂柱的垮塌时间，以此作为自聚性支撑剂自聚强度的评价指标。
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