CN106526137A - 一种自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于石油工程增产压裂技术领域，提供一种用物理模拟实验评价自悬浮支撑剂压裂导流性能的方法。评价流程如图所示，将自悬浮支撑剂与水、助排剂、粘土稳定剂和破胶剂按比例混合后，作为驱替液加入到API导流实验仪中，升温至90℃并且恒温24h后加压至6.9MPa进行高压导流实验，记录支撑剂充填缝宽、压差和流量的数值，做液体驱替启动时的导流能力及随时间变化曲线。同上，将流体换为煤油，模拟地层来增高压力，测支撑剂的导流性能变化值，计算其在水(油)相下不同闭合压力的渗透率变化值。通过与瓜胶、滑溜水和乳液体系中，石英砂/陶粒在破胶后的导流能力，认为自悬浮支撑剂的导流性能优于一般常规支撑剂，水力压裂增产具有明显的经济效益优势。
Description
技术领域
本发明属石油、天然气、页岩油气等非常规油气压裂增产技术领域，具体涉及一种自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法。
背景技术
自悬浮支撑剂具有遇水发生体积膨胀、体积密度降低、在清水中保持自悬浮状态的特性。压裂施工中，加入破胶剂，自悬浮支撑剂表面水膨体破胶随清水返排。该支撑剂的压裂液体系充填裂缝层的渗透率恢复和导流能力恢复都优于其他支撑剂的压裂液，并且地层损伤程度几乎为零。自悬浮支撑剂可以达到支撑剂低浓度运移的目的，从井口到裂缝的支撑剂分布良好，减少使用滑溜水等压裂液化学品，大大降低压裂成本，同时清水压裂降低了对地层的损伤。自悬浮支撑剂能够提高采油气产量，简化压裂工艺，降低压裂成本，具有良好的应用前景，对于压裂增产革新具有很大意义。
自悬浮支撑剂是将压裂液与支撑剂合二为一，相应的支撑剂导流能力测定方法发生了改变，但目前对于自悬浮支撑剂压裂导流能力的实验模拟评价方法几乎没有。支撑剂在裂缝闭合后导流能力一般主要受覆膜层厚度、闭合压力、温度、持续通的流体种类及流量等因素控制，确定一个合理的自悬浮支撑剂压裂导流性能模拟实验评价方法对该新型压裂砂的返排导流恢复能力确定及后续现场应用压力砂的选择具有重要的参考价值。
发明内容
针对现有技术存在的空白，本发明的目的是提供一种自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法。为实现上述目的，结合评价流程(图1)说明具体解决技术方案如下：
将自悬浮支撑剂、水、0.25％助排剂、0.25％粘土稳定剂、0.05％破胶剂加入到API导流室中并充满，用加热棒加热至90℃恒温24h。调节驱替泵安全压力为1000psi，打开导流仪器控制软件，逐渐加压到0MPa、2MPa、4MPa、6.9MPa，用水、0.25％助排剂、0.25％粘土稳定剂混合液作为驱替液开始驱替，记录支撑剂充填缝宽、压差、流量，得到启动导流能力随时间曲线。用同样方法，将流体换为煤油，测定在13.8MPa、27.6MPa、41.4MPa、55.2MPa、69MPa下导流能力和渗透率。计算自悬浮支撑剂在水相、油相下不同闭合压力下渗透率比值，与数值1比较。用相同的方法测定相同粒径卡博陶粒在破胶后的瓜胶、破胶后滑溜水、破胶后的乳液中的导流能力，并与自悬浮支撑剂导流能力做对比。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，其导流室支撑剂充填厚度为0.25-1.27cm，测试面积为64.5cm2，最大载荷力为667200N，最高温度为204℃，内部最大压力为3500kPa。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，其所用压力表为量程为0-7kPa的压力传感器，实验用水为脱气后的去离子水或蒸馏水。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，不使用电热棒时实验温度在24℃±3℃。使用加热棒时为实验指定温度。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，支撑剂铺置浓度为5kg/m2或10kg/m2,最大充填宽度为1.3cm，最小充填宽度为0.25cm。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，导流室内填充的自悬浮支撑剂、瓜胶、交联瓜胶、乳液、滑溜水都添加0.05％破胶剂，在90℃下破胶24h。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法中驱替液为水、0.25％助排剂、0.25％多胺类粘土稳定剂。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，一种闭合压力下测定2.5cm3/min、5cm3/min、10cm3/min三种流量，测定结束后将闭合压力增加至另一个值，等候一定时间使充填层达到半稳态，再用2.5cm3/min、5cm3/min、10cm3/min三种流量做实验取得需要的数据。重复此程序直到设计的闭合压力和流量全部实验完毕。
所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，具体的包括步骤：
(1)将自悬浮支撑剂、水、0.25％助排剂、0.25％粘土稳定剂、0.05％破胶剂加入到API导流室中并充满，用加热棒加热至90℃恒温24h。
(2)打开Quizix泵，将安全压力调节至1000psi。
(3)打开Smart Frac软件，选择online上线。
(4)油泵加压0MPa、2MPa、4MPa、6.9MPa，天平清零传感器清零，检测仪器是否漏水，记录启动驱替过程的缝宽、流量和压差。
(5)出液后加回压到100psi，放空导流室内气体8次，开始驱替，测定13.8MPa下2.5cm3/min、5cm3/min、10cm3/min三种流量下缝宽、流量和压差。测定结束后将闭合压力增加至另一个值，等候一定时间使充填层达到半稳态。重复此程序直到设计的闭合压力和流量全部实验完毕。
(6)重复过程(1)～(5)，驱替流体更换为煤油。
(7)重复过程(1)～(5)，支撑剂更换为相同粒径卡博支撑剂，导流室内液体为0.45％瓜胶+0.2％NaOH溶液。
(8)重复过程(1)～(5)，支撑剂更换为相同粒径卡博支撑剂，导流室内液体为0.45％瓜胶+0.2％有机硼+0.2％NaOH溶液。
(9)重复过程(1)～(5)，支撑剂更换为相同粒径卡博支撑剂，导流室内液体为0.04％滑溜水+0.2％助排剂+0.2％粘土稳定剂。
(10)重复过程(1)-(5)，支撑剂更换为相同粒径卡博支撑剂，导流室内液体为1％乳液+0.02助排剂。
(11)记录数据后关闭回压阀、围压阀、Smart Frac、Quizix泵。
本发明提出自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，测定方式与常规支撑剂导流方法不同点主要如下：
(1)测定油相条件下支撑剂导流能力，为自悬浮支撑剂破胶后润湿性能提供依据。
(2)与常规支撑剂在其他现场应用破胶后压裂液中导流能力对比，具有直观的对比性。
(3)采用高温高压导流能力测定，实验结果更贴近地下裂缝闭合过程及闭合后的支撑剂实际导流能力。
附图说明
图1自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验室评价流程
图2自悬浮支撑剂在水相中的导流能力曲线
图3自悬浮支撑剂在油相中的导流能力曲线
图4卡博支撑剂在瓜胶中的导流能力曲线
图5卡博陶粒在交联瓜胶中的导流能力曲线
图6卡博陶粒在滑溜水中的导流能力曲线
图7卡博陶粒在乳液中的导流能力曲线
图8自悬浮支撑剂与卡博支撑剂(瓜胶)、卡博陶粒(交联瓜胶)、卡博陶粒(乳液)导流能力对比图
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施作进一步描述。
实施例1：
(1)将自悬浮支撑剂、水、0.25％助排剂、0.25％粘土稳定剂、0.05％破胶剂加入到API导流室中并充满，用加热棒加热至90℃恒温24h。
(2)打开Quizix泵，将安全压力调节至1000psi。
(3)打开Smart Frac软件，选择online上线。
(4)油泵加压0MPa、2MPa、4MPa、6.9MPa，天平清零传感器清零，检测仪器是否漏水，记录启动驱替过程的缝宽、流量和压差。
(5)出液后加回压到100psi，放空导流室内气体8次，开始驱替，测定13.8MPa下2.5cm3/min、5cm3/min、10cm3/min三种流量下缝宽、流量和压差。测定结束后将闭合压力增加至另一个值，等候一定时间使充填层达到半稳态。重复此程序直到设计的闭合压力和流量全部实验完毕。
得到自悬浮支撑剂在水相中的导流能力实验结果见表1和图2
表1：自悬浮支撑剂(水+0.2％助排剂+0.2％粘土稳定剂)
自悬浮支撑剂(水+0.2％助排剂+0.2％粘土稳定剂)
实施例2：见表2和图3
表2：自悬浮支撑剂在油相中的导流能力实验结果表
自悬浮支撑剂(煤油)
实施例3：见表3
表3：自悬浮支撑剂在水相、油相中的渗透率比值结果表
实施例4：见表4和图4
表4：卡博陶粒在瓜胶中导流能力测定结果表
卡博陶粒(瓜胶)
实施例5：见表5和图6
表5：卡博陶粒在交联瓜胶中导流能力测定结果表
卡博陶粒(交联瓜胶)
实施例6：见表6和图6
表6：卡博陶粒在滑溜水中导流能力测定结果
卡博陶粒在滑溜水中导流能力测定
卡博陶粒(滑溜水)
实施例7：见表7和图7
表7：卡博陶粒在乳液中导流能力测定结果
卡博陶粒(乳液)
实施例8：见图8 。
Claims (8)
1.本发明自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，其流程是将自悬浮支撑剂、水、0.25％助排剂、0.25％粘土稳定剂、0.05％破胶剂混配后，加入到API导流室中并充满，用加热棒加热至90℃恒温24h，加压到6.9MPa，记录支撑剂充填缝宽、压差、流量，得到启动驱替液体导流能力随时间的变化曲线。待示数稳定后，将流体换为水、0.25％助排剂、0.25％粘土稳定剂混合液，测定在13.8MPa、27.6MPa、41.4MPa、55.2MPa、69MPa下导流能力和渗透率。用相同的方法流体换为煤油，测定在13.8MPa、27.6MPa、41.4MPa、55.2MPa、69MPa下导流能力和渗透率。计算自悬浮支撑剂在水相、油相下不同闭合压力下渗透率比值(与数值1比较)。用相同的方法得到相同粒径卡博陶粒在破胶后的瓜胶、破胶后滑溜水、破胶后的乳液中的导流能力，并与自悬浮支撑剂导流能力做对比。
2.如权利要求1权利要求所述自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，其导流室支撑剂充填厚度为0.25cm～1.27cm，测试面积为64.5cm2，最大载荷力为667200N，最高温度为204℃，内部最大压力为3500kPa。
3.如权利要求1所述自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，其所用压力表为量程为0～7kPa的压力传感器，实验用水为脱气后的去离子水或蒸馏水。
4.如权利要求1所述自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，不使用电热棒时实验温度在24℃±3℃。使用加热棒时为实验指定温度。
5.如权利要求1所述自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，支撑剂铺置浓度为5kg/m2或10kg/m2,最大充填宽度为1.3cm，最小充填宽度为0.25cm。
6.如权利要求1所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，导流室内填充的自悬浮支撑剂、瓜胶、交联瓜胶、乳液、滑溜水都添加0.05％破胶剂，在90℃下破胶24h。
7.如权利要求1所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法中驱替液为水、0.25％助排剂、0.25％多胺类粘土稳定剂。
8.如权利要求1所述的自悬浮支撑剂压裂导流性能物理模拟实验评价方法，一种闭合压力下测定2.5cm3/min、5cm3/min、10cm3/min三种流量，测定结束后将闭合压力增加至另一个值，等候一定时间使充填层达到半稳态，再用2.5cm3/min、5cm3/min、10cm3/min三种流量做实验取得需要的数据。重复此程序直到设计的闭合压力和流量全部实验完毕。
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| CN111122515A (zh) * | 2018-10-30 | 2020-05-08 | 中国石油天然气股份有限公司 | 支撑剂检验方法及装置 |
| CN111122515B (zh) * | 2018-10-30 | 2022-07-05 | 中国石油天然气股份有限公司 | 支撑剂检验方法及装置 |
| CN114113497A (zh) * | 2022-01-21 | 2022-03-01 | 中国石油大学(华东) | 一种评价液体相变支撑剂压裂性能的实验装置及测试方法 |
| CN114113497B (zh) * | 2022-01-21 | 2022-06-24 | 中国石油大学(华东) | 一种评价液体相变支撑剂压裂性能的实验装置及测试方法 |
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