CN107655905A - 一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法 - Google Patents
一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107655905A CN107655905A CN201710790543.1A CN201710790543A CN107655905A CN 107655905 A CN107655905 A CN 107655905A CN 201710790543 A CN201710790543 A CN 201710790543A CN 107655905 A CN107655905 A CN 107655905A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- fracturing fluid
- sample
- microstructure
- slippery water
- water fracturing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000012530 fluid Substances 0.000 title claims abstract description 160
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 title claims abstract description 53
- 230000009467 reduction Effects 0.000 title abstract description 23
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 43
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims abstract description 43
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims abstract description 43
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 22
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 16
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 claims abstract description 13
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims abstract description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 156
- 238000012360 testing method Methods 0.000 claims description 37
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 21
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 claims description 20
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 19
- 230000002776 aggregation Effects 0.000 claims description 11
- 238000004220 aggregation Methods 0.000 claims description 10
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 8
- 238000009826 distribution Methods 0.000 claims description 5
- 238000013019 agitation Methods 0.000 claims description 3
- 230000006378 damage Effects 0.000 claims description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 claims description 3
- 241000644035 Clava Species 0.000 claims description 2
- 230000001788 irregular Effects 0.000 claims 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 abstract description 14
- 238000010276 construction Methods 0.000 abstract description 5
- 238000005259 measurement Methods 0.000 abstract 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 18
- 230000008859 change Effects 0.000 description 13
- 238000000034 method Methods 0.000 description 12
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 7
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 6
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 6
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 4
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 3
- 238000011161 development Methods 0.000 description 3
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 3
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 2
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 description 1
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 description 1
- 238000005054 agglomeration Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000004927 clay Substances 0.000 description 1
- 238000010835 comparative analysis Methods 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000004744 fabric Substances 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 1
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008676 import Effects 0.000 description 1
- 238000001802 infusion Methods 0.000 description 1
- 238000005065 mining Methods 0.000 description 1
- 230000031868 operant conditioning Effects 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 230000001954 sterilising effect Effects 0.000 description 1
- 238000004659 sterilization and disinfection Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 238000003696 structure analysis method Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N23/00—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00
- G01N23/02—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material
- G01N23/04—Investigating or analysing materials by the use of wave or particle radiation, e.g. X-rays or neutrons, not covered by groups G01N3/00 – G01N17/00, G01N21/00 or G01N22/00 by transmitting the radiation through the material and forming images of the material
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/40—Imaging
- G01N2223/418—Imaging electron microscope
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
- G01N2223/00—Investigating materials by wave or particle radiation
- G01N2223/60—Specific applications or type of materials
- G01N2223/637—Specific applications or type of materials liquid
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Pathology (AREA)
- Sampling And Sample Adjustment (AREA)
Abstract
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，包括如下步骤：对滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，将铜网倒扣在样品上并吸附，取出吸附样品后的铜网并吸除铜网周边多余液体，将铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥后对样品进行微观结构观察；将干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；根据分析结果对干燥样品进行分类；在分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定。解决了室内实验室无法有效的模拟现场施工条件，测得的减阻率结果也不能很好的指导现场应用问题，实现了借助微观结构分析的方法对滑溜水压裂液减阻性能进行评价，并对现场施工提供指导。
Description
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法。
背景技术
滑溜水压裂技术是基于滑溜水压裂液体系发展起来的一种新型压裂技术，在致密储层尤其是页岩气储层开发过程中应用广泛。滑溜水压裂液体系的主要优点包括：储层伤害小，易返排，易形成杂体积缝网，使用浓度低和成本低等。但其最突出的优点为具有较好的减阻性能，仅需要加入少量减阻剂(0.01％-0.1％)就可以使滑溜水压裂液显著地降低施工泵压。但由于其浓度较低，常需要提高泵注速度来弥补携砂能力的不足，而流速的增高则会导致管路摩阻的增加。因此，滑溜水压裂液的减阻性能就成为影响压裂施工效果的关键因素。
滑溜水压裂液的减阻性能的确定主要是借助环路摩阻测试系统，测定减阻率。根据减阻率的测定原理，需要测定同一流速下的减阻和非减阻流动下的摩阻压降，但要将减阻流动和非减阻流动稳定在同一流速，需要增加昂贵复杂的控制设备，并且操作困难，测试精度受设备及操作条件制约，这也就导致了相同滑溜水压裂液在不同设备上的测试结果差异较大，无法形成统一的评价标准。导致差异原因涉及，测试设备的管路尺寸、管内粗糙度、动力源(螺杆泵、离心泵、柱塞泵等)、流量计类型等多种因素，同时，由于室内实验室无法有效的模拟现场施工条件，测得的减阻率结果也不能很好的指导现场应用。
为找到评价滑溜水压裂液减阻性能的有效手段，进一步从减阻微观机理入手，根据聚合物粘弹减阻相关理论可知，减阻剂的微观结构是影响减阻性能的关键因素，而减阻剂微观结构特征中的网状结构的强弱和稳定性决定了减阻性能的好坏，为了支撑滑溜水压裂液现场应用，本领域亟需一套更加简单的，可有效评价滑溜水压裂液减阻性能的实验方法。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中室内实验室无法有效的模拟现场施工条件，测得的减阻率结果也不能很好的指导现场应用问题。
为此，本发明提供了一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，包括以下步骤：
步骤1)对滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，然后将铜网倒扣在样品上并吸附，其次取出吸附样品后的铜网并吸除铜网周边多余液体，最后将铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥后对样品进行微观结构观察；
步骤2)将步骤1)干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；
步骤3)根据步骤2)分析的结果对干燥的样品进行分类；
步骤4)在步骤3)分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定。
所述的步骤1)取样后向疏水膜滴样品时样品液滴与疏水膜表面稳定接触角大于120°，滚动接触角小于20°。
所述的铜网为覆盖生物膜的230目铜网。
所述的代表性样品为样品经放大后，显微镜观察区域内，微观结构表现出相似的特征，且相似程度大于90％。
所述的分类的干燥样品包括三种类型的微观结构，分别为分散颗粒状结构、半连续棒状结构、织网状结构，所述的分散颗粒状结构表现为聚合物呈颗粒状聚集，且颗粒间未形成连接并均匀分布在观察区域中；半连续棒状结构表现为聚合物呈棒状形态聚集，且棒状体间未形成连接；织网状结构表现为聚合物呈织网状形态聚集，且聚合物围成的织网结构的网眼均匀分布在观察区域中。
所述滑溜水压裂液的减阻性能的判定与滑溜水压裂液分析样品的微观结构的关系为：滑溜水压裂液分析样品的微观结构呈线状并围成带有孔眼的网状结构，且组成网状结构的聚集体连续不间断，所围成孔眼尺寸相近并均匀分布时，微观结构的稳定性强，此种滑溜水压裂液随流速的升高，减阻率增大，减阻性能增强，且不易被剪切破坏；未形成网状结构的聚集体主要以聚集体颗粒状均匀分散于溶液中，颗粒直径小，分散度高，分布无规律，此种滑溜水压裂液减阻性能差，减阻率低。
所述的显微镜采用可同时夹持多个样品的透射电子显微镜。
所述的步骤4)减阻性能测定采用环路摩阻测试系统，环路摩阻测试系统的动力输送采用螺杆泵。
所述的环路摩阻测试系统的供液装置包括三个储液罐，三个储液罐分别为配液罐、回流罐和清水罐。
本发明的有益效果：本发明提供的这种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，以微观结构分析为主要评价方法，对滑溜水压裂液分析样品的微观结构结合滑溜水压裂液减阻率随流速变化的关系，建立滑溜水压裂液分析样品的微观结构与相应滑溜水压裂液减阻性能之间的联系，根据滑溜水压裂液分析样品的微观结构中是否形成网状结构以及网状结构的特征判定滑溜水压裂液的减阻性能，对不同的滑溜水压裂液特征进行了分析，替代了原有仅依靠环路摩阻测试系统的减阻性能评价方法，同时也为滑溜水压裂液现场使用提供了指导，实现了借助微观结构分析的方法对滑溜水压裂液减阻性能进行评价，并可对滑溜水压裂液现场施工提供指导，该评价方法可用于预测滑溜水压裂液的减阻性能进而可用于指导现场施工。
附图说明
以下将结合附图对本发明做进一步详细说明。
图1为实施例1中滑溜水压裂液的减阻率随流速变化的关系曲线图；
图2为实施例1中滑溜水压裂液样品的透射电子显微镜微观结构图；
图3为实施例2中滑溜水压裂液的减阻率随流速变化的关系曲线图；
图4为实施例2中滑溜水压裂液样品的透射电子显微镜微观结构图；
图5为实施例3中滑溜水压裂液的减阻率随流速变化的关系曲线图；
图6为实施例3中滑溜水压裂液样品的透射电子显微镜微观结构图。
具体实施方式
本发明的技术方案是提供了一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，包括以下步骤：
步骤1)对滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，然后将铜网倒扣在样品上并吸附，其次取出吸附样品后的铜网并吸除铜网周边多余液体，最后将铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥后对样品进行微观结构观察；
步骤2)将步骤1)干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；
步骤3)根据步骤2)分析的结果对干燥的样品进行分类；
步骤4)在步骤3)分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定。
所述的代表性样品为样品经放大后，显微镜观察区域内，微观结构表现出相似的特征，且相似程度大于90％；此微观结构的样品可代表相应的滑溜水压裂液中聚合物减阻剂的结构，可用于减阻性能的预测。
本发明的这种滑溜水压裂液减阻性能的分析方法以微观结构分析为主要评价方法，对不同的滑溜水压裂液特征进行了分析，替代了原有仅依靠环路摩阻测试系统的减阻性能评价方法，同时也为滑溜水压裂液现场使用提供了指导，实现了借助微观结构分析的方法对滑溜水压裂液减阻性能进行评价，并可对滑溜水压裂液现场施工提供指导，该评价方法可用于预测滑溜水压裂液的减阻性能进而可用于指导现场施工。
进一步的所述的步骤1)取样后向疏水膜滴样品时样品液滴与疏水膜表面稳定接触角大于120°，滚动接触角小于20°；使样品具有更大的表面张力，该状态下的样品可与铜网产生更大的接触面积，使样品有利吸附到铜网表面。
进一步的所述的铜网为覆盖生物膜的230目铜网；吸附样品的230目铜网必须经过生物膜的覆盖处理，生物膜覆盖后的铜网会有更好的吸附能力，并将样品有效的固定在铜网上，防止样品从铜网的孔眼处滑落，从而增加铜网上可观察的样品数量，提高观察效率。
进一步的所述的分类的干燥样品包括三种类型的微观结构，分别为分散颗粒状结构、半连续棒状结构、织网状结构，所述的分散颗粒状结构表现为聚合物呈颗粒状聚集，且颗粒间未形成连接并均匀分布在观察区域中；半连续棒状结构表现为聚合物呈棒状形态聚集，且棒状体间未形成连接；织网状结构表现为聚合物呈织网状形态聚集，且聚合物围成的织网结构的网眼均匀分布在观察区域中；根据滑溜水压裂液分析样品的微观结构中是否形成网状结构以及网状结构的特征判定滑溜水压裂液的减阻性能，形成以微观结构分析代替摩阻测试评价滑溜水压裂液减阻性能的方法，所述滑溜水压裂液的减阻性能的判定与溜水压裂液分析样品的微观结构的关系如下：当溜水压裂液分析样品的微观结构中网状结构分布均匀且结构稳定时，相应的滑溜水压裂液随着流速的升高，减阻率增大，减阻性能增强，并且稳定；但未形成有效网状结构的聚集体主要以聚集体颗粒状均匀分散于溶液中，且颗粒直径小，分散程度高，分布没有一定的规律性，不能有效的吸收溶液湍流耗散的能量，这种滑溜水压裂液减阻性能差。实现了借助微观结构分析的方法对滑溜水压裂液减阻性能进行评价，并可对滑溜水压裂液现场施工提供指导，该评价方法可用于预测滑溜水压裂液的减阻性能进而可用于指导现场施工，可靠性和可操作性强。
进一步的，所述的显微镜采用可同时夹持多个样品的透射电子显微镜；可方便样品间的对比分析。
进一步的，所述的步骤6)中测定不同微观结构压裂液时使用的摩阻测试系统的动力输送必须采用螺杆泵。所述的环路摩阻测试系统采用的测试管路为“U”形管路，其直管段长度为3m，弯管段长度为2m，管路内径为10.922mm，动力输送采用螺杆泵；动力输送采用德国进口螺杆泵，增强了稳定性，最大程度降低泵内对液体的剪切破坏。
进一步的环路摩阻测试系统的供液装置包括三个储液罐，三个储液罐分别为配液罐、回流罐和清水罐；环路摩阻测试系统为本领域使用的常规装置，在这里不详细说明，本发明所使用的环路摩阻测试系统的供液装置进行了改进，由原来的一个储液罐改为三个独立的储液罐，分别为配液罐、回流罐和清水罐，测试时，可将滑溜水压裂液、回流压裂液及清水分别储存于配液罐、回流罐和清水罐中，可有效防止样品间干扰，消除了回流液体的扰动，冲洗管路方便，进而可以提高实验精度。
滑溜水压裂液的减阻性能主要通过减阻率进行表征，减阻率可通过测试“U”形管路直管两端的摩阻压降来进行计算，即首先分别测试清水流过直管段时的摩阻压降和相同流动条件下，滑溜水压裂液流过相同直管段的摩阻压降，再将测得的摩阻压降参数代入公式(1)中即可计算出滑溜水压裂液的减阻率(DR)：
式中：
ΔP0——同一流速下，未加剂时的摩阻压降，单位为Pa；
ΔPDR——同一流速下，加剂时的摩阻压降，单位为Pa。
根据公式(1)，测得相同流动条件下加入滑溜水压裂液前后的摩阻压降的大小就可以计算出减阻率，进而以该减阻率来表征减阻性能。
所述步骤2)取样时需在滑溜水压裂液流动时取样，且在取样后立即对滑溜水压裂液制样，制样时，将一滴滑溜水压裂液滴于覆盖生物膜的230目铜网上，用滤纸将230目铜网周边多余液体吸除，将其置于室温条件下干燥然后进行微观结构观察。所述的对滑溜水压裂液分析样品进行微观结构观察时采用透射电子显微镜。采用透射电子显微镜分别对不同的滑溜水压裂液分析样品进行分析观察，并记录其中聚合物聚集体的结构特点，选择的结构特征应具有代表性，并均匀的分布在观测视野范围内，待观测条件稳定后拍照保存观察到的微观结构特征用于分析相应滑溜水压裂液的减阻性能。
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明所用的滑溜水压裂液为本领域使用的常规滑溜水压裂液，所有本领域常规滑溜水压裂液均适用于采用本发明提供的分析方法分析其减阻机理；在本发明优选的实施方式中，所用的滑溜水压裂液为聚合物型滑溜水压裂液，滑溜水压裂液一般由减阻剂、杀菌剂、粘土稳定剂及助排剂等组成。
实施例1：
本实施例提供了一种滑溜水压裂液减阻性能评价方法，所用的滑溜水压裂液为聚合物型滑溜水压裂液，其中主要添加剂减阻剂为吉林千永公司生产的EM64型聚合物减阻剂，减阻剂添加浓度为0.05％(体积浓度)；其中，本领域技术人员可以根据现场作业需要合理选择滑溜水压裂液中的其他组分并确定其他组分的具体含量，其他组分及其含量对本发明的减阻机理分析方法没有影响。
本方法包括如下步骤：；
在模拟现场施工流速达到16m/s的条件下，测量滑溜水压裂液的减阻率随流速之间的变化规律，并绘制滑溜水压裂液相应减阻率随流速变化关系曲线：
其中，所用环路摩阻测试系统的测试管路为“U”形管路，其直管段长度分别为3m，弯管段长度为2m，管路内径为10.922mm，动力输送采用螺杆泵。
减阻性能主要通过减阻率进行表征，减阻率可通过测试“U”形管路直管两端的摩阻压降来进行计算，即首先分别测试清水流过直管段时的摩阻压降和相同流动条件下，滑溜水压裂液流过相同直管段的摩阻压降，再将测得的摩阻压降参数代入公式(1)中即可计算出滑溜水压裂液的减阻率(DR)。
根据公式(1)，测得相同流动条件下加入滑溜水压裂液前后的摩阻压降的大小，就可以计算出减阻率，并用减阻率来表征滑溜水压裂液的减阻性能。
该滑溜水压裂液的减阻率随流速变化的关系曲线图如图1所示，从图1中可以看出：
低流速时，即测试初始阶段，该滑溜水压裂液的减阻率较高，流速升高后达到最优减阻性能，但随着流速的进一步提升，其减阻性能下降明显。流速达到16m/s时，减阻率仅为50％。
步骤1)用移液管对均匀分散的滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，然后将覆盖生物膜的230目铜网倒扣在样品上并吸附10min，其次用镊子取出吸附样品后的230目铜网并用吸水纸吸除230目铜网周边多余液体，最后将230目铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥15min后对样品进行微观结构观察；
步骤2)将步骤1)干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；所述的显微镜采用可同时夹持多个样品的透射电子显微镜。对不同的滑溜水压裂液分析样品进行透射电子显微镜(日本电子的JEM-100型透射电子显微镜)分析，以获取其微观结构，滑溜水压裂液分析样品的透射电子显微镜微观结构图如图2所示；
步骤3)根据步骤2)分析的结果对干燥的样品进行分类；从图2中可以看出，减阻剂在滑溜水压裂液中主要以颗粒状分散分布为主，颗粒间未形成有效的连接，以非连续的颗粒状态存在溶液中，整体上颗粒直径较小，且分散程度较高，分布没有一定的规律性，较均匀分布在溶液中，为分散颗粒状结构；
步骤4)在步骤3)分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定；结合得到的减阻率随流速变化关系，建立滑溜水压裂液分析样品的微观结构与相应滑溜水压裂液减阻性能之间的联系：该滑溜水压裂液中减阻剂为分散颗粒状结构，在溶液中具有较好的分散性，有效减阻成分均匀地分布在溶液中利于发挥减阻作用，但由于颗粒状聚集体分散、不连续，溶液中聚合物并未形成稳定的结构，不能有效地储存溶液流动过程中湍流的能量，所以随流速的进一步提高减阻性能迅速下降，结合室内滑溜水压裂液减阻率测试结果，在流速16m/s时，预测减阻率为50-60％，对于现场施工的实际条件，该特征滑溜水压裂液可作为现场井深条件较浅，施工排量小压裂井的压裂液减阻剂。
实施例2：
本实施例提供了一种滑溜水压裂液减阻性能评价方法，所用的滑溜水压裂液为聚合物型滑溜水压裂液，其中主要添加剂减阻剂为东营江源公司生产的102型聚合物减阻剂，减阻剂添加浓度为0.05％(体积浓度)。
在模拟现场施工流速达到16m/s的条件下，测量滑溜水压裂液的减阻率随流速之间的变化规律，并绘制滑溜水压裂液相应减阻率随流速变化关系曲线：
其中，所用的环路摩阻测试系统的测试管路为“U”形管路，其直管段长度分别为3m，弯管段长度为2m，管路内径为10.922mm。动力输送采用螺杆泵。
减阻性能主要通过减阻率进行表征，减阻率可通过测试“U”形管路直管两端的摩阻压降来进行计算，即首先分别测试清水流过直管段时的摩阻压降和相同流动条件下，滑溜水压裂液流过相同直管段的摩阻压降，再将测得的摩阻压降参数代入上述公式(1)中即可计算滑溜水压裂液的减阻率(DR)。
根据公式(1)，测得相同流动条件下加入滑溜水压裂液前后的摩阻压降的大小，就可以计算出减阻率，进而通过减阻率来表征减阻性能。
该滑溜水压裂液的减阻率随流速变化的关系曲线图如图3所示，从图3中可以看出：
该滑溜水压裂液减阻率随流速的升高，减阻率上升；当流速升高到一定程度时减阻速率提升缓慢并出现下降的趋势，最高流速阶段的减阻率下降较为明显。
步骤1)用移液管对均匀分散的滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，然后将覆盖生物膜的230目铜网倒扣在样品上并吸附10min，其次用镊子取出吸附样品后的230目铜网并用吸水纸吸除230目铜网周边多余液体，最后将230目铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥15min后对样品进行微观结构观察；
步骤2)将步骤1)干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；所述的显微镜采用可同时夹持多个样品的透射电子显微镜。对不同的滑溜水压裂液分析样品进行透射电子显微镜(日本电子的JEM-100型透射电子显微镜)分析，以获取其微观结构，滑溜水压裂液分析样品的透射电子显微镜微观结构图如图4所示；
步骤3)根据步骤2)分析的结果对干燥的样品进行分类；从图4中可以看出，减阻剂在滑溜水压裂液中仍以分散聚集体分布为主，但一部分颗粒开始出现交接形成棒状结构，棒状结构主要以非连续状态独立存在于溶液中，只有部分为连续的存在状态，其中的一少部分聚集体相互连接形成了近似网眼特征的结构，为半连续棒状结构；
步骤4)在步骤3)分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定；结合得到的减阻率随流速变化关系，建立滑溜水压裂液分析样品的微观结构与相应滑溜水压裂液减阻性能之间的联系：该类型滑溜水压裂液的减阻剂主要由非连续的棒状结构组成，棒状结构相比于颗粒状结构具有更好的抗剪切性能，可承受流速升高造成的破坏，利于保持较好的减阻性能。相比于分散颗粒结构减阻性能显著提高，但是其结构的稳定性较差，所以在高速流动时滑溜水压裂液减阻性能下降明显，结合室内滑溜水压裂液减阻率测试结果，在流速16m/s时，预测减阻率为60-70％，对于现场施工的实际条件，该特征滑溜水压裂液适用于现场井深条件增加，施工排量更大压裂井的压裂液添加剂。
实施例3：
本实施例提供了一种滑溜水压裂液减阻性能评价方法，所用的滑溜水压裂液为聚合物型滑溜水压裂液，其中主要添加剂减阻剂为胜利化工公司生产的DR800型聚合物减阻剂，减阻剂添加浓度为0.05％(体积浓度)。
在模拟现场施工流速达到16m/s的条件下，测量滑溜水压裂液的减阻率随流速之间的变化规律，并绘制滑溜水压裂液相应减阻率随流速变化关系曲线：
其中，所用的环路摩阻测试系统的测试管路为“U”形管路，其直管段长度分别为3m，弯管段长度为2m，管路内径为10.922mm。动力输送采用螺杆泵。
减阻性能主要通过减阻率进行表征，减阻率可通过测试“U”形管路直管两端的摩阻压降来进行计算，即首先分别测试清水流过直管段时的摩阻压降和相同流动条件下，滑溜水压裂液流过相同直管段的摩阻压降，再将测得的摩阻压降参数代入上述公式(1)中即可计算滑溜水压裂液的减阻率(DR)。
根据公式(1)，测得相同流动条件下加入滑溜水压裂液前后的摩阻压降的大小，就可以计算出减阻率，进而通过减阻率来表征减阻性能。
该滑溜水压裂液的减阻率随流速变化的关系曲线图如图5所示，从图5中可以看出：
该滑溜水压裂液减阻率随流速的升高，减阻率上升；但当流速进一步升高时减阻率未出现下降的趋势，实验室条件下能测得的最高流速范围内的减阻率为上升趋势。
步骤1)用移液管对均匀分散的滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，然后将覆盖生物膜的230目铜网倒扣在样品上并吸附10min，其次用镊子取出吸附样品后的230目铜网并用吸水纸吸除230目铜网周边多余液体，最后将230目铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥15min后对样品进行微观结构观察；
步骤2)将步骤1)干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；所述的显微镜采用可同时夹持多个样品的透射电子显微镜。对不同的滑溜水压裂液分析样品进行透射电子显微镜(日本电子的JEM-100型透射电子显微镜)分析，以获取其微观结构，滑溜水压裂液分析样品的透射电子显微镜微观结构图如图6所示；
步骤3)根据步骤2)分析的结果对干燥的样品进行分类；从图6中可以看出，减阻剂在滑溜水压裂液中主要以颗粒状分散分布为主，颗粒从图6中可以看出，减阻剂在该滑溜水压裂液中相互交接形成了一定网状结构的特点，多数棒状结构进一步连接形成了近似网眼的特定结构，网眼尺寸大小相近，且相互相连的网状结构具有较强的稳定性，为织网状结构；
步骤4)在步骤3)分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定；结合得到的减阻率随流速变化关系，建立滑溜水压裂液分析样品的微观结构与相应滑溜水压裂液减阻性能之间的联系：该类型滑溜水压裂液中的减阻剂主要由连续的网状结构组成，网状结构具有较强的稳定性，并能有效承受流速提高造成的剪切破坏，所以流速进一步升高时减阻性能未下降，具有连续网眼状结构特征的滑溜水压裂液的减阻稳定性较好，能满足更高流速条件下的减阻需求，结合室内滑溜水压裂液减阻率测试结果，在流速16m/s时，预测减阻率为70-80％，对于现场施工的实际条件，该微观结构特征的滑溜水压裂液适用于现场井深条件深，施工排量大，水平分段级数多等特点井的压裂液添加剂。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1)对滑溜水压裂液取样，取样后将一滴样品滴于疏水膜上，然后将铜网倒扣在样品上并吸附，其次取出吸附样品后的铜网并吸除铜网周边多余液体，最后将铜网上吸附的样品置于室温条件下干燥后对样品进行微观结构观察；
步骤2)将步骤1)干燥的样品在显微镜下放大相同的倍数后进行微观结构的分析；
步骤3)根据步骤2)分析的结果对干燥的样品进行分类；
步骤4)在步骤3)分类的干燥样品中选取代表性样品进行减阻性能测定。
2.如权利要求1所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的步骤1)取样后向疏水膜滴样品时样品液滴与疏水膜表面稳定接触角大于120°，滚动接触角小于20°。
3.如权利要求2所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的铜网为覆盖生物膜的230目铜网。
4.如权利要求3所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的代表性样品为样品经放大后，显微镜观察区域内，微观结构表现出相似的特征，且相似程度大于90％。
5.如权利要求4所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的分类的干燥样品包括三种类型的微观结构，分别为分散颗粒状结构、半连续棒状结构、织网状结构，所述的分散颗粒状结构表现为聚合物呈颗粒状聚集，且颗粒间未形成连接并均匀分布在观察区域中；半连续棒状结构表现为聚合物呈棒状形态聚集，且棒状体间未形成连接；织网状结构表现为聚合物呈织网状形态聚集，且聚合物围成的织网结构的网眼均匀分布在观察区域中。
6.如权利要求5所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述滑溜水压裂液的减阻性能的判定与滑溜水压裂液分析样品的微观结构的关系为：滑溜水压裂液分析样品的微观结构呈线状并围成带有孔眼的网状结构，且组成网状结构的聚集体连续不间断，所围成孔眼尺寸相近并均匀分布时，微观结构的稳定性强，此种滑溜水压裂液随流速的升高，减阻率增大，减阻性能增强，且不易被剪切破坏；未形成网状结构的聚集体主要以聚集体颗粒状均匀分散于溶液中，颗粒直径小，分散度高，分布无规律，此种滑溜水压裂液减阻性能差，减阻率低。
7.如权利要求6所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的显微镜采用可同时夹持多个样品的透射电子显微镜。
8.如权利要求7所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的步骤4)减阻性能测定采用环路摩阻测试系统，环路摩阻测试系统的动力输送采用螺杆泵。
9.如权利要求8所述的通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法，其特征在于：所述的环路摩阻测试系统的供液装置包括三个储液罐，三个储液罐分别为配液罐、回流罐和清水罐。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710790543.1A CN107655905A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710790543.1A CN107655905A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107655905A true CN107655905A (zh) | 2018-02-02 |
Family
ID=61129343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710790543.1A Pending CN107655905A (zh) | 2017-09-05 | 2017-09-05 | 一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107655905A (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110243714A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 中国石油大学(北京) | 测定聚合物水动力学尺寸的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204177652U (zh) * | 2014-10-10 | 2015-02-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种压裂液性能测试装置 |
| CN106908354A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-06-30 | 陕西科技大学 | 一种滑溜水压裂液摩阻测试装置及其测试方法 |
-
2017
- 2017-09-05 CN CN201710790543.1A patent/CN107655905A/zh active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN204177652U (zh) * | 2014-10-10 | 2015-02-25 | 中国石油天然气股份有限公司 | 一种压裂液性能测试装置 |
| CN106908354A (zh) * | 2017-03-09 | 2017-06-30 | 陕西科技大学 | 一种滑溜水压裂液摩阻测试装置及其测试方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 刘晓瑞 等: "聚合物减阻剂微观减阻机理研究", 《石油化工》 * |
| 陈成 等: "驱油用聚表剂乳化性能评价方法", 《广东化工》 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110243714A (zh) * | 2019-06-17 | 2019-09-17 | 中国石油大学(北京) | 测定聚合物水动力学尺寸的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Jin et al. | The effect of fluorosurfactant-modified nano-silica on the gas-wetting alteration of sandstone in a CH4-liquid-core system | |
| Wen et al. | Experimental investigation of proppant settling in complex hydraulic-natural fracture system in shale reservoirs | |
| Dai et al. | Investigation on matching relationship between dispersed particle gel (DPG) and reservoir pore-throats for in-depth profile control | |
| Rousseau et al. | Rheology and transport in porous media of new water shutoff/conformance control microgels | |
| Sochi et al. | Pore-scale network modeling of Ellis and Herschel–Bulkley fluids | |
| Wang et al. | A new approach to study the friction-reduction characteristics of viscous/conventional slickwater in simulated pipelines and fractures | |
| CN103710011B (zh) | 改性聚丙烯酰胺调剖体系以及其制备方法和使用方法 | |
| CN106706492A (zh) | 一种研究多孔介质全区域渗流机制的渗透装置 | |
| Yuan et al. | Deformable microgel for enhanced oil recovery in high-temperature and ultrahigh-salinity reservoirs: How to design the particle size of microgel to achieve its optimal match with pore throat of porous media | |
| CN104914014A (zh) | 一种清水压裂液磨阻测试系统及测试方法 | |
| Al-Ibadi et al. | Experimental study of gel particles transport through porous media | |
| Hu et al. | Effects of equilibrium time and adsorption models on the characterization of coal pore structures based on statistical analysis of adsorption equilibrium and disequilibrium data | |
| Rodríguez de Castro et al. | Characterizing porous media with the yield stress fluids porosimetry method | |
| CN107655905A (zh) | 一种通过微观结构预测滑溜水压裂液减阻性能的分析方法 | |
| Wang et al. | A novel multifunction fracturing fluid compounding of nano-emulsion and viscous slickwater for unconventional gas and oil | |
| Anschutz et al. | An in-depth study of proppant transport and placement with various fracturing fluids | |
| Lenchenkov et al. | Propagation of polymer nanospheres in outcrop cores | |
| Zhang et al. | Influencing factors and application of spontaneous imbibition of fracturing fluids in tight sandstone gas reservoir | |
| Bolouri et al. | An experimental and modeling study of asphaltene deposition due to CO2 miscible injection | |
| Zhou et al. | Preparation and analysis of microstructural drag reduction mechanism of bifunctional associative polymers with twin tail and long-chain structure for fracturing | |
| CN104792659B (zh) | 用于测定驱油用聚合物溶液性能参数的二级剪切方法 | |
| Muhammed et al. | A simple technique to determine the strength of millimeter-sized particle gel | |
| CN104005744A (zh) | 一种评价化学驱油剂与储层渗透率匹配关系的物理模拟实验方法及实验装置 | |
| Mahmoodlu et al. | Effect of soil textural characteristics on longitudinal dispersion in saturated porous media | |
| Sibarani et al. | The impact of pore structure on carbonate stimulation treatment using VES-based HCl |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180202 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |