一種自聚性支撐劑自聚強度的評價方法
【技術領域】
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[0001]本發明涉及一種自聚性支撐劑的評價方法，尤其是在不借助粘性作用即可在水或壓裂液中自發聚集的改性支撐劑自聚強度的評價。
【背景技術】
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[0002]水力壓裂技術是目前油田常用的增產措施，尤其是在致密油、煤層氣、頁巖氣等非常規油氣資源的開發。傳統的觀點認為，壓裂后支撐劑充填層的強度及其所支撐的裂縫長度是影響裂縫導流能力的主要因素，因此，幾乎所有的工作都是圍繞如何提高支撐劑的抗壓強度、研制低密度的支撐劑、壓裂液高效破膠劑等而進行的，試圖以此提高充填層的孔滲特性，但是所取得的現場效果卻并不理想。
[0003]為了最大程度地提高裂縫導流能力，近幾年國外出現了高速通道壓裂技術。該技術一改以往支撐劑在裂縫中的連續鋪置，變為非均勻鋪砂，從而在裂縫中形成具有無限導流能力的開放的油氣滲流通道。其核心技術在于支撐劑間歇添加及纖維輔助支撐劑團聚，從而在裂縫中形成不連續的“支撐劑砂柱”支撐裂縫。關于支撐劑在裂縫中的“團聚”，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改性自聚性支撐劑。針對粘性樹脂覆膜支撐劑，作者已經提出了“一種兩個自聚性支撐劑微粒間微量拉力的測試方法”用以評價其自聚強度。而對于自聚性支撐劑，因其顆粒間無粘性作用力，因此不適用微量拉力測試裝置，又由于其自聚所形成的砂柱強度相對較低，同樣也不適用于使用萬能拉力試驗機進行評價。因此，無論是國內還是國外，均通過觀察樣品瓶中支撐劑顆粒的成團情況對其自聚強度作出定性評價。受各種因素及實驗人員經驗的影響，有時難以作出較為準確客觀的評價。因此，有必要建立一種定量的測試方法來評價自聚性支撐劑的自聚強度。
【發明內容】
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[0004]本發明的目的是要提供一種自聚性支撐劑自聚強度的評價方法。
[0005]本發明的目的是通過下列步驟實現:
[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量比= 200:1?200:3加入到混砂攪拌機中，設置轉速為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)砂柱強度評價
[0011]首先向超聲振蕩器水槽中加入蒸餾水至規定的刻度，設定超聲波的功率為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，并將鋼絲網放入超聲振蕩器水槽中，打開超聲振蕩器，開始記錄時間，在超聲波的機械震蕩作用下，支撐劑顆粒會一粒粒地從砂柱底部剝離，砂柱體積也隨之減小，當砂柱底部面積小于鋼絲網鏤空網格面積時，殘余的砂柱會從網中脫落至水槽中，認為砂柱完全垮塌，此時停止計時，所得的時間即為自聚性支撐劑在蒸餾水中發生自聚所形成的砂柱的垮塌時間，以此作為自聚性支撐劑自聚強度的評價指標。
[0012]與目前常用的定性觀察法相比，本發明的有益效果是能夠對自聚性支撐劑自聚強度進行定量評價，可獲得更精確的石英砂支撐劑與自聚劑用量比例，指導現場施工。
【具體實施方式】
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[0013]下面通過實施例來進一步說明本發明。
[0014]實施例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)加入到混砂攪拌機中，設定轉速為150r/min，20°C下攪拌2min，取出并轉移至砂柱制備器中，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上的限制圈中，設定超聲波功率為40W，超聲頻率為35KHz，測得砂柱垮塌時間為364s。
[0016]實施例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)，加入到混砂攪拌機中，設定轉速為150r/min，20°C下攪拌2min，取出并轉移至砂柱制備器中，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上的限制圈中，設定超聲波功率為40W，超聲頻率為35KHz，測得砂柱垮塌時間為762s。
[0018]實施例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)，加入到混砂攪拌機中，設置轉速為150r/min，20°C下攪拌2min，取出并轉移至砂柱制備器中，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上的限制圈中，設定超聲波功率為40W，超聲頻率為35KHz，測得砂柱垮塌時間為1026s。
[0020]以上3個實施例所使用的鋼絲網均為同一規格，因此限制圈中的鏤空網格面積也是一個定值。通過以上實施例的比較，可以發現，隨著自聚劑比例的增大，自聚性支撐劑在蒸餾水中發生自聚后所形成的砂柱的垮塌時間相應延長，表明自聚性支撐劑的自聚強度也隨之增大。因此，本發明所闡述的以自聚砂柱垮塌時間為指標的評價方法能對自聚性支撐劑的自聚強度給出一個較為準確地定量判斷。
【主權項】
1.一種自聚性支撐劑自聚強度的評價方法，其特征在于，按以下步驟實現: 首先向超聲振蕩器水槽中加入蒸餾水至規定的刻度，設定超聲波的功率為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上的限制圈中心位置處，并將鋼絲網放入超聲振蕩器水槽中，打開超聲振蕩器，開始記錄時間，在超聲波的機械震蕩作用下，支撐劑顆粒會一粒粒地從砂柱底部剝離，砂柱體積也隨之減小，當砂柱底部面積小于鋼絲網鏤空網格面積時，殘余的砂柱會從網中脫落至水槽中，認為砂柱完全垮塌，此時停止計時，所得的時間即為自聚性支撐劑砂柱的垮塌時間，以此作為自聚性支撐劑自聚強度的評價指標。
【專利摘要】本發明提供了一種自聚性支撐劑自聚強度的評價方法，尤其是在不借助粘性作用即可在水或壓裂液中自發聚集的改性支撐劑自聚強度的評價。本發明所提供的自聚性支撐劑自聚強度的評價方法，以自聚性支撐劑砂柱在超聲波作用下的垮塌時間為評價指標，能夠對自聚性支撐劑自聚強度進行定量評價，可獲得更精確的石英砂支撐劑與自聚劑用量比例，指導現場施工。
【IPC分類】G01N19/00
【公開號】CN105424593
【申請號】CN201610052012
【發明人】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
【申請人】中國石油大學(華東)
【公開日】2016年3月23日
【申請日】2016年1月26日