壓裂支撐劑破碎率檢測準確性影響因素分析

張貴玲

(中國石化勝利油田分公司 石油工程技術研究院,山東 東營 257000)

2017-05-15

張貴玲(1984—),女，山東德州人，中國石化勝利油田分公司石油工程技術研究工程師，碩士，主要從事油氣增產及檢測研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.03.006

壓裂支撐劑破碎率檢測準確性影響因素分析

張貴玲

(中國石化勝利油田分公司 石油工程技術研究院,山東 東營 257000)

壓裂是油田開發(fā)的一項重要生產措施,合格的壓裂支撐劑是保障壓裂施工成功的關鍵因素之一。判定壓裂支撐劑合格與否的手段就是樣品檢測,破碎率是實驗室評價壓裂支撐劑的一個關鍵指標,破碎率檢測過程影響因素較多,室內濕度及壓機類型、壓機運行時間都會對破碎率產生一定的影響,通過實驗發(fā)現105 ℃烘干20 min時,可以降低濕度對檢測結果的影響,300 kN量程的壓機可以滿足檢測實驗需求,壓機連續(xù)運行時間不能超過3 h,如此可保證壓裂支撐劑破碎率檢測數據的準確性。

壓裂支撐劑;破碎率;影響因素

壓裂是油田重要的增油措施[1],壓裂支撐劑是決定壓裂施工成敗的關鍵因素之一。壓裂支撐劑檢測數據的準確性和檢測效率[2]直接影響著壓裂施工的及時安全完成。壓裂支撐劑的檢測項目主要包括圓度、球度、視密度、體積密度、濁度、酸溶解度、粒徑分析和破碎率這8項指標。其中破碎率是評價壓裂支撐劑性能的關鍵技術指標[3]，是選擇和使用支撐劑的重要依據。目前壓裂支撐劑檢測依據SY/T5108-2014標準[4]進行,該標準對個別儀器、操作環(huán)境及一些儀器具體的操作細節(jié)等沒有明確規(guī)定,檢測方法和所用儀器的影響導致破碎率檢測數據準確性差。

1 影響檢測結果準確性的因素分析

通過對以往的實驗數據進行分析,認為導致實驗數據準確性差的原因主要有以下三點:

(1)不同量程壓機對實驗數據的影響。大量程壓機所測得的實驗數據平行性差,不符合行業(yè)標準要求。造成了檢測效率降低和資源浪費。

(2)室內濕度[5]對樣品破碎率的影響。夏天濕度高于冬天,當濕度較高時,所測得破碎率數據明顯大于濕度低時的數據,這將會影響檢測人員對結果的判定,降低檢測數據的準確性。

(3)壓力機運行時間對破碎率的影響。隨著壓機運行時間的延長,所測得破碎率數據也在逐漸增大,通過數據分析,壓機運行時間的延長,導致檢測數據最高提高了20%,大大降低了檢驗數據的準確性。

2 提高破碎率指標的措施

為提高檢測數據的準確性和檢測效率,通過大量試驗并結合自身檢測經驗,完善試驗方法,從而提高檢測效率及檢測數據準確性。改進內容主要分為三個方面。

2.1 烘干樣品降低濕度影響

實驗室間比對是保證檢測結果的一致性和有效性重要途徑，通過參加實驗室間的比對或能力驗證以此來監(jiān)控檢測和校準結果的有效性。每年支撐劑都會進行實驗室之間的行業(yè)比對,參加比對的實驗室有5家都通過了計量認證,但在樣品對比復測時,發(fā)現同一樣品在3月份和7月份所測得破碎率差異較大,檢測人員在排除了人員、儀器及檢測方法對檢測結果的影響因素之外,確定了室內濕度是造成樣品破碎率結果差異性大的因素。雖然樣品在此期間一直密封保存,但室內濕度仍然對結果影響較大。不同月份5家實驗室的破碎率檢測數據見表1。

表1 不同檢測機構在不同月份下的破碎率結果 %

由表1可以看出,幾家單位7月份所測得破碎率數據幾乎是3月份的一倍,通過比對報告的溫濕度記錄可以發(fā)現,中石油川慶鉆探7月份濕度高達80%,這也是破碎率比對結果比其他單位要高的原因。

為了保證樣品數據結果準確,除了保證樣品密封之外,當夏季雨季來臨,濕度較高時,需用烘箱對樣品進行烘干,降低檢測結果數據誤差。

在室內濕度45%時,以粒徑850～425、600～300、425～212 μm三組陶粒為例,分別測其在壓力52、69、86 MPa下的破碎率,圖1為三組陶粒在烘箱105 ℃下進行不同時間的烘干的破碎率變化圖。

圖1 不同烘干時間下所測得破碎率結果

從圖1中可以看出,當樣品沒烘干時所測得破碎率很大,當樣品烘干5 min之后再測其破碎率,發(fā)現破碎率明顯下降,當烘干時間大于20 min時,其破碎率結果基本不變,所以當室內濕度較高時,我們應保證在烘箱105 ℃下至少進行20 min的烘干再測其破碎率,以降低實驗數據誤差。

2.2 優(yōu)化滿足實驗需求的壓機類型

針對行業(yè)標準對壓機量程沒有明確規(guī)定的問題,對壓機進行了優(yōu)化篩選,以減少數據誤差。仍以上面三組不同粒徑的陶粒為例,用兩臺不同型號的壓力機分別測其在52、69、86 MPa下的破碎率,測試結果見表2。

表2 不同壓機下的破碎率結果 %

從表2中三組陶粒所測得破碎率結果可以發(fā)現,600 kN的壓機所測得破碎率結果平行性較差, 而300 kN的壓機所測得破碎率結果平行性較好,而實驗室所需要的最大試驗載荷不超過210 kN,所以選擇300 kN壓力機完全可以滿足實驗需求。

2.3 優(yōu)化壓力機運行時間

針對行業(yè)標準對壓機運行時間沒有統(tǒng)一規(guī)定的問題,對壓機運行時間進行了優(yōu)化篩選。仍以上面的三組陶粒為例,測試壓機不同運行時間下的破碎率,結果見圖2。

圖2 不同運行時間下的破碎率結果

由圖2可以看出,隨著液壓實驗機運行時間的延長,破碎率結果也在逐漸上升,但運行時間在3 h之內的破碎率結果都在實驗允許誤差范圍之內,當運行時間超過3 h之后,實驗結果顯著增大,已經超出了標準所要求的實驗誤差5%。所以為了保證實驗數據的穩(wěn)定性,應控制壓機運行時間不能超過3 h。

3 結 論

(1)明確了室內濕度對實驗結果的影響,并提出了相應的烘干措施,確定了烘干時間為20 min,保證了實驗結果在不同時間檢測結果的統(tǒng)一性。

(2)通過壓裂支撐劑檢測實驗,解決了壓機型號的問題,確定了300 kN量程的壓機完全可以滿足實驗需求,為相應的檢測機構提供了經驗。

(3)解決了壓機運行時間的問題,確定了壓機連續(xù)運行時間不能超過3 h,這樣可以保證檢測數據的穩(wěn)定性。

[1] 張琪.采油工程原理與設計[M].東營:石油大學出版社,2000.

[2] 胡科先.壓裂支撐劑(陶粒)破碎率測定影響因素分析研究[J].石油工業(yè)技術監(jiān)督,2014,20(8):21-23.

[3] 楊永釗.壓裂支撐劑破碎率測試影響因素分析[J].石油與天然氣化工, 2010,14(2):14-17.

[4] 國家能源局.水力壓裂和礫石充填作業(yè)用支撐劑性能測試方法[S].北京:石油工業(yè)出版社,2015:14-17.

[5] 崔付義.水潤濕及潮濕條件下壓裂支撐劑破碎率的變化[J].油氣田地面工程.,2009,28(1):38-39.

TE355

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1673-5935(2017)03- 0020- 02

[責任編輯]印樹明