压裂支撑剂破碎率检测准确性影响因素分析

张贵玲

(中国石化胜利油田分公司 石油工程技术研究院,山东 东营 257000)

2017-05-15

张贵玲(1984—),女，山东德州人，中国石化胜利油田分公司石油工程技术研究工程师，硕士，主要从事油气增产及检测研究。

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.03.006

压裂支撑剂破碎率检测准确性影响因素分析

张贵玲

(中国石化胜利油田分公司 石油工程技术研究院,山东 东营 257000)

压裂是油田开发的一项重要生产措施,合格的压裂支撑剂是保障压裂施工成功的关键因素之一。判定压裂支撑剂合格与否的手段就是样品检测,破碎率是实验室评价压裂支撑剂的一个关键指标,破碎率检测过程影响因素较多,室内湿度及压机类型、压机运行时间都会对破碎率产生一定的影响,通过实验发现105 ℃烘干20 min时,可以降低湿度对检测结果的影响,300 kN量程的压机可以满足检测实验需求,压机连续运行时间不能超过3 h,如此可保证压裂支撑剂破碎率检测数据的准确性。

压裂支撑剂;破碎率;影响因素

压裂是油田重要的增油措施[1],压裂支撑剂是决定压裂施工成败的关键因素之一。压裂支撑剂检测数据的准确性和检测效率[2]直接影响着压裂施工的及时安全完成。压裂支撑剂的检测项目主要包括圆度、球度、视密度、体积密度、浊度、酸溶解度、粒径分析和破碎率这8项指标。其中破碎率是评价压裂支撑剂性能的关键技术指标[3]，是选择和使用支撑剂的重要依据。目前压裂支撑剂检测依据SY/T5108-2014标准[4]进行,该标准对个别仪器、操作环境及一些仪器具体的操作细节等没有明确规定,检测方法和所用仪器的影响导致破碎率检测数据准确性差。

1 影响检测结果准确性的因素分析

通过对以往的实验数据进行分析,认为导致实验数据准确性差的原因主要有以下三点:

(1)不同量程压机对实验数据的影响。大量程压机所测得的实验数据平行性差,不符合行业标准要求。造成了检测效率降低和资源浪费。

(2)室内湿度[5]对样品破碎率的影响。夏天湿度高于冬天,当湿度较高时,所测得破碎率数据明显大于湿度低时的数据,这将会影响检测人员对结果的判定,降低检测数据的准确性。

(3)压力机运行时间对破碎率的影响。随着压机运行时间的延长,所测得破碎率数据也在逐渐增大,通过数据分析,压机运行时间的延长,导致检测数据最高提高了20%,大大降低了检验数据的准确性。

2 提高破碎率指标的措施

为提高检测数据的准确性和检测效率,通过大量试验并结合自身检测经验,完善试验方法,从而提高检测效率及检测数据准确性。改进内容主要分为三个方面。

2.1 烘干样品降低湿度影响

实验室间比对是保证检测结果的一致性和有效性重要途径，通过参加实验室间的比对或能力验证以此来监控检测和校准结果的有效性。每年支撑剂都会进行实验室之间的行业比对,参加比对的实验室有5家都通过了计量认证,但在样品对比复测时,发现同一样品在3月份和7月份所测得破碎率差异较大,检测人员在排除了人员、仪器及检测方法对检测结果的影响因素之外,确定了室内湿度是造成样品破碎率结果差异性大的因素。虽然样品在此期间一直密封保存,但室内湿度仍然对结果影响较大。不同月份5家实验室的破碎率检测数据见表1。

表1 不同检测机构在不同月份下的破碎率结果 %

由表1可以看出,几家单位7月份所测得破碎率数据几乎是3月份的一倍,通过比对报告的温湿度记录可以发现,中石油川庆钻探7月份湿度高达80%,这也是破碎率比对结果比其他单位要高的原因。

为了保证样品数据结果准确,除了保证样品密封之外,当夏季雨季来临,湿度较高时,需用烘箱对样品进行烘干,降低检测结果数据误差。

在室内湿度45%时,以粒径850～425、600～300、425～212 μm三组陶粒为例,分别测其在压力52、69、86 MPa下的破碎率,图1为三组陶粒在烘箱105 ℃下进行不同时间的烘干的破碎率变化图。

图1 不同烘干时间下所测得破碎率结果

从图1中可以看出,当样品没烘干时所测得破碎率很大,当样品烘干5 min之后再测其破碎率,发现破碎率明显下降,当烘干时间大于20 min时,其破碎率结果基本不变,所以当室内湿度较高时,我们应保证在烘箱105 ℃下至少进行20 min的烘干再测其破碎率,以降低实验数据误差。

2.2 优化满足实验需求的压机类型

针对行业标准对压机量程没有明确规定的问题,对压机进行了优化筛选,以减少数据误差。仍以上面三组不同粒径的陶粒为例,用两台不同型号的压力机分别测其在52、69、86 MPa下的破碎率,测试结果见表2。

表2 不同压机下的破碎率结果 %

从表2中三组陶粒所测得破碎率结果可以发现,600 kN的压机所测得破碎率结果平行性较差, 而300 kN的压机所测得破碎率结果平行性较好,而实验室所需要的最大试验载荷不超过210 kN,所以选择300 kN压力机完全可以满足实验需求。

2.3 优化压力机运行时间

针对行业标准对压机运行时间没有统一规定的问题,对压机运行时间进行了优化筛选。仍以上面的三组陶粒为例,测试压机不同运行时间下的破碎率,结果见图2。

图2 不同运行时间下的破碎率结果

由图2可以看出,随着液压实验机运行时间的延长,破碎率结果也在逐渐上升,但运行时间在3 h之内的破碎率结果都在实验允许误差范围之内,当运行时间超过3 h之后,实验结果显著增大,已经超出了标准所要求的实验误差5%。所以为了保证实验数据的稳定性,应控制压机运行时间不能超过3 h。

3 结 论

(1)明确了室内湿度对实验结果的影响,并提出了相应的烘干措施,确定了烘干时间为20 min,保证了实验结果在不同时间检测结果的统一性。

(2)通过压裂支撑剂检测实验,解决了压机型号的问题,确定了300 kN量程的压机完全可以满足实验需求,为相应的检测机构提供了经验。

(3)解决了压机运行时间的问题,确定了压机连续运行时间不能超过3 h,这样可以保证检测数据的稳定性。

[1] 张琪.采油工程原理与设计[M].东营:石油大学出版社,2000.

[2] 胡科先.压裂支撑剂(陶粒)破碎率测定影响因素分析研究[J].石油工业技术监督,2014,20(8):21-23.

[3] 杨永钊.压裂支撑剂破碎率测试影响因素分析[J].石油与天然气化工, 2010,14(2):14-17.

[4] 国家能源局.水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法[S].北京:石油工业出版社,2015:14-17.

[5] 崔付义.水润湿及潮湿条件下压裂支撑剂破碎率的变化[J].油气田地面工程.,2009,28(1):38-39.

TE355

A

1673-5935(2017)03- 0020- 02

[责任编辑]印树明