基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，包括：(a)首先，制備待測(cè)試的壓裂液樣品；(b)然后，取一定量的壓裂液置于實(shí)驗(yàn)容器中；(c)對(duì)壓裂液樣品加熱；(d)溫度達(dá)到測(cè)試要求的溫度后，保持剪切速率和溫度不變，直至達(dá)到要求的剪切時(shí)間為止；(e)通過(guò)流變儀測(cè)得壓裂液的表觀粘度和溫度，繪制出曲線圖，通過(guò)曲線圖，分析出壓裂液的耐溫耐剪切性能。本發(fā)明能通過(guò)流變儀快速測(cè)試出壓裂液的表觀粘度和溫度，進(jìn)而分析出壓裂液的耐溫耐剪切性，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，大大降低了測(cè)試成本，為壓裂液的使用提供了理論支持。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]壓裂液是水力壓裂改造油氣層過(guò)程中的工作液，起著傳遞壓力、形成和延伸裂縫、攜帶支撐劑的作用。壓裂液及其性能是影響壓裂成敗的重要因素，對(duì)大型壓裂來(lái)說(shuō)這個(gè)因素更為突出。壓裂液及其性能對(duì)能否造出一條足夠尺寸的，有足夠?qū)Я髂芰Φ奶钌傲芽p是有密切關(guān)系的。在壓裂施工的各項(xiàng)費(fèi)用中，壓裂液要占1/2或更多，使用恰當(dāng)性能的壓裂液也是提高壓裂經(jīng)濟(jì)效益的重要途徑。
[0003]壓裂液是一個(gè)總稱(chēng)，按照在不同階段注入井內(nèi)的壓裂液所起的作用，壓裂液組成分為以下3類(lèi):
[0004](I)前置液:即不含支撐劑的壓裂液，用于形成和延伸地層裂縫，為支撐劑進(jìn)入地層建立必要的空間，同時(shí)可以降低地層溫度以保持壓裂液粘度；
[0005](2)攜砂液:用于進(jìn)一步延伸裂縫，將支撐劑帶入壓裂裂縫預(yù)定位置，充填裂縫而形成高滲透支撐裂縫帶。攜砂液實(shí)質(zhì)是一種混有支撐劑的壓裂液，用量很大，視地層情況、液體性能和改造規(guī)模而定；
[0006](3)頂替液:用于將井筒內(nèi)攜砂液全部頂入地層裂縫，避免井底沉砂。
[0007]對(duì)于占液量絕大部分的前置液及攜砂液都應(yīng)具備一定的造縫能力并使壓裂后的裂縫壁面及填砂裂縫有足夠的導(dǎo)流能力，這樣它們必須具備如下的性能要求:
[0008](I)濾失少:這是造長(zhǎng)縫、寬縫的重要性能。壓裂液的濾失性主要取決于它的粘度與造壁性，粘度高則濾失少。在壓裂液中添加降濾失劑能改善造壁性，大大減少濾失量。
[0009](2)懸砂能力強(qiáng):壓裂液的懸砂能力主要取決于粘度，壓裂液只要有足夠高的粘度，砂子即可完全懸浮，這對(duì)砂子在縫中的分布是非常有利的。
[0010](3)摩阻低:壓裂液在管道中的摩阻越小，則在設(shè)備功率一定的條件下利用來(lái)造縫的有效功率越多。摩阻過(guò)高不僅降低了設(shè)備的利用效率，甚至由于井口壓力過(guò)高而限制了施工。
[0011](4)熱穩(wěn)定性和抗剪切穩(wěn)定性:保證液體不能由于溫度升高或在機(jī)械剪切作用下而使粘度大幅度降低。
[0012](5)配伍性:壓裂液進(jìn)入地層后與地層中的巖石礦物接觸，不應(yīng)起不利于油氣滲濾的物理或化學(xué)反應(yīng)，例如不要引起粘土膨脹或發(fā)生沉淀而堵塞地層。這種配伍性的要求是非常重要的，往往有些低滲地層壓裂后效果不佳，有部分原因就是由于配伍性不好造成的。
[0013](6)破膠快速、徹底:保證壓裂液施工后能快速返排，提高施工效率。
[0014](7)殘?jiān)康?降低壓裂液殘?jiān)鼘?duì)地層的傷害。
[0015](8)貨源廣便于配制，成本適中，經(jīng)濟(jì)上切實(shí)可行。
[0016]目前，國(guó)內(nèi)外廣泛使用的壓裂液體系可分為水基壓裂液、泡沫壓裂液、油基壓裂液和乳化壓裂液。從50年代初到60年代初是以油基壓裂液為主，而在60年代初，以胍爾膠稠化劑的問(wèn)世，標(biāo)志著現(xiàn)代壓裂液化學(xué)的誕生。70年代，由于胍爾膠化學(xué)改性(如羥丙基胍爾膠HPG，羥基羧甲基胍爾膠CMHPG)的成功，以及交聯(lián)體系的完善(由硼、銻發(fā)展到有機(jī)鈦、有機(jī)鋯)，水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂技術(shù)中得到廣泛應(yīng)用；80年代隨著致密氣藏的開(kāi)采和部分低壓油井壓后返排困難等問(wèn)題的增加，泡沫壓裂液技術(shù)又在現(xiàn)場(chǎng)得到大規(guī)模應(yīng)用，部分取代了水基壓裂液，80年代另一個(gè)顯著的發(fā)展是采用了控制交聯(lián)時(shí)間，或者說(shuō)延遲交聯(lián)反應(yīng)的水基壓裂液；90年代壓裂液的發(fā)展轉(zhuǎn)向“清潔”無(wú)傷害的表面活性劑膠束壓裂液體系。目前，國(guó)內(nèi)外壓裂液體系仍是以水基壓裂液為主(占65%)，泡沫壓裂液(占30%)，油基壓裂液、乳化壓裂液(占5% )共存的局面。
[0017]泡沫壓裂液一般由氣相和液相組成:可供選擇的氣相主要有空氣、氮?dú)饧岸趸嫉?。考慮到油氣井作業(yè)的安全性，氣相一般為10%?70%的二氧化碳或氮?dú)猓詺馀莸男问椒稚⒃谡麄€(gè)連續(xù)相中。液相通常含有表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，以減少相分離。液相可以用水，水-甲醇混合物、凝膠水或凝膠油。它與地層接觸的液體少，處理液返排很快，一般不需要進(jìn)行抽吸作業(yè)。適用于油井和氣井、低壓和水敏性地層，適用的最高井底溫度可達(dá)150。。。
[0018]泡沫壓裂液具有靜液柱壓力低、濾失量小、攜砂性能好、助排能力強(qiáng)、對(duì)地層傷害小等優(yōu)點(diǎn)，因而在世界各油氣田廣泛用它作為低壓低滲、漏失及水敏性地層的壓裂液。由于其具有的攜砂性能好、濾失量小的優(yōu)點(diǎn)，在高滲透地層壓裂中也得以應(yīng)用。同時(shí)泡沫壓裂液又具有助排能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此用于低滲、低壓儲(chǔ)層時(shí)，一般表現(xiàn)出極好的壓后返排性能。泡沫壓裂液的流變特性不能精確測(cè)量，因而進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)質(zhì)量控制和壓力分析比較困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足，提供一種基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，該方法能通過(guò)流變儀快速測(cè)試出壓裂液的表觀粘度和溫度，進(jìn)而分析出壓裂液的耐溫耐剪切性，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，大大降低了測(cè)試成本，為壓裂液的使用提供了理論支持。
[0020]本發(fā)明的目的通過(guò)下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):一種基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，包括以下步驟:
[0021](a)首先，制備待測(cè)試的壓裂液樣品；
[0022](b)然后，取一定量的壓裂液置于實(shí)驗(yàn)容器中；
[0023](C)對(duì)壓裂液樣品加熱；
[0024](d)溫度達(dá)到測(cè)試要求的溫度后，保持剪切速率和溫度不變，直至達(dá)到要求的剪切時(shí)間為止；
[0025](e)通過(guò)流變儀測(cè)得壓裂液的表觀粘度和溫度，繪制出曲線圖，通過(guò)曲線圖，分析出壓裂液的耐溫耐剪切性能。
[0026]所述步驟(C)中，控制升溫速度為3/min°C。
[0027]所述步驟(c)中，從30°C開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
[0028]所述步驟(C)中，轉(zhuǎn)子以170轉(zhuǎn)/秒的剪切速率轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0029]所述實(shí)驗(yàn)容器為粘度劑樣品杯。[0030]所述步驟(C)中，采用水浴加熱。
[0031]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能通過(guò)流變儀快速測(cè)試出壓裂液的表觀粘度和溫度，進(jìn)而分析出壓裂液的耐溫耐剪切性，且測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確，測(cè)試步驟簡(jiǎn)單，大大降低了測(cè)試成本，為壓裂液的使用提供了理論支持。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0032]圖1為壓裂液的耐溫耐剪切曲線示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的實(shí)施方式不僅限于此。
[0034]實(shí)施例:
[0035]本發(fā)明涉及的一種基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其具體步驟如下:
[0036](a)首先，制備待測(cè)試的壓裂液樣品；
[0037](b)然后，取一定量的壓裂液置于實(shí)驗(yàn)容器中；
[0038](C)對(duì)壓裂液樣品加熱；
[0039](d)溫度達(dá)到測(cè)試要求的溫度后，保持剪切速率和溫度不變，直至達(dá)到要求的剪切時(shí)間為止；
[0040](e)通過(guò)流變儀測(cè)得壓裂液的表觀粘度和溫度，繪制出曲線圖，通過(guò)曲線圖，分析出壓裂液的耐溫耐剪切性能。
[0041]所述步驟(C)中,控制升溫速度為3/min°C。
[0042]所述步驟(c)中，從30°C開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
[0043]所述步驟(C)中，轉(zhuǎn)子以170轉(zhuǎn)/秒的剪切速率轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0044]所述實(shí)驗(yàn)容器為粘度劑樣品杯。
[0045]所述步驟(C)中，采用水浴加熱。
[0046]通過(guò)上述方法測(cè)得的實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖1所示，由圖1可知:80°C下壓裂液的流變性能很差，粘度在短時(shí)間內(nèi)急劇下降，且后期粘度變化不穩(wěn)定，波動(dòng)較大，這一方面不利于壓裂液的懸砂，會(huì)使砂粒沉降不均勻，另一方面可能會(huì)使地面施工泵壓不穩(wěn)定，這主要是由于溫度超過(guò)乳化劑0P-10的濁點(diǎn)后，會(huì)從水溶液中析出，不在具有乳化性能，從而破壞了乳化壓裂液的微觀結(jié)構(gòu)。因此，該壓裂液不適宜于80°C以上的井溫。
[0047]60、70°C下體系初始粘度在250mPa.s左右，隨著時(shí)間的增加，粘度逐漸升高，20min粘度增至380mPa.s,這與前面的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象一致，體現(xiàn)了延遲交聯(lián)體系的優(yōu)越性。20min后壓裂液表觀粘度開(kāi)始逐漸下降，表明壓裂液在緩慢破膠，連續(xù)剪切IlOmin后粘度仍保持在120mPa.s以上。
[0048]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并非對(duì)本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)，對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其特征在于，包括以下步驟: (a)首先，制備待測(cè)試的壓裂液樣品； (b)然后，取一定量的壓裂液置于實(shí)驗(yàn)容器中； (c)對(duì)壓裂液樣品加熱； (d)溫度達(dá)到測(cè)試要求的溫度后，保持剪切速率和溫度不變，直至達(dá)到要求的剪切時(shí)間為止； (e)通過(guò)流變儀測(cè)得壓裂液的表觀粘度和溫度，繪制出曲線圖，通過(guò)曲線圖，分析出壓裂液的耐溫耐剪切性能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，控制升溫速度為3/min°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，從30°C開(kāi)始實(shí)驗(yàn)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其特征在于，所述步驟(c)中，轉(zhuǎn)子以170轉(zhuǎn)/秒的剪切速率轉(zhuǎn)動(dòng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其特征在于，所述實(shí)驗(yàn)容器為粘度劑樣品杯。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于流變儀測(cè)試壓裂液的耐溫耐剪切性的方法，其特征在于，所述步驟(C)中，采用水浴加熱。
【文檔編號(hào)】G01N11/00GK103808632SQ201210484157
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月13日
【發(fā)明者】唐麗華 申請(qǐng)人:唐麗華