在压裂支撑剂的性能检测中,酸溶解度、浊度、体积密度和破碎率是关键指标,以下为各指标的检测方法及意义:
一、酸溶解度检测
检测目的
评估支撑剂在酸性环境中的化学稳定性,避免因酸溶解导致裂缝导流能力下降。检测方法
溶液配制:按质量浓度12%(HCl)与3%(HF)混合,或采用其他等效酸液(如15%)。
测试步骤:将支撑剂样品置于酸液中,在66℃水浴中保持30分钟,过滤后烘干残留物,计算溶解前后的质量损失率。
标准要求:根据API标准,砂粒支撑剂的酸溶解度应小于2%,陶瓷支撑剂需根据具体材料类型控制溶解度。
应用意义
高酸溶解度可能导致支撑剂颗粒腐蚀,降低裂缝支撑能力,需选择低溶解度材料。
二、浊度检测
检测目的
表征支撑剂在液体中的悬浮特性,反映其清洁度及对储层流体的潜在影响。检测方法
样品制备:将支撑剂与蒸馏水按比例混合,静置后通过自转式摆动使颗粒均匀悬浮。
测量方式:采用散光式光电浊度仪,在450nm波长下测量悬浮液的透光率,结果以FTU(Formazin浊度单位)表示。
标准要求:浊度值越低,说明支撑剂颗粒分布越均匀,悬浮杂质越少。
应用意义
高浊度可能堵塞裂缝孔隙,降低导流能力,需控制支撑剂生产过程中的杂质含量。
三、体积密度检测
检测目的
确定支撑剂在自然堆积状态下的密度,评估其填充裂缝的能力。检测方法
漏斗法:将支撑剂通过标准漏斗流入已知体积的量筒,称量质量后计算体积密度。
气体置换法:利用氦气置换法测定颗粒的真密度,适用于高精度需求。
标准要求:体积密度需与地层条件匹配,例如低密度支撑剂适用于低闭合压力地层。
应用意义
体积密度影响支撑剂的铺置浓度和裂缝导流能力,需根据地层压力选择合适密度。
四、破碎率检测
检测目的
评估支撑剂在闭合压力下的抗压强度,避免因颗粒破碎导致裂缝渗透率下降。检测方法
压力试验:将支撑剂置于破碎室,施加垂直压力至设定值(如28MPa),保持一定时间后卸载。
筛分分析:通过筛网分离破碎后的颗粒,计算低于规定粒径的碎屑质量占比。
标准要求:根据API标准,20/40目石英砂在28MPa下的破碎率应≤14%。
应用意义
高破碎率会显著降低裂缝导流能力,需选择高强度支撑剂或优化铺置浓度。
五、综合应用
材料选择:根据地层条件(如闭合压力、酸化需求)选择支撑剂类型。
质量控制:通过酸溶解度、浊度、体积密度和破碎率检测,确保支撑剂性能符合设计要求。
工艺优化:结合导流能力测试,调整支撑剂粒径分布和铺置浓度,提高压裂效果。
六、检测标准参考
API标准:RP 19C、RP 60等规范了支撑剂性能测试方法。
ISO标准:ISO 13503-5提供了支撑剂评价的统一框架。
企业标准:各油田企业根据实际需求制定补充标准,如中石油、中石化的相关企业规范。
通过系统检测压裂支撑剂的酸溶解度、浊度、体积密度和破碎率,可科学评估其适用性,为油气井高效开发提供技术保障。