压裂石英砂球度检测 酸溶解度 浊度检测

球度与圆度检测

这项测试评估石英砂颗粒的形状，是支撑剂的核心物理指标之一。

1. 检测目的

• 球度：衡量颗粒接近球形的程度。

• 圆度：衡量颗粒表面棱角的磨损程度，即颗粒角的锐度。

• 意义：

• 高球度、高圆度的颗粒能提供更高的导流能力，因为它们能更均匀地堆积，形成孔隙大、连通性好的渗流通道。

• 形状不规则的颗粒（低球度、低圆度）在高压下更容易破碎，从而堵塞孔隙，降低导流能力，并且泵送时摩阻更大。

2. 参考标准

• API RP 19C: 2008 《推荐规程 测量水力压裂支撑剂和砾石充填用材料的性能》

• SY/T 5108-2014 《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》（中国石油天然气行业标准，等效于API标准）

3. 检测方法

1. 取样：取具有代表性的石英砂样品。

2. 仪器：主要使用图像分析法。

• 球度：通过与等体积球体投影的对比来计算。

• 圆度：通过测量颗粒的半径变化来计算。

• 通过显微镜和数码相机获取大量（通常数百颗）砂粒的二维图像。

• 计算机软件自动分析每个颗粒的投影，计算出以下参数：

3. 结果表示：

• 结果通常以平均值或分布范围表示。

• 根据API标准，支撑剂通常被划分为不同的球度/圆度等级（如圆状、半圆状、次棱角状、棱角状）。优质的压裂砂应达到“圆状”或“半圆状”级别。

酸溶解度检测

这项测试评估石英砂中非晶质和酸溶性杂质的含量。

1. 检测目的

• 意义：

• 酸溶性杂质（如碳酸钙、长石、铁的氧化物、粘土矿物等）会在井下酸性环境中溶解。

• 溶解会导致支撑剂颗粒结构被破坏，产生细粉，从而严重堵塞支撑剂充填层的孔隙， dramatically降低导流能力。

• 它是衡量支撑剂化学纯度和耐久性的关键指标。

2. 参考标准

• API RP 19C: 2008

• SY/T 5108-2014

3. 检测方法

1. 试剂：使用规定浓度的和的混合酸（如12% HCl + 3% HF），模拟地层酸环境。

2. 步骤：

• 称取一定质量（如5g）的支撑剂样品，放入特定的酸溶液中。

• 在规定的温度（如66°C）和时间（如30分钟）下进行反应。

• 反应结束后，过滤、洗涤、烘干不溶的残渣。

3. 计算：

• 酸溶解度 (%) = [(初始质量 - 残渣质量) / 初始质量] ×

4. 要求：根据API标准，对于高质量的压裂石英砂，酸溶解度通常要求不大于2.0%。数值越低越好。

浊度检测

这项测试评估石英砂样品中细粉和微细颗粒的含量。

1. 检测目的

• 意义：

• 浊度高的石英砂意味着含有大量的细粉。

• 这些细粉在压裂液中会增加流体粘度、堵塞管线和水马力设备。

• 注入地层后，会迁移并堵塞岩层孔隙和支撑剂充填层，对裂缝导流能力造成“先天性”的损害。

• 它是衡量支撑剂清洁度和加工质量的重要指标。

2. 参考标准

• API RP 19C: 2008

• SY/T 5108-2014

3. 检测方法

1. 仪器：浊度计。

2. 原理：浊度计发射光束通过水样，并检测被水中悬浮颗粒散射的光量。散射光越强，浊度越高。

3. 步骤：

• 将规定质量（如50g）的石英砂样品与一定体积的纯净水混合，在特定条件下搅拌。

• 让砂粒沉降一段时间后，取上层的悬浊液注入浊度计的样品池中。

• 直接读取浊度计显示的数值。

4. 结果表示：

• 单位为NTU。

• 根据API标准，高质量的压裂石英砂浊度通常要求不大于100 NTU，越低的数值代表产品越清洁。