張貴玲

(中國(guó)石化勝利油田分公司 石油工程技術(shù)研究院,山東 東營(yíng) 257000)

2017-05-15

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

10.3969/j.issn.1673-5935.2017.03.006

壓裂支撐劑破碎率檢測(cè)準(zhǔn)確性影響因素分析

張貴玲

(中國(guó)石化勝利油田分公司 石油工程技術(shù)研究院,山東 東營(yíng) 257000)

壓裂是油田開(kāi)發(fā)的一項(xiàng)重要生產(chǎn)措施,合格的壓裂支撐劑是保障壓裂施工成功的關(guān)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(cè),破碎率是實(shí)驗(yàn)室評(píng)價(jià)壓裂支撐劑的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo),破碎率檢測(cè)過(guò)程影響因素較多,室內(nèi)濕度及壓機(jī)類(lèi)型、壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間都會(huì)對(duì)破碎率產(chǎn)生一定的影響,通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)105 ℃烘干20 min時(shí),可以降低濕度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響,300 kN量程的壓機(jī)可以滿(mǎn)足檢測(cè)實(shí)驗(yàn)需求,壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不能超過(guò)3 h,如此可保證壓裂支撐劑破碎率檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)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(guān)鍵因素之一。壓裂支撐劑檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率[2]直接影響著壓裂施工的及時(shí)安全完成。壓裂支撐劑的檢測(cè)項(xiàng)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(xiàng)指標(biāo)。其中破碎率是評(píng)價(jià)壓裂支撐劑性能的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)[3]，是選擇和使用支撐劑的重要依據(jù)。目前壓裂支撐劑檢測(cè)依據(jù)SY/T5108-2014標(biāo)準(zhǔn)[4]進(jìn)行,該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)個(gè)別儀器、操作環(huán)境及一些儀器具體的操作細(xì)節(jié)等沒(méi)有明確規(guī)定,檢測(cè)方法和所用儀器的影響導(dǎo)致破碎率檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差。

1 影響檢測(cè)結(jié)果準(zhǔn)確性的因素分析

通過(guò)對(duì)以往的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,認(rèn)為導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性差的原因主要有以下三點(diǎn):

(1)不同量程壓機(jī)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的影響。大量程壓機(jī)所測(cè)得的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)平行性差,不符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求。造成了檢測(cè)效率降低和資源浪費(fèi)。

(2)室內(nèi)濕度[5]對(duì)樣品破碎率的影響。夏天濕度高于冬天,當(dāng)濕度較高時(shí),所測(cè)得破碎率數(shù)據(jù)明顯大于濕度低時(shí)的數(shù)據(jù),這將會(huì)影響檢測(cè)人員對(duì)結(jié)果的判定,降低檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

(3)壓力機(jī)運(yùn)行時(shí)間對(duì)破碎率的影響。隨著壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),所測(cè)得破碎率數(shù)據(jù)也在逐漸增大,通過(guò)數(shù)據(jù)分析,壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)最高提高了20%,大大降低了檢驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

2 提高破碎率指標(biāo)的措施

為提高檢測(cè)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和檢測(cè)效率,通過(guò)大量試驗(yàn)并結(jié)合自身檢測(cè)經(jīng)驗(yàn),完善試驗(yàn)方法,從而提高檢測(cè)效率及檢測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性。改進(jìn)內(nèi)容主要分為三個(gè)方面。

2.1 烘干樣品降低濕度影響

實(shí)驗(yàn)室間比對(duì)是保證檢測(cè)結(jié)果的一致性和有效性重要途徑，通過(guò)參加實(shí)驗(yàn)室間的比對(duì)或能力驗(yàn)證以此來(lái)監(jiān)控檢測(cè)和校準(zhǔn)結(jié)果的有效性。每年支撐劑都會(huì)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)室之間的行業(yè)比對(duì),參加比對(duì)的實(shí)驗(yàn)室有5家都通過(guò)了計(jì)量認(rèn)證,但在樣品對(duì)比復(fù)測(cè)時(shí),發(fā)現(xiàn)同一樣品在3月份和7月份所測(cè)得破碎率差異較大,檢測(cè)人員在排除了人員、儀器及檢測(cè)方法對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響因素之外,確定了室內(nèi)濕度是造成樣品破碎率結(jié)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(nèi)濕度仍然對(duì)結(jié)果影響較大。不同月份5家實(shí)驗(yàn)室的破碎率檢測(cè)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1。

表1 不同檢測(cè)機(jī)構(gòu)在不同月份下的破碎率結(jié)果 %

由表1可以看出,幾家單位7月份所測(cè)得破碎率數(shù)據(jù)幾乎是3月份的一倍,通過(guò)比對(duì)報(bào)告的溫濕度記錄可以發(fā)現(xiàn),中石油川慶鉆探7月份濕度高達(dá)80%,這也是破碎率比對(duì)結(jié)果比其他單位要高的原因。

為了保證樣品數(shù)據(jù)結(jié)果準(zhǔn)確,除了保證樣品密封之外,當(dāng)夏季雨季來(lái)臨,濕度較高時(shí),需用烘箱對(duì)樣品進(jìn)行烘干,降低檢測(cè)結(jié)果數(shù)據(jù)誤差。

在室內(nèi)濕度45%時(shí),以粒徑850～425、600～300、425～212 μm三組陶粒為例,分別測(cè)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(jìn)行不同時(shí)間的烘干的破碎率變化圖。

圖1 不同烘干時(shí)間下所測(cè)得破碎率結(jié)果

從圖1中可以看出,當(dāng)樣品沒(méi)烘干時(shí)所測(cè)得破碎率很大,當(dāng)樣品烘干5 min之后再測(cè)其破碎率,發(fā)現(xiàn)破碎率明顯下降,當(dāng)烘干時(shí)間大于20 min時(shí),其破碎率結(jié)果基本不變,所以當(dāng)室內(nèi)濕度較高時(shí),我們應(yīng)保證在烘箱105 ℃下至少進(jìn)行20 min的烘干再測(cè)其破碎率,以降低實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)誤差。

2.2 優(yōu)化滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求的壓機(jī)類(lèi)型

針對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓機(jī)量程沒(méi)有明確規(guī)定的問(wèn)題,對(duì)壓機(jī)進(jìn)行了優(yōu)化篩選,以減少數(shù)據(jù)誤差。仍以上面三組不同粒徑的陶粒為例,用兩臺(tái)不同型號(hào)的壓力機(jī)分別測(cè)其在52、69、86 MPa下的破碎率,測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同壓機(jī)下的破碎率結(jié)果 %

從表2中三組陶粒所測(cè)得破碎率結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),600 kN的壓機(jī)所測(cè)得破碎率結(jié)果平行性較差, 而300 kN的壓機(jī)所測(cè)得破碎率結(jié)果平行性較好,而實(shí)驗(yàn)室所需要的最大試驗(yàn)載荷不超過(guò)210 kN,所以選擇300 kN壓力機(jī)完全可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求。

2.3 優(yōu)化壓力機(jī)運(yùn)行時(shí)間

針對(duì)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間沒(méi)有統(tǒng)一規(guī)定的問(wèn)題,對(duì)壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間進(jìn)行了優(yōu)化篩選。仍以上面的三組陶粒為例,測(cè)試壓機(jī)不同運(yùn)行時(shí)間下的破碎率,結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖2 不同運(yùn)行時(shí)間下的破碎率結(jié)果

由圖2可以看出,隨著液壓實(shí)驗(yàn)機(jī)運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng),破碎率結(jié)果也在逐漸上升,但運(yùn)行時(shí)間在3 h之內(nèi)的破碎率結(jié)果都在實(shí)驗(yàn)允許誤差范圍之內(nèi),當(dāng)運(yùn)行時(shí)間超過(guò)3 h之后,實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯著增大,已經(jīng)超出了標(biāo)準(zhǔn)所要求的實(shí)驗(yàn)誤差5%。所以為了保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性,應(yīng)控制壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間不能超過(guò)3 h。

3 結(jié) 論

(1)明確了室內(nèi)濕度對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的影響,并提出了相應(yīng)的烘干措施,確定了烘干時(shí)間為20 min,保證了實(shí)驗(yàn)結(jié)果在不同時(shí)間檢測(cè)結(jié)果的統(tǒng)一性。

(2)通過(guò)壓裂支撐劑檢測(cè)實(shí)驗(yàn),解決了壓機(jī)型號(hào)的問(wèn)題,確定了300 kN量程的壓機(jī)完全可以滿(mǎn)足實(shí)驗(yàn)需求,為相應(yīng)的檢測(cè)機(jī)構(gòu)提供了經(jīng)驗(yàn)。

(3)解決了壓機(jī)運(yùn)行時(shí)間的問(wèn)題,確定了壓機(jī)連續(xù)運(yùn)行時(shí)間不能超過(guò)3 h,這樣可以保證檢測(cè)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性。

[1] 張琪.采油工程原理與設(shè)計(jì)[M].東營(yíng):石油大學(xué)出版社,2000.

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

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

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

[5] 崔付義.水潤(rùn)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

A

1673-5935(2017)03- 0020- 02

[責(zé)任編輯]印樹(shù)明