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專利名稱：一種清潔壓裂液的流變性的測定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種清潔壓裂液的流變性的測定方法。
背景技術(shù)：
所謂油層水力壓裂，就是對于埋藏在幾百到幾千米的油層，利用水力的作用，使油層形成裂縫。油層水力壓裂的過程，一般指在地面采用高壓大排量的泵，利用液體的傳壓性能，將具有一定粘度的液體(壓裂液)，以大大超過油層所能吸收的能力向井中注入，井筒內(nèi)的壓力逐漸增高，當(dāng)壓力增高到超過井壁附近的地應(yīng)力及巖石的抗張強度時，油層就會形成有一定幾何尺寸的裂縫。由于裂縫的出現(xiàn)，滲透面積增加，加之井底壓力與油層壓力之間存在壓差，此時泵入的液體，其中一部分滿足了地層的吸收，剩余的則使裂縫向前延伸和擴張。隨著流體的不斷注入，裂縫也會不斷延伸與擴展，直到流體所注入的速度與油層所能吸入的速度相等時，裂縫才會停止延伸與擴展。此時如果地面高壓泵停止泵入液體，油層由于外來壓力的消失，又會使裂縫重新閉合。為了保持裂縫處于張開伏態(tài)，隨著壓裂液的不斷注入，須在壓裂液中混入較大直徑的支撐劑(如石英砂、核桃殼、陶粒等)，使之沉淀于裂縫中，支撐已形成的裂縫。由于地層中有了這樣被支撐的裂縫，從而提高了近井地帶巖層的滲透率，改善了井筒附近油層的流體流動通道，增大了排流面積，降低了流體的流動阻力，使油井達(dá)到了增產(chǎn)的效果。清潔壓裂液作為造縫和攜砂的介質(zhì)，其性能的改進一直是人們研究的課題。自50年代大規(guī)模進行水力壓裂以來，壓裂液無論從單項添加劑、整體壓裂液配方體系的形成、室內(nèi)研究儀器設(shè)備和方法到現(xiàn)場應(yīng)用工藝技術(shù)等均發(fā)生了重大變化，特別是90年代以來，壓裂液體系研究趨于完善，在壓裂液化學(xué)和現(xiàn)場應(yīng)用中發(fā)揮了重要作用。清潔壓裂液，國外是在上個世紀(jì)90年代發(fā)展起來的，自從1997年Schlumberger公司推出第一個產(chǎn)品J508投入市場以來，就迅速得到了推廣，目前用量最大的三個國家和地區(qū)分別是加拿大、墨西哥灣和美國東部。同時國外的學(xué)者通過長期致力于粘彈性研究，極大地豐富了粘彈性理論，為VES的理論研究奠定了基礎(chǔ)，得到的粘彈性評價方法為VES壓裂液性能評價指明了方向。國內(nèi)對清潔壓裂液研究較晚，目前主要應(yīng)用的VES為CTAB和Schlumberger的J508型表面活性劑，存在的問題是CTAB的粘彈效應(yīng)較為弱，特別是在溫度高于60°C時，粘性會隨之大大降低，失去對支撐劑的有效懸浮作用。Schlumberger的J508型表面活性劑有很好的粘彈性，適用的溫度較高，由于其配方中添加了某些高溫穩(wěn)定劑，從而將該體系應(yīng)用在溫度高于100°C的油氣井增產(chǎn)作業(yè)，但是該配方的成本較CTAB高，使得該體系在國內(nèi)大規(guī)模應(yīng)用受到限制。近年來國內(nèi)也有報道不同配方的VES，使用的溫度也有了較大的提高，但是關(guān)于他們的應(yīng)用報道還很少。從某種角度說原因是由于分子設(shè)計中沒有很好的考慮到產(chǎn)品的工業(yè)化問題，導(dǎo)致成本太高而制約其應(yīng)用，另一個重要的原因是由于國內(nèi)目前對VES流體的評價方法還不完善，致使對VES有一個誤區(qū)，那就是應(yīng)該達(dá)到多大的粘彈性才能保證壓裂的正常施工。
目前，廣泛使用的清潔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。油基壓裂液通常由烴類(原油、柴油)、稠化劑(有機磷酸鹽)、交聯(lián)劑(偏鋁酸鹽)和破膠劑(強堿弱酸鹽)組成，通過兩步交聯(lián)法，提高了其現(xiàn)場可操作性和耐溫能力(達(dá)130°C)。它具有與油藏配伍性好，易返排、低傷害，適合于強水敏、低壓儲層等優(yōu)點。同時，也存在安全性差、成本高、耐溫能力較弱和濾失量大等缺點。在60年代初，胍爾膠稠化劑的問世，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)展到有機鈦、有機鋯)，水基壓裂液迅速發(fā)展，在壓裂液類型中占主導(dǎo)作用。水基壓裂液由聚合物稠化劑(植物膠，如胍爾膠、香豆膠等)、交聯(lián)齊[J、破膠劑、pH值調(diào)節(jié)劑、殺菌劑、粘土穩(wěn)定劑和助排劑等組成。具有低廉、安全、可操作性強、綜合性能好、運用范圍廣等特點，但潛在的問題是損害水敏性儲層，以及由于殘渣、未破膠的濃縮膠和濾餅造成的導(dǎo)流能力損害。隨著致密氣藏的開采和部分低壓油井壓裂后返排困難等因素，在80年代泡沫壓裂液技術(shù)又大規(guī)模在現(xiàn)場應(yīng)用，取代了部分水基壓裂液。泡沫壓裂液一般由氣相和液相組成，氣相(一般為70% 75%的C02或N2)以氣泡的形式分散在整個連續(xù)相中，液相通常含有表面活性劑或其它穩(wěn)定劑，加入植物膠稠化劑，可以改善泡沫壓裂液的穩(wěn)定性。它具有易返排、傷害小和攜砂能力強等特點，適合于低壓、水敏性儲層，尤其是氣藏。乳化壓裂液是介于水基與油基之間的壓裂液流體，目前常用的是聚合物水包油乳化壓裂液，它是由60% 70%的液態(tài)烴(原油或柴油為內(nèi)相)和30% 40%聚合物稠化水(植物膠水溶液為外相)組成，具有低濾失、低殘渣、粘度高和傷害較小等特點。目前，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、乳化壓裂液(占5% )共存的局面。其中，在水基壓裂液中，硼交聯(lián)壓裂液占40%，鈦、鋯交聯(lián)壓裂液占10%，未交聯(lián)壓裂液占15%。20世紀(jì)90年代，國外研制出了無聚合物水基壓裂液體系一種基于粘彈性表面活性劑的壓裂液，該體系不需化學(xué)破膠，排液能力強，壓裂液殘渣含量幾乎為零，基本不改變油層的潤濕性并且能夠有效的穩(wěn)定粘土，使壓裂過程中的表皮效應(yīng)和油層污染更小，甚至接近零污染，能更有效的提高油井產(chǎn)能，充分達(dá)到油氣藏壓裂的目的。該體系被稱之為粘彈性表面活性劑壓裂液，又稱之為清潔壓裂液。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足與缺陷，提供一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，該測定方法能快速測定出清潔壓裂液的流變性，且測試結(jié)果精確，測試成本低，為清潔壓裂液的制備和使用提供了很好的數(shù)據(jù)支持。本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，包括以下步驟(a)首先，將配方壓裂液加入到流變儀中，控制測定溫度；(b)然后，改變剪切速率，進行測定；(C)最后，將測定得到的剪切速率Y與剪切應(yīng)力T按冪律型流體公式進行如下的處理冪律型流體公式
T=Kyn兩邊取對數(shù)得Igx= lgK+nlg Y式中T-剪切應(yīng)力(dyn/cm2)；K-稠度系數(shù)((dyn/cm2) sn)；y——剪切速率(s—1)；n—流型指數(shù)，無量綱。
通過處理，即得流型指數(shù)n，進而可得清潔壓裂液的流變性。所述測定溫度為80°C 100°C。所述測定溫度為90°C。所述剪切速率為0 1024s'所述剪切速率為500'綜上所述，本發(fā)明的有益效果是能快速測定出清潔壓裂液的流變性，且測試結(jié)果精確，測試成本低，為清潔壓裂液的制備和使用提供了很好的數(shù)據(jù)支持。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進一步地的詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例本發(fā)明涉及一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，包括以下步驟(a)首先，將配方壓裂液加入到流變儀中，控制測定溫度；(b)然后，改變剪切速率，進行測定；(C)最后，將測定得到的剪切速率Y與剪切應(yīng)力T按冪律型流體公式進行如下的處理冪律型流體公式T=Kyn兩邊取對數(shù)得Igx= lgK+nlg y式中T-剪切應(yīng)力(dyn/cm2)；K-稠度系數(shù)((dyn/cm2) sn)；Y——剪切速率(s—1)；n—流型指數(shù)，無量綱。通過處理，即得流型指數(shù)n，進而可得清潔壓裂液的流變性。所述測定溫度為80°C 100°C。所述測定溫度為90°C。所述剪切速率為0 1024s'所述剪切速率為500—1。上述處理過程為指數(shù)n表示假塑性流體在一定剪切速率范圍內(nèi)的非牛頓程度，n值越小，非牛頓性越強。因此n稱為“流型指數(shù)”。流型指數(shù)是沒有單位的。K與流體在Is—1剪切速率下的粘度有關(guān)。K值越大，粘度越高，因此K稱為“稠度系數(shù)”。假塑性流體一般是結(jié)構(gòu)流體，K可以反映結(jié)構(gòu)對粘度的貢獻(xiàn)，K越大,結(jié)構(gòu)可能越強。以IgT和lgY作圖得一直線，此直線在縱坐標(biāo)上的截距等于Ig K，斜率等于n。如果n > I即流體為膨脹型流體；n < I即為假塑性流體；n = I即為牛頓流體。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)上對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，其特征在于，包括以下步驟(a)首先，將配方壓裂液加入到流變儀中，控制測定溫度；(b)然后，改變剪切速率，進行測定；(C)最后，將測定得到的剪切速率Y與剪切應(yīng)力τ按冪律型流體公式進行如下的處理冪律型流體公式 τ =Kyn兩邊取對數(shù)得Igx= lgK+nlg Y式中τ——剪切應(yīng)力(dyn/cm2)；K-稠度系數(shù)((dyn/cm2) · sn)；Y——剪切速率(s—1)； η——流型指數(shù)，無量綱。通過處理，即得流型指數(shù)η，進而可得清潔壓裂液的流變性。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，其特征在于，所述測定溫度為80°C 100°C。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，其特征在于，所述測定溫度為90°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，其特征在于，所述剪切速率為O 1024s'
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，其特征在于，所述剪切速率為500'
全文摘要
本發(fā)明公開了一種清潔壓裂液的流變性的測定方法，包括步驟(a)首先，將配方壓裂液加入到流變儀中，控制測定溫度；(b)然后，改變剪切速率，進行測定；(c)最后，將測定得到的剪切速率γ與剪切應(yīng)力τ按冪律型流體公式進行如下的處理，通過處理，即得流型指數(shù)n，進而可得清潔壓裂液的流變性。本發(fā)明能快速測定出清潔壓裂液的流變性，且測試結(jié)果精確，測試成本低，為清潔壓裂液的制備和使用提供了很好的數(shù)據(jù)支持。
文檔編號G01N11/00GK102998211SQ20111029037
公開日2013年3月27日 申請日期2011年9月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月14日
發(fā)明者孫斌 申請人:孫斌