[發(fā)明專(zhuān)利]一種粘彈性流體攜砂能力的快速表征方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110779674.6
• 申請(qǐng)日: 2021-07-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113504342A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚二冬;柏浩;周福建;汪杰;李源;許航;張夢(mèng)川;余果林;趙龍昊;楊凱;左潔
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)石油大學(xué)(北京)
• 主分類(lèi)號(hào): G01N33/00
• 分類(lèi)號(hào): G01N33/00;G01N11/00
• 代理公司: 北京三友知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11127
• 代理人: 劉鑫;姚亮

本發(fā)明提供了一種粘彈性流體攜砂能力的快速表征方法。該方法包括配制粘彈性流體溶液，測(cè)量獲得粘彈性流體溶液的應(yīng)力曲線；根據(jù)應(yīng)力曲線獲得不同濃度的粘彈性流體溶液在不同頻率下的粘性模量曲線和彈性模量曲線；根據(jù)粘性模量曲線和彈性模量曲線的交點(diǎn)X值和1Hz頻率下對(duì)應(yīng)的彈性模量G’值來(lái)表粘彈性流體的攜砂能力；其中，交點(diǎn)X值越小或1Hz頻率下對(duì)應(yīng)的彈性模量G’值越大，攜砂能力越強(qiáng)。該方法能夠簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，降低工作量，實(shí)用性廣泛，可快速且全面的評(píng)價(jià)不同類(lèi)型粘彈性流體的攜砂性能，具有較強(qiáng)的實(shí)用性和準(zhǔn)確性；能夠揭示粘彈性流體攜砂能力的主要機(jī)理和粘彈貢獻(xiàn)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于壓裂液評(píng)價(jià)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種粘彈性流體攜砂能力的快速表征方法。

背景技術(shù)

頁(yè)巖油氣等非常規(guī)油氣是目前世界上最重要的能源資源之一；對(duì)于非常規(guī)油氣藏的開(kāi)采，需要用壓裂液進(jìn)行攜砂造縫。目前主要通過(guò)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)攜砂實(shí)驗(yàn)進(jìn)行室內(nèi)壓裂液的攜砂性能研究：(1)使用量筒等設(shè)備進(jìn)行靜態(tài)攜砂實(shí)驗(yàn)，主要包括單顆粒、多顆粒及一定砂濃度沉降試驗(yàn)，但是不能完全代表壓裂液的攜砂能力，受影響因素較多，不能模擬儲(chǔ)層及裂縫的真實(shí)情況；(2)使用大型縫隙流動(dòng)裝置進(jìn)行動(dòng)態(tài)攜砂實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)步驟復(fù)雜、持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)，重復(fù)性不好，且需要的壓裂液與支撐劑的量較多，成本高。最終，需要將動(dòng)、靜態(tài)攜砂實(shí)驗(yàn)相結(jié)合才能驗(yàn)證壓裂液的攜砂性能好壞，測(cè)試過(guò)程過(guò)于繁瑣，耗材使用量較大。

常規(guī)滑溜水的基液粘度為1至7mPa.s，可以降低壓裂液泵送過(guò)程中70％～80％的摩阻損失，但是其攜砂能力較差；通過(guò)增加泵速形成紊流狀態(tài)可提高滑溜水的攜砂能力，但會(huì)增加摩阻損失；而線性膠壓裂液雖然粘度高、攜砂能力好，但是固相殘?jiān)鼈Ω撸页杀靖?。變粘滑溜水作為一種新型的滑溜水壓裂液，即綜合了常規(guī)滑溜水和線性膠壓裂液的優(yōu)點(diǎn)，又克服了兩者的缺點(diǎn)：具有與線性膠壓裂液相同的支撐劑攜砂性能，同時(shí)具有良好的減阻效果，在現(xiàn)場(chǎng)施工過(guò)程中，注入壓力低，摩阻損失小。但是目前，仍然缺乏針對(duì)變粘滑溜水這種粘彈性流體攜砂性能的快速表征方法。

目前，一些現(xiàn)有技術(shù)報(bào)道中提到了關(guān)于流變性對(duì)攜砂能力的影響，其通過(guò)測(cè)試粘彈模量的方法來(lái)表征攜砂機(jī)理，例如：張昀等通過(guò)流變性能，來(lái)探究一種低分子聚合物壓裂液的攜砂性能，探討了彈性模量、粘性模量與頻率變化曲線，進(jìn)而揭示其攜砂能力；劉通義等通過(guò)粘、彈性模量的交點(diǎn)及彈性模量的大小G’來(lái)表征一種滑溜水壓裂液的攜砂能力；但是這些現(xiàn)有報(bào)道都是在大量流變性及攜砂實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上得到的，工作量巨大，并且不清楚具體多少粘彈模量能夠攜砂，即缺少一個(gè)是否能夠攜砂的粘彈模量大小的標(biāo)準(zhǔn)，以減少工作量。

發(fā)明內(nèi)容

基于現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種粘彈性流體攜砂能力的快速表征方法。

本發(fā)明的目的通過(guò)以下技術(shù)手段得以實(shí)現(xiàn)：

一方面，本發(fā)明提供一種粘彈性流體攜砂能力的快速表征方法，其包括以下步驟：

配制粘彈性流體溶液，測(cè)量獲得粘彈性流體溶液的應(yīng)力曲線；

根據(jù)應(yīng)力曲線獲得不同濃度的粘彈性流體溶液在不同頻率下的粘性模量曲線和彈性模量曲線；

根據(jù)粘性模量曲線和彈性模量曲線的交點(diǎn)X值和1Hz頻率下對(duì)應(yīng)的彈性模量G’值來(lái)表粘彈性流體的攜砂能力；

其中，交點(diǎn)X值越小或1Hz頻率下對(duì)應(yīng)的彈性模量G’值越大，攜砂能力越強(qiáng)。

發(fā)明人通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)創(chuàng)造性的發(fā)現(xiàn)，粘性模量和彈性模量的交點(diǎn)X值與1Hz頻率下對(duì)應(yīng)的彈性模量G’值能夠作為判定粘彈性流體攜砂能力關(guān)鍵指標(biāo)，且具有判斷準(zhǔn)確性，能夠簡(jiǎn)化實(shí)驗(yàn)，降低工作量。交點(diǎn)X值為交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的橫坐標(biāo)的頻率值。

上述的表征方法中，優(yōu)選地，當(dāng)X≤0.01Hz或G’≥2.5Pa時(shí)，表明粘彈性流體具有高攜砂能力；當(dāng)0.01Hz＜X＜0.1Hz或0.25Pa＜G’＜2.5Pa時(shí)，表明粘彈性流體具有勉強(qiáng)攜砂能力；當(dāng)X≥0.1Hz或G’≤0.25Pa時(shí)，表明粘彈性流體不具備攜砂能力。