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压裂支撑剂性能指标及评价测试方法1 范围本标准规定了压裂用支撑剂的技术术语、性能指标和评价测试方法。
本标准适用于中国石油天然气股份有限公司所属各油（气）田压裂施工所用压裂支撑剂的选择、使用以及相关的压裂支撑剂性能评价测试。
2规范性引用文件下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。
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GB/T6003.1 金属丝编织网试验筛SY/T 5108 压裂支撑剂性能测试推荐方法SY/T 6302 压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法3 术语与定义下列属于和定义适用于本标准。
3.1 压裂支撑剂fracture proppant在油气藏增产增注改造中，用于支撑水力裂缝的、具有一定强度的固体颗粒物物质称为压裂支撑剂。
天然石英砂和人造烧结陶粒均可作为压裂支撑剂。
3.2 球度sphericity支撑剂球度值支撑剂颗粒接近球形的程度。
3.3 圆度roundness支撑剂的圆度指其棱角的相对锐度或曲率的量度。
3.4 酸溶解度acid solubility在规定的酸溶液以及反应条件下，一定质量的支撑剂被酸溶液溶解的质量与总支撑剂质量的百分比，这一量值称为酸溶解度。
3.5 浊度turbidity在规定体积的蒸馏水中加入一定体积的支撑剂，经摇动并放置一定时间，液体的浑浊程度叫作支撑剂浊度。
3.6 视密度apparent density单位颗粒体积支撑剂的质量称为支撑剂视密度。
3.7 体积密度bulk density单位堆积体积的支撑剂质量称为支撑剂体积密度。
3.8 粒径均值mean diameter筛析试验中，上下筛孔的平均值与上下筛间支撑剂质量分数乘积的和除以上下筛间支撑剂质量分数之和，称为粒径均值。
3.9 抗破碎能力crush resistance对一定体积的支撑剂在额定压力下进行承压测试，确定的破碎率表征了支撑剂抗破碎的能力，破碎率高，抗破碎能力低；破碎率低，抗破碎能力高。
酸蚀裂缝导流能力影响因素研究
酸蚀裂缝导流能力是指裂缝在酸蚀作用下的流体渗流能力，主要受到以下几个因素的影响：
1. 裂缝宽度：裂缝宽度是影响裂缝导流能力的重要因素之一。
宽度较大的裂缝相对于宽度较小的裂缝来说，渗流能力更强。
这是由于裂缝的宽度与渗流路径的长度成正比，裂缝宽度越大，渗流路径越短，流体渗流的阻力越小，导流能力越强。
4. 岩石的渗透性：裂缝导流能力还受到周围岩石的渗透性的影响。
渗透性较高的岩石相对于渗透性较低的岩石来说，裂缝导流能力更强。
这是由于渗透性高的岩石能够提供更多的渗透通道，使得流体更容易通过岩石进行渗流，从而增强裂缝的导流能力。
5. 酸蚀条件：酸蚀裂缝导流能力还受到酸蚀条件的影响。
酸蚀条件的好坏直接影响着酸蚀作用的强弱，从而影响裂缝导流能力。
较好的酸蚀条件可以增强酸蚀作用，使得裂缝导流能力增强。
裂缝宽度、裂缝长度、裂缝连通性、岩石的渗透性和酸蚀条件是影响酸蚀裂缝导流能力的重要因素。
研究这些因素的影响规律，对于了解裂缝渗流机理、优化酸蚀工艺和提高裂缝导流能力具有重要意义。
支撑剂长期导流能力的测试与评价支撑剂是石油和天然气储量压裂过程中的关键因素。
本文是依据美国1989年制定的APIRP61标准，选用API导流夹持器，在铺砂浓度为10Kg/m2，闭合压力为0—100MPa，流量5ml/min的条件下，测试支撑剂的长期导流能力。
支撑剂的长期导流能力实验是各大研究机构筛选支撑剂、提高采收率等必要实验，为现场的压裂开采提供有效可靠的数据，具有很强的指导意义。
标签：支撑剂；长期导流能力；实验测试；分析评价0 引言支撑剂在石油天然气深井开采时，压裂处理后使含油气岩层裂开，油气从裂缝形成的通道中汇集而出，此时需要流体注入岩石基层，以超过地层破裂强度的压力，使井筒周围岩层产生裂缝，形成一个具有高层流能力的通道。
1 实验准备（1）实验设备。
本次实验选用了山东中石大石仪科技有限公司生成的CDL Y-2000型长期导流能力测试系统，能够模拟地层温度（室温-120℃）和地层闭合压力（0-120MPa）的情况下测试。
（2）实验原理。
它是根据达西定律来测试支撑剂的长期导流能力。
达西定律公式为：2 实验结果支撑剂随着闭合压力的增加，渗透率和导流能力逐渐变小，从图2和图3中明显可以看到闭合压力和渗透率、导流能力的关系及降低速率。
3 评价分析经过大量的实验数据可以看出，闭合压力和支撑剂的导流能力成反向趋势。
数据及曲线上的波动点是真实存在的，因为在流体的流动下除了有支撑剂颗粒的运移之外，还有部分支撑剂在压力中破碎。
4 结论（1）支撑剂的导流能力随闭合压力的增加而减小；（2）提高支撑剂导流能力的方法有：降低作业时的闭合压力、选用破碎强度高的支撑剂、提高支撑剂的球度和均匀度等。
参考文献：[1]埃克诺米德斯M J（蔓），诺尔谛K G等著，康德泉，周眷虎等译.油藏增产措施[J].北京：石油工业出版社，1991（06）.[2]林启才，张士诚，潘正富.川西侏罗系低渗气藏压裂增产措施中地层损害研究[J].天然气工业，2005，25（07）：86—88.[3]温庆志，张士诚，王雷等.支撑剂嵌人对裂缝长期导流能力的影响研究[J].天然气工业，2005，25（05）：65—68.[4]王雷，张士诚，张文宗等.复合压裂不同粒径支撑剂组合长期导流能力实验研究[J].天然气工业，2005，25（09）：64-66.[5]J.L吉德利.水力压裂技术新发展[M].北京：石油工业出版社，1995：35-60.作者简介：宋树才（1983-），男，安徽蒙城人，本科，助理工程师，主要从事石油仪器仪表产品研发工作。
水力压裂裂缝导流能力优化水力压裂裂缝导流能力优化与影响因素分析与影响因素分析邢振辉 圣戈班陶粒中国公司水力压裂工艺技术作为油气增产的主要手段，已经在石油工业中牢牢确立了自己的地位。
在水力压裂引入石油工业的头40年中，它主要应用于低渗透油气藏的开发当中， 然而，在最近的20年来，水力压裂技术的应用逐步扩展到了中-高渗油气藏的开发中来， 同目前最先进的钻井、完井工艺结合在一起，在压裂解堵、薄层改造、压裂防砂、水平井增产改造等方面发挥着重要作用。
水力压裂的主要目的在于提供一条连通地层与井筒的高导流能力通道，改变地层流体的渗流方式，以最大限度的提高油气的生产指数（PI ）。
因此，裂缝导流能力的好坏以及其与地层渗流能力的良好匹配，无论对于低渗透致密油气藏还是低压中--高渗储层，都是影响其压裂增产改造效果的重要因素。
裂缝导流能力的定义裂缝导流能力定义为：平均支撑裂缝的宽度w f 与支撑裂缝渗透率k f 的乘积。
公式表示如下:(1)其物理意义是支撑裂缝所能提供的供液体流动的能力大小。
其中，k f 应为就地应力条件下的支撑裂缝渗透率。
通常在压裂设计中，支撑剂渗透率参数常来源于实验室数据，这是因为实际就地应力条件下的支撑剂渗透率数据很难获得。
然而，实验室条件同真实的地层条件相比存在很大差别，支撑剂在地层条件下所遭受的破坏可能远远大于我们的想象， 同时由于非达西流以及多相流的影响，支撑裂缝的渗透率将大大降低。
因此，在压裂设计中，常将实验室获得的支撑剂渗透率数据乘以一个伤害系数进行修正。
油气井经过压裂改造后，其增产效果取决于两个方面的因素，即地层向裂缝供液能力的大小和裂缝向井筒供液能力的大小。
因此，为了更好地实现设计裂缝导流能力与地层供液能力的良好匹配，引入了无因次裂缝导流能力的概念。
其公式表示如下：（2）式中：C fD 为无因次裂缝导流能力X f 为裂缝半长K 为地层渗透率。
C f 为裂缝导流能力无因次裂缝导流能力C fD 的物理含义是裂缝向井筒中的供液能力与地层向裂缝中的供液能力的对比。
我中国石油大学采油工程实验报告
实验日期：2014.11.14 成绩：
班级：学号：姓名:教师：战永平
同组者：
实验三裂缝导流能力模拟实验
一、实验目的
1.了解岩石被支撑裂缝的导流能力随闭合压力变化的规律,以及在相同闭合压力条件下不同铺砂浓度导流能力的差异；
2.分别应用达西公式与二项式公式计算，分析结果的异同点，并说明原因；
3.熟悉裂缝导流仪的操作及实验流程。
二、实验原理
裂缝的渗透率可由气体渗流的流量来反映，测量气体在不同入口和出口压力下的流量后，可通过气体径向渗流的达西公式来确定裂缝的导流能力。
三、实验仪器和材料
1. 仪器名称:裂缝导流仪,包括以下组成部分:
压力试验机，空气压缩机，定值器，精密压力表，浮子流量计，岩心（钢板）模，游标卡尺,电子天平.
2. 材料：同产地的石英砂和陶粒。
四、实验步骤
1、准备实验工作
（1）在附表1中记录使用的支撑剂名称、产地、粒径及室内温度下的气体粘度；
（2）用游标卡尺量出岩心模的外径及孔眼的内径,记录附表1中，用作计算岩心模面积；
（3）称一定重量的支撑剂（记下支撑剂的颗粒直径）均匀地铺在岩心模面
上，要保持单层，铺完后用放大镜检查一下支撑剂是否铺的均匀和紧密。
然后称剩余支撑剂的重量，二者之差即为铺在岩心上的支撑剂的重量，并按下式计算出支撑剂的浓度：
2
g ，铺有支撑剂岩心的面积单层支撑剂的重量
支撑剂（砂子）的浓度
将此浓度值记入表1中。
（4）将上岩心片（孔眼向下）放于下岩心片的上方，然后上下岩心片放在试验机下承压板中心位置。
（5）认真记录试验机载荷刻度盘上加载值。
2、岩心加压法
（1）岩心放在下承压板上，用手旋转螺杆将上承压板合并，压住岩心模型，准备加载。
（2）旋紧回油阀，按绿钮开机器，用送油阀慢慢加压，通过控制送油阀开启程度控制加压速度，当主动指针(黑针)转到1.5吨(或1KN)时,将送油阀放慢关闭维持此点上.将定值器打开使气体进入浮子流量计中，同时浮子上升，调节定值器旋钮,使浮子指示到流量计刻度的最高度值。
（3）送油阀继续开动，当指针加到所规定的吨数时，保持指针示数不变。
同时读出流量数Q 和对应的压力P （精密压力表示数）,记录在附表3中. （4）需要载荷分别依次加到50、100、120、150、200（kN ）读出相应的P ，Q 值，用达西公式计算.
注意:在测点120kN 处，保持载荷不变，改变P （调定制器阀）读出Q ，每测点共记5组数据于表2中，用于二项式计算。
（5）试验结束后，关送油阀，按红钮关电源，慢慢打开回油阀卸载，将岩心取出，观察支撑剂破碎情况。
（6）双层支撑剂测定：将重量为岩心上铺设单层时支撑剂重量二倍浓度分量的支撑剂铺于岩心表面，依次按步骤2进行操作，测出不同载荷下的P 及Q 值记入表2和表3中。
五、数据处理
1.数据记录表格如下：
表1 基本参数
表2 变载荷下的流量与压力关系数据
表3 定载荷下的流量与压力关系数据 2.数据处理
（1）计算闭合压力（以50kN 载荷为例）
2
2
/K 33.7903
.635000Kg P cm g cm ===
）（铺有支撑剂的岩心面积）加压载荷（闭合 （2）计算裂缝导流能力K f W （达西公式法）
()
cm m P P r r
P Q W K o i e
o
n f ⋅=⨯-⨯⨯+⨯⨯⨯=-=22262
2269.110
)1.0224.0(14.3517.0510
.4ln
210.0224.001789.03600
1092.0ln μπμ
式中：Q--气体流量，cm 3/s ； μ--气体粘度，mPa.s ；
n P --流量计进口处压力，atm ； i P --流量计进口处压力，atm ； o P --流量计出口处压力，atm ； o r --岩心的外部半径，cm ； e r --岩心的孔眼半径，cm ；
同理，可求出其他测点的闭合压力和裂缝导流能力，将各组计算结果汇总如表4所示：
表4不同铺砂浓度、不同载荷下的闭合压力和裂缝导流能力数据表
（3）计算裂缝导流能力（二项式公式法）
BQ A Q
P P o
i +=-2
2
计算载荷为120KN 时单、双层的Q 及
Q
P o
-i P ： 以第一组数据为例：s cm Q /33.2583600
1093.036
=⨯=
000156.033
.2581.0-224.0P 2
22
o 2i ==-Q P
同理，可以计算出其他各组的Q 及Q
P o
2
2i P -，计算结果如表5所示：
表5 120kN 载荷下（Pi-Po ）/Q 及Q 的值 单层
双层
Q P P o i /22）（-
Q Q P P o i /22）（-
Q 0.000155
258.33 0.000157
255.55 0.000150 255.55 0.000150 255.55 0.000130 230.56 0.000129 233.33 0.000112 200 0.000109 205.56 0.000094
166.67
0.000094
166.67
以（Pi-Po)/Q 为纵坐标，以Q 为横坐标，在直角坐标系中作图如下所示：
图1单层、双层支撑剂（Pi 2
-Po 2
)/Q 与Q 的关系曲线
由图二可知：单层A=0.000089，双层A=0.0002 所以，在120kN 载荷下，导流能力为： 单层支撑剂：cm m r r A
W K e o f ⋅=⨯⨯==
266.138517.0510.4ln 000089.014.301789.0ln
14.3μμ
双层支撑剂：cm m r r A
W K e o f ⋅=⨯⨯==
270.61517
.0510.4ln 0002.014.301789.0ln
14.3μμ
结果分析：可以看出，用二项式与达西公式求解得到的裂缝在120kN 载荷下单、双层支撑剂导流能力相比，两者有较大差别。
这是因为裂缝的出现，对达西模型造成很大的影响，使得计算结果发生很大的偏差，同时，在用二项式公式处理数据的时候，对数据计算进行的近似处理，在数据记录时取点变动范围太小，
都导致了一定的误差。
七、思考题
1、回答裂缝导流能力的概念。
答：无因次裂缝导流能力是是裂缝传输流体至井眼的裂缝传导能力与地层输送流体至裂缝的传导能力的比较。
2、画出致密地层内和微裂缝、高渗透地层压裂过程中井底压力变化曲线。
答：
图2 微裂缝、高渗透地层压裂过程井底压力变化曲线
图3 致密地层内压裂过程井底压力变化曲线
3、按照不同压裂施工阶段的任务，压裂液可分为哪几种，并简述其作用。
答：按照不同压裂施工阶段的任务，压裂液可分为前置液，携砂液，顶替液前置液的作用是破裂地层，造成一定几何尺寸的裂缝，以备后面的携砂液进入，在温度较高的地层里，还可以起到一定的降温作用;携砂液的作用是用来将地面的支撑剂带入裂缝，并携至裂缝中的预定位置，同时还有延伸裂缝、冷却地层的
作用。
顶替液的作用是：中间顶替液用来将携砂液送到预定位置，并且预防砂卡的作用，注完携砂液后用顶替液将携砂液送到预定位置，将井筒中的全部携砂液替入裂缝中，以提高携砂液的效率和防止井筒沉砂。
4、简述地面砂比的概念。
答：地面砂比有两种定义方法：一种是单位体积混砂液中所含的支撑剂的质量；另一种是支撑剂体积与压裂液体积之比。
八,结束语
这次试验,让我知道了压裂施工的任务和压裂液的分类. 更了解到裂缝导流能力的影响因素.使我的印象更深.在本次试验中我们组有七个人,所以通过合作使得这次试验可以很顺利的的完成.最后,感谢老师在本次试验中对我们的指导。
