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    一种 评价 压裂液 温度 稳定剂 方法
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    摘要
    申请专利号:

    CN201611161991.7

    申请日:

    2016.12.15

    公开号:

    CN106769665A

    公开日:

    2017.05.31

    当前法律状态:

    实审

    有效性:

    审中

    法律详情: 著录事项变更 IPC(主分类):G01N 11/00变更事项:发明人变更前:范海明 范海建 王兆兴 周海刚 王增林 康万利 戴彩丽 陈泽宇变更后:范海明 范海建 王兆兴 周海刚 王增林 康万利 戴彩丽 陈泽宇 季青青|||专利申请权的转移 IPC(主分类):G01N 11/00登记生效日:20170721变更事项:申请人变更前权利人:中国石油大学(华东)变更后权利人:中国石油大学(华东)变更事项:地址变更前权利人:266580 山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号中国石油大学(华东)变更后权利人:266580 山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号中国石油大学(华东)变更事项:申请人变更后权利人:中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司胜利采油厂|||实质审查的生效IPC(主分类):G01N 11/00申请日:20161215|||公开
    IPC分类号: G01N11/00; G01N25/20 主分类号: G01N11/00
    申请人: 中国石油大学(华东)
    发明人: 范海明; 范海建; 王兆兴; 周海刚; 王增林; 康万利; 戴彩丽; 陈泽宇
    地址: 266580 山东省青岛市经济技术开发区长江西路66号中国石油大学(华东)
    优先权:
    专利代理机构: 北京知元同创知识产权代理事务所(普通合伙) 11535 代理人: 刘元霞
    PDF完整版下载: PDF下载
    法律状态
    申请(专利)号:

    CN201611161991.7

    授权公告号:

    |||||||||

    法律状态公告日:

    2017.08.11|||2017.08.11|||2017.06.23|||2017.05.31

    法律状态类型:

    著录事项变更|||专利申请权、专利权的转移|||实质审查的生效|||公开

    摘要

    本发明对压裂液温度稳定剂作用原理进行了分析,提出了以压裂液在保证压裂施工的情况下,能够使用的储层最高温度Tmax(η0,t0)表征压裂液体系的耐温性能,并通过测定加入温度稳定剂前后Tmax(η0,t0)的差值Tmax(η0,t0)才能够评价温度稳定剂的作用效果。在此基础上,设计了压裂液温度稳定剂的评价方法,即通过压裂液的粘温曲线测定Tmax以确定搜索Tmax(η0,t0)的上限温度,从上限温度开始,通过数值搜索方法逐渐搜索加入温度稳定剂前后Tmax(η0,t0),以计算加入温度稳定剂后适用温度提高值。以胜利油田常用压裂液和温度稳定剂为例,说明了评价数据的具体分析方法。

    权利要求书

    1.一种评价压裂液温度稳定剂的方法,其中利用加入一定浓度的压裂液温度稳定剂前
    后Tmax(η0,t0)的差值ΔTmax(η0,t0)来评价压裂液温度稳定剂的效果,当该差值大于等于8℃
    时,所述压裂液温度稳定剂的效果好;当该差值小于8℃时,所述压裂液温度稳定剂的效果
    不好;其中Tmax(η0,t0)为压裂液体系在保证压裂施工的情况下,能够使用的储层最高温度。
    2.根据权利要求1的方法,其中所述压裂液温度稳定剂的浓度≤0.3重量%。
    3.根据权利要求1的方法,其中ΔTmax(η0,t0)根据如下方法测定:
    (1)设定压裂液的最低要求粘度η0和压裂施工时间t0;
    (2)确定该压裂液体系的Tmax;
    (3)利用数值搜索方法确定压裂液体系的Tmax(η0,t0);
    (4)以与步骤(3)相同的方法确定加入一定浓度的温度稳定剂的压裂液体系后的
    Tmax,压裂液+温度稳定剂(η0,t0);
    (5)根据下式计算温度稳定剂对压裂液体系适用温度的提高值ΔTmax(η0,t0):
    ΔTmax(η0,t0)=Tmax,压裂液+温度稳定剂(η0,t0)-Tmax,压裂液(η0,t0)
    式中:
    ΔTmax(η0,t0):适用温度提高值,℃;
    Tmax,压裂液(η0,t0):未加入温度稳定剂时的最高适用温度,℃;
    Tmax,压裂液+温度稳定剂(η0,t0)):加入温度稳定剂时的最高适用温度,℃;
    (6)当ΔTmax(η0,t0)≥8℃,认为温度稳定剂的效果很好,适于压裂操作;
    当ΔTmax(η0,t0)<8℃,认为温度稳定剂的效果不好,不适于压裂操作。
    4.根据权利要求3的方法,其中Tmax根据胜利油田制定的技术规范Q/SLCG 0030-2013确
    定。
    5.根据权利要求3的方法,其中数值搜索方法包括如下步骤:
    (i)以Tmax为上限温度,设置数值搜素的初始步长S0和数值搜索的精度k;
    (ii)在(Tmax-S0×n)℃下(n为任意选择的大于0的整数)根据Q/SLCG0030-2013测量压裂
    液体系的表观粘度降至η0时所指示的时间与升高至该温度时间的差值,该差值即为压裂液
    在该温度下能够达到最低要求粘度值的稳定时间,记为t(T),以t(T)≥t0为判定条件,当t
    (T)≥t0时停止测试,此时温度记为T(t);
    (iii)如t(T)=t0,停止搜索并执行步骤(vi);如t(T)>t0,令T(t)=Tm,此处m为执行步
    骤(ii)-(iii)的次数,执行步骤(iv),直至满足步骤(v)时停止搜索并执行步骤(vi);
    (iv)在温度区间Tm~Tm+Sm-1内缩短搜索步长为Sm在(Tm+Sm-1-Sm×n)℃下,而非在(Tmax-
    S0×n)℃下重复步骤(ii),(iii),其中Sm-1和Sm是任取的数值,S0≥Sm-1>Sm,n如步骤(ii)所
    定义;
    (v)设定一个值a,其中a≤k,完成Tm、(Tm+2a)、(Tm+4a)三个温度下能够达到最低要求粘
    度值的稳定时间的测定;
    (vi)如t(T)=t0,则此时的T(t)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最低要求粘度
    η0和压裂施工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0);
    如t(Tm)>t0且t(Tm+2a)<t0,则(Tm+a)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最低要
    求粘度η0和压裂施工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0);
    如t(Tm+2a)>t0且t(Tm+4a)<t0则(Tm+3a)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最低
    要求粘度η0和压裂施工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0)。
    6.根据权利要求3的方法,其中所述数值搜索方法为二分数值搜索方法。
    7.根据权利要求3的方法,其中所述二分数值搜索方法包括如下步骤:
    ①设置数值搜索初始步长,如32℃或者24℃;设置数值搜索的精度,如1℃或者0.5℃;
    ②量取配制的交联冻胶50mL,加入MARS-Ⅲ高温高压旋转流变仪中,以32℃为步长递减
    在(Tmax-32×n)℃下对样品进行加热(n为任意选择的大于0的整数),同时以170s-1的剪切速
    率对样品进行持续剪切,并测试表观粘度,待表观粘度降至η0时所指示的时间与升高至该
    温度时间的差值为压裂液在该温度下能够达到最低要求粘度值的稳定时间,记为t(T)。当t
    (T)≥t0时停止测试,此时温度记为T(t)。如t(T)=t0,则执行步骤⑧;如t(T)>t0,令T(t)=
    T1。
    ③设T1=T(t),按②中的方法测定(T1+16)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要求粘
    度η0的稳定时间,如果(T1+16)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T1+16)并执行步骤⑧;如t(T)>t0,
    令T(t)=(T1+16)。
    ④设T2=T(t),按②中的方法测定(T2+8)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要求粘
    度η0的稳定时间,如果(T2+8)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T2+8)并执行步骤⑧;如t(T)>t0,令
    T(t)=(T2+8)。
    ⑤设T3=T(t),按②中的方法测定(T3+4)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要求粘
    度η0的稳定时间,如果(T3+4)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T3+4)并执行步骤⑧;如t(T)>t0,令
    T(t)=(T3+4)。
    ⑥设T4=T(t),按②中的方法测定(T4+2)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要求粘
    度η0的稳定时间,如果(T4+2)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T4+2)并执行步骤⑧;如t(T)>t0,令
    T(t)=(T4+2)。
    ⑦设T5=T(t),按②中的方法测定(T5+1)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要求粘
    度η0的稳定时间,如果(T5+1)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T5+1)并执行步骤⑧;如t(T)>t0,令
    T(t)=(T5+1.5);如t(T)<t0,令T(t)=(T5+0.5)。
    ⑧此时的T(t)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最低要求粘度η0和压裂施工时间
    t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0)。

    说明书

    一种评价压裂液温度稳定剂的方法

    发明领域

    本发明涉及一种评价压裂液温度稳定剂的方法。

    背景技术

    石油和天然气作为国民经济和社会发展的优质能源,对保证国民经济和社会的持
    续快速发展具有非常重要的意义。随着勘探开发程度的不断深入和工程技术的飞速发展,
    低渗透油气田已成为勘探开发最重要的领域之一,这对于解决国家能源供需矛盾具有重要
    的战略意义。低渗透油气藏一般是指储层孔隙度低、渗透性差、单井产能低、勘探开发难度
    大的一类油气藏。压裂技术作为增产技术,自1947年诞生以来,就与低渗透油气田勘探开发
    历程密不可分。

    压裂液作为压裂施工过程中重要组成部分之一,被誉为压裂的“血液”。压裂液的
    性能在决定压裂施工成功与否的同时,还会对压裂后储层改造效果产生极大的影响。压裂
    液的主要功能是延伸裂缝和输送支撑剂,通过混合和泵送设备将支撑剂送至裂缝中,并且
    铺设在裂缝内希望的位置。决定这些功能的一个重要性质是压裂液的流变性质。压裂液的
    流变性能可通过测定粘温曲线、粘时曲线和粘温-粘时曲线获得,其中粘温-粘时曲线可获
    得压裂液初始粘度、到达油层温度的时间的粘度、最高粘度、施工结束时间的最低粘度等全
    面的粘度信息。

    压裂液温度稳定剂用来增强水溶性高分子胶液的耐温能力,以满足不同地层温
    度、不同施工时间对压裂液的粘度与温度、粘度与时间稳定性的要求。

    目前已提出了许多用来评价压裂液温度稳定剂的方法。例如,胜利油田和中原油
    田分别制定了压裂液温度稳定剂的评价方法。

    在胜利油田制定的技术规范(Q/SLCG 0030-2013压裂液用温度稳定剂技术要求)
    中,通过将压裂液加入MARS-III高温高压旋转流变仪中,设定升温速率为3.0℃±0.2℃,对
    样品进行加热,同时以170s-1的剪切速率对样品进行持续剪切,并测试表观粘度,样品的表
    观粘度随升温和剪切而降低,待表观粘度降至50mpa·s时所指示的温度为抗温能力,记为
    T1;加入温度稳定剂后,重复上述步骤,待表观粘度降至50mpa·s时所指示的温度为抗温能
    力,记为T2;利用(T2-T1)值评价温度稳定剂的效果,以(T2-T1)≥10℃作为温度稳定剂的技术
    指标。

    在中原油田制定的技术规范(Q/SH10250580-2008压裂用温度稳定剂)中,在120℃
    下以170s-1的剪切速率对样品进行持续剪切60min,以加入温度稳定剂前后粘度的变化作为
    温度稳定剂的评价方法,并以能够使得压裂液的粘度提高40mpa·s作为压裂液温度稳定剂
    的技术指标。

    从上述评价温度稳定剂效果的方法可以看出,胜利油田的技术规范是通过粘温曲
    线测定温度稳定剂对压裂液能够保持粘度的最高温度影响,中原油田的技术规范是测定温
    度稳定剂对压裂液粘度的影响。这两个技术规范中对压裂液温度稳定剂的评价方法不能表
    达温度稳定剂定义的内涵和实质作用。因而,不能在此基础上制定温度稳定剂的技术指标。

    综上所述,本领域需要一种合适的评价压裂液温度稳定剂的方法。

    发明内容

    本发明对压裂液温度稳定剂的作用原理进行了分析,以压裂液在保证压裂施工的
    情况下,能够使用的最高温度Tmax(η0,t0)表征压裂液体系的耐温性能,并通过测定加入温度
    稳定剂前后Tmax(η0,t0)的差值ΔTmax(η0,t0)而评价温度稳定剂的效果。在此基础上,设计了
    一种新的评价压裂液温度稳定剂的方法,并以胜利油田常用的压裂液和温度稳定剂为例说
    明了评价数据的具体分析方法。

    与压裂液热稳定性相关的重要参数如表1所示。

    表1与压裂液耐温性能相关的重要参数





    一般而言,压裂施工要求的压裂液最低粘度值η0=50mPa.s,压裂施工要求的时间
    t0=120min。

    Tmax为压裂液能够达到最低要求粘度值的最高温度,即满足η[T]≥η0的最高温度。
    确定Tmax的方法是通过流变仪程序升温过程测定剪切速率170s-1时压裂液体系的表观粘度
    η,表观粘度降至最低要求粘度值η0时所指示的温度为压裂液能够达到最低要求粘度值的
    最高温度,记为Tmax。

    t(T)为压裂液在温度T下满足最低要求粘度值的持续时间,即满足η[T,t]≥η0的
    最长时间。确定t(T)的方法是通过流变仪测定在温度T下剪切速率170s-1时压裂液体系的表
    观粘度η随时间t变化的粘时曲线,表观粘度降至η0时所指示的时间与升高至该温度时间的
    差值为压裂液在温度T下满足最低要求粘度值的持续时间,记为t(T)。

    Tmax(η0,t0)为压裂液在保证压裂施工要求的压裂液最低粘度值和时间下,能够使
    用的最高温度,即满足η[T,t0]≥η0的最高温度。确定Tmax(η0,t0)的方法是在温度T下测定压
    裂液体系的t(T),能够满足t(T)≥t0的最高温度为压裂液在保证压裂施工要求的压裂液最
    低粘度值和时间下,能够使用的最高温度,记为Tmax(η0,t0)。

    此外,值得提及的是,从参数的物理意义可以看出,对于由增稠剂和交联剂形成的
    冻胶类压裂液体系而言,总有Tmax>Tmax(η0,t0)。

    从表1可以看出,胜利油田制定的评价方法中实际上是测定的参数为压裂液能够
    达到最低要求粘度值的最高温度Tmax,并通过评价加入温度稳定剂前后Tmax的差值ΔTmax评
    价压裂液温度稳定剂的效果。从Tmax的物理意义可以看出,Tmax仅能表征压裂液体系达到最
    低要求粘度值的最高温度。因此,在此基础上得到的ΔTmax仅考虑最低粘度要求,仅能说明
    温度稳定剂对压裂液体系增粘性能的影响。类似地,中原油田制定的评价方法测定加入温
    度稳定剂前后压裂液粘度的变化Δη,则是更间接地反映和评价压裂液的耐温性能。

    在压裂设计中,即使在短时间内压裂液体系的粘度满足最低要求粘度,但不能在
    压裂施工时间内维持,也不能使用。因此,利用ΔTmax和Δη评价压裂液温度稳定剂都不是合
    适的参数。压裂液的耐温性能和温度稳定剂的效果评价必须同时考虑最低要求粘度和压裂
    施工时间两个因素。

    针对上述问题,本申请的发明人创造性地提出利用加入温度稳定剂前后Tmax(η0,
    t0)的差值ΔTmax(η0,t0)来评价压裂液温度稳定剂的效果,由此完成了本发明。Tmax(η0,t0)为
    压裂液在保证压裂施工的情况下,能够使用的储层最高温度,所以从原理上Tmax(η0,t0)能够
    真实反应压裂液体系的耐温性能。在此基础上,通过测定加入温度稳定剂前后Tmax(η0,t0)的
    差值ΔTmax(η0,t0)才能够评价温度稳定剂的作用效果。

    基于上述分析,本发明提出了利用加入温度稳定剂前后Tmax(η0,t0)的差值ΔTmax
    (η0,t0)来评价压裂液温度稳定剂的效果。

    因此,本发明提出了一种评价压裂液温度稳定剂的方法,其中利用加入一定浓度
    的压裂液温度稳定剂前后Tmax(η0,t0)的差值ΔTmax(η0,t0)评价压裂液温度稳定剂的效果,
    当该差值大于等于8℃时,所述压裂液温度稳定剂的效果好;当该差值小于8℃时,所述压裂
    液温度稳定剂的效果不好。

    在实践中,由于要考虑压裂液温度稳定剂的使用成本,对浓度过高的压裂液温度
    稳定剂而言,即使压裂液温度稳定剂加入前后的ΔTmax(η0,t0)大于等于8℃,此时在实际生
    产中也因成本过高而不具有实用性。在实际生产中,通常要求压裂液温度稳定剂的浓度≤
    0.3重量%。因此,在本发明中,所述一定浓度的压裂液温度稳定剂通常为≤0.3重量%。

    ΔTmax(η0,t0)可通过如下方法确定:

    由于Tmax>Tmax(η0,t0),因此可以通过压裂液的粘温曲线测定Tmax以确定搜索Tmax
    (η0,t0)的上限温度。从上限温度开始,通过数值搜索方法(如二分搜索法)逐渐搜索Tmax(η0,
    t0)。

    具体地,本发明的压裂液温度稳定剂评价方法包括如下步骤:

    (1)设定压裂液的最低要求粘度η0和压裂施工时间t0。例如,设定压裂液最低要求
    粘度η0为50mPa.s,压裂施工时间t0为120min。

    (2)确定该压裂液体系的Tmax。Tmax的确定根据胜利油田制定的技术规范(Q/SLCG
    0030-2013压裂液用温度稳定剂技术要求)进行。具体地,量取配制的待测试压裂液50mL,加
    入MARS-Ⅲ高温高压旋转流变仪中,设定升温速率为3.0℃±0.2℃,对样品进行加热,同时
    以170s-1的剪切速率对样品进行持续剪切,并测试表观粘度,样品的表观粘度随升温和剪切
    而降低,待表观粘度降至最低要求粘度η0时所指示的温度为压裂液达到最低要求粘度值的
    最高温度,记为Tmax。

    (3)利用数值搜索方法确定压裂液体系的Tmax(η0,t0);

    压裂液体系的Tmax(η0,t0)采用数值搜索方法确定。具体地,数值搜索方法可包括如
    下步骤:

    (i)以Tmax为上限温度,设置数值搜索的初始步长S0和数值搜索的精度k;

    (ii)在(Tmax-S0×n)℃下(n为任意选择的大于0的整数,例如n可选择为1-1000、1-
    100或1-10之间的任意整数)根据Q/SLCG 0030-2013测量压裂液体系的表观粘度降至η0时
    所指示的时间与升高至该温度时间的差值,该差值即为压裂液在该温度下能够达到最低要
    求粘度值的稳定时间,记为t(T),以t(T)≥t0为判定条件,当t(T)≥t0时停止测试,此时温度
    记为T(t);

    (iii)如t(T)=t0,停止搜索并执行步骤(vi);如t(T)>t0,令T(t)=Tm,此处m为执
    行步骤(ii)-(iii)的次数,执行步骤(iv),直至满足步骤(v)时停止搜索并执行步骤(vi);

    (iv)在温度区间Tm~Tm+Sm-1内缩短搜索步长为Sm在(Tm+Sm-1-Sm×n)℃下,而非在
    (Tmax-S0×n)℃下重复步骤(ii),(iii),其中Sm-1为第m-1次执行步骤(ii)-(iii)时的步长,
    Sm为第m次执行步骤(ii)-(iii)时的步长,其中Sm-1和Sm是任取的数值,一般S0≥Sm-1>Sm,n如
    步骤(ii)所定义;

    (v)设定一个值a,其中a≤k,并且已经完成Tm、(Tm+2a)、(Tm+4a)三个温度下能够达
    到最低要求粘度值的稳定时间的测定并满足t(Tm)>t0且t(Tm+2a)<t0,或者t(Tm+2a)>t0
    且t(Tm+4a)<t0;

    (vi)如t(T)=t0,则此时的T(t)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最低要求
    粘度η0和压裂施工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0);

    如t(Tm)>t0且t(Tm+2a)<t0,则(Tm+a)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最
    低要求粘度η0和压裂施工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0);

    如t(Tm+2a)>t0且t(Tm+4a)<t0则(Tm+3a)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足
    最低要求粘度η0和压裂施工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0)。

    以二分搜索法搜索Tmax(η0,t0)为例(图1),其具体步骤包括:

    ①设置数值搜索初始步长,如32℃或者24℃;设置数值搜索的精度,如1℃或者0.5
    ℃;下面是以数值搜索初始步长32℃和数值搜索精度0.5℃作为示例;

    ②量取配制的交联冻胶50mL,加入MARS-Ⅲ高温高压旋转流变仪中,以32℃为步长
    递减在(Tmax-32×n)℃下对样品进行加热(n为任意选择的大于0的整数),同时以170s-1的剪
    切速率对样品进行持续剪切,并测试表观粘度,待表观粘度降至η0时所指示的时间与升高
    至该温度时间的差值为压裂液在该温度下能够达到最低要求粘度值的稳定时间,记为t
    (T)。当t(T)≥t0时停止测试,此时温度记为T(t)。如t(T)=t0,则执行步骤⑧;如t(T)>t0,令
    T(t)=T1。

    ③设T1=T(t),按②中的方法测定(T1+16)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要
    求粘度η0的稳定时间,如果(T1+16)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T1+16)并执行步骤⑧;如t
    (T)>t0,令T(t)=(T1+16)。

    ④设T2=T(t),按②中的方法测定(T2+8)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要
    求粘度η0的稳定时间,如果(T2+8)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T2+8)并执行步骤⑧;如t(T)>
    t0,令T(t)=(T2+8)。

    ⑤设T3=T(t),按②中的方法测定(T3+4)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要
    求粘度η0的稳定时间,如果(T3+4)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T3+4)并执行步骤⑧;如t(T)>
    t0,令T(t)=(T3+4)。

    ⑥设T4=T(t),按②中的方法测定(T4+2)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要
    求粘度η0的稳定时间,如果(T4+2)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T4+2)并执行步骤⑧;如t(T)>
    t0,令T(t)=(T4+2)。

    ⑦设T5=T(t),按②中的方法测定(T5+1)℃下压裂液在该温度下能够达到最低要
    求粘度η0的稳定时间,如果(T5+1)℃下的t(T)=t0,令T(t)=(T5+1)并执行步骤⑧;如t(T)>
    t0,令T(t)=(T5+1.5);如t(T)<t0,令T(t)=(T5+0.5)。

    ⑧此时的T(t)为符合数值搜索精度的压裂液能够满足最低要求粘度η0和压裂施
    工时间t0的最高适用温度,记为Tmax,压裂液(η0,t0)。

    (4)以与步骤(3)相同的方法确定加入一定浓度的温度稳定剂后的压裂液体系的
    Tmax,压裂液+温度稳定剂(η0,t0)。

    (5)计算温度稳定剂对压裂液体系适用温度的提高值ΔTmax(η0,t0);按下式计算适
    用温度提高值ΔTmax(η0,t0):

    ΔTmax(η0,t0)=Tmax,压裂液+温度稳定剂(η0,t0)-Tmax,压裂液(η0,t0)

    式中:

    ΔTmax(η0,t0):适用温度提高值,℃。

    Tmax,压裂液(η0,t0):未加入温度稳定剂时的最高适用温度,℃;

    Tmax,压裂液+温度稳定剂(η0,t0)):加入温度稳定剂后的最高适用温度,℃。

    (6)当ΔTmax(η0,t0)≥8℃,认为温度稳定剂的效果很好,适于压裂操作;当ΔTmax
    (η0,t0)<8℃,认为温度稳定剂的效果不好,不适于压裂操作。

    附图说明

    图1为二分搜索法确定压裂液Tmax,压裂液(η0,t0)示意图;

    图2为0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的粘温曲线;

    图3为116℃下,0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的粘时-粘温曲线;

    图4为温度稳定剂S-1浓度对压裂液适用温度提高值ΔT的影响。

    实施例

    下文通过实施例具体阐述本发明的压裂液温度稳定剂评价方法。

    为了进一步说明本发明评价方法的可行性和具体参数的确定方法,利用0.45%
    HPG(羟丙基瓜尔胶,获自东营市信德化工有限责任公司)、0.2%NaOH、0.2%TB-1(有机硼交
    联剂,获自胜利油田采油工艺研究院)配制压裂液体系,并设定压裂施工时间t0=120min、
    压裂液最低要求粘度η0=50mPa.s,Tmax(η0,t0)数值搜索初始步长为24℃,数值搜索精度为
    0.5℃,按照设计的评价方法分析了温度稳定剂S-1的效果。

    图2是0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的粘温曲线,按照Tmax的确定
    方法可以从图2中得出,此种压裂液的Tmax为164.7℃。

    在确定压裂液体系的Tmax后,按照本发明的评价方法,实验依次测定了140℃、116
    ℃、92℃、104℃、110℃、113℃和112℃下压裂液的粘温-粘时曲线。以116℃下压裂液的粘
    温-粘时曲线为例(图3),从升高到目标温度的时间和压裂液粘度降低到50mpa·s时的时间
    差值Δt可以计算出压裂液在T=116℃时能够达到最低要求粘度值的稳定时间t(T=116
    ℃)为98min。在所测定的温度下压裂液达到最低要求粘度值的稳定时间t(T)的实验结果如
    表2所示。从表2中可以看出,当以24℃为步长将温度降低至92℃时,压裂液体系的稳定时间
    t(T=92℃)>120min,这说明该压裂液的Tmax(η0,t0)在92℃和116℃之间。根据二分搜索法,
    分别以12℃、6℃、3℃、1℃为步长继续搜索Tmax(η0,t0),当温度为113℃和112℃时该压裂液
    的的稳定时间t(T)分别为50min和124min,因此,该压裂液的适用温度Tmax(η0,t0)在112℃和
    113℃之间,按照搜索精度0.5℃的要求,则0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的
    适用温度Tmax(η0,t0)为112.5℃。

    表2 0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的Tmax、t(T)和Tmax(η0,t0)



    含有不同浓度温度稳定剂S-1的0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的
    Tmax(η0,t0)如表3所示。

    表3温度稳定剂S-1浓度对0.45%HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系耐温性能
    的影响


    根据适用温度提高值的定义式可以计算加入温度稳定剂后压裂液适用温度提高
    值ΔTmax(η0,t0),结果示于图4中。

    从图4中可以看出,加入0.1%~0.8%的温度稳定剂S-1可以使得0.45%HPG+
    0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的适用温度提高4.5~10℃。其中0.3%的S-1使得0.45%
    HPG+0.2%NaOH+0.2%TB-1压裂液体系的适用温度提高8℃,因此适合做该压裂液体系的温
    度稳定剂。

    关于本文
    本文标题:一种评价压裂液温度稳定剂的方法.pdf
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