利用过孔板突破压力评价颗粒调剖剂强度的方法与流程

本发明涉及油井钻采技术领域所用的一种调剖剂评价的方法，具体地说是一种利用过孔板突破压力评价颗粒调剖剂强度的方法。

背景技术：

目前常用的颗粒调剖剂强度表征方法主要有挤压法、断裂应力法、孔板突破压力法。

(1)采用挤压法对颗粒调剖剂的强度进行表征：具体方法为将吸水后的调剖剂试样，经过筛网过滤后，用力挤压后评价其是否发生变形或破碎，以及变形后能否恢复原状，以此来表征颗粒调剖剂的强度。此方法为单颗粒测量、对颗粒大小形状均无具体要求、平直观感觉判断强度、主观因素多。

(2)用断裂应力来表征凝胶颗粒调剖剂的强度：具体方法为采用流变仪在规定温度条件下测试凝胶颗粒黏弹体的强度，主要测试参数为吸水膨胀后凝胶的弹性模量、屈服应力和断裂应力。凝胶颗粒吸水膨胀后仍为强凝胶黏弹体，具有常规凝胶的黏弹性特征，其强度可用凝胶的黏弹性来表征。此方法能够定量反应颗粒拉伸性，缺点是与颗粒在地层中运移力学行为不符。

(3)采用抗压强度来表征颗粒调剖剂强度：运用预交联体膨颗粒调剖剂抗压强度测定仪测定调剖剂的强度。不同的预交联体膨颗粒调剖剂其抗压强度明显不同，说明抗压强度能够反映预交联体膨颗粒调剖剂内部的分子间作用力及胶结强度，该参数能够作为评价预交联体膨颗粒调剖剂的一个重要指标。抗压强度测定方法如下：

①称取5g预交联体膨颗粒调剖剂样品，放入250ml具塞量筒中，然后加入200ml水，盖上塞子放置24h。②将膨胀后的颗粒调剖剂放入颗粒参数测定仪中，安装ф0.3mm孔板调整装置使其密封。③用高压手动计量泵慢慢给装置加压，并注意观察装置下面孔板的流出状态。当装置中的颗粒调剖剂从孔板中压出时，记录此时给装置所加的压力p，即抗压强度。

通过调研可知颗粒在地层中运移过程中发生挤压、剪切、变形等力学行为，因此选择孔板突破压力法表征颗粒强度更贴近实际情况。企业标准通常用孔板突破压力法描述测量颗粒形变过程，但此方法还存在一些不足：评价方法中20ml/min的挤压速度采用手摇泵的方式、方法中只规定了采用0.3mm的孔板测量，未规定颗粒大小、数据读取值采用颗粒刚突破孔板的瞬时压力值。

采用单一孔径的孔板测量抗压强度，该方法易发生颗粒堆积堵塞而损坏仪器；评价方法中采用手摇泵的注入方式，无法恒定挤压速度；同时数据取值采用颗粒刚突破孔板的瞬时压力值，无法避免人为造成的主观误差。因此为模拟颗粒调剖剂在地层运移过程中发生挤压、剪切、变形等力学行为，真实反映不同粒径颗粒的抗压性能，需要优化利用过孔板突破压力评价颗粒调剖剂强度的方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题，本发明提供一种利用过孔板突破压力评价颗粒调剖剂强度的方法。本发明避免了采用单一孔径的孔板测量抗压强度对实验装置的损坏，降低了人为造成的主观误差，实现了不同粒径条件下颗粒调剖剂强度的准确测量。

本发明的技术方案：

(1)初步筛选不少于5种颗粒调剖剂产品；

(2)量取颗粒调剖剂样品500ml放入具塞量筒中、然后加入2000ml水、盖上塞子在保温箱45摄氏度条件下分别放置24h、120h、30d待测定；

(2)分别取膨胀24h、120h、30d待测定颗粒50ml放入颗粒参数测定仪中，选择孔眼直径分别为0.1mm和0.3mm的孔板，然后安装孔板调整装置使其密封；

(3)用自动恒速恒压泵以10ml/min、20ml/min注入速度给装置加压，并注意观察装置下面孔板的流出状态，同时采用外接压力传感器记录系统，自动连续记录压力并绘制曲线；

(4)数据处理：对测量获得的压力曲线进行处理，读取孔板突破压力曲线平稳段的平均值作为孔板突破压力。

上述方案中的大于80目的颗粒选用φ0.1mm孔板，20-60目颗粒选用φ0.3mm孔板。

本发明具有如下有益效果：本发明中采用了不同孔眼直径的孔板测量颗粒调剖剂的过孔眼突破压力，给出了孔板孔眼直径与调剖剂粒径的匹配关系；利用恒速恒压泵代替手摇泵，实现了注入速度的恒定；数据处理过程中，采用孔板突破压力曲线平稳段的平均值作为孔板突破压力，避免了人为造成的主观误差。

附图说明：

图1是hl-1(20-40目)φ0.3mm过孔压力曲线图；

图2是乳化2#(20-40目)φ0.3mm过孔压力曲线图；

图3是注入速度10ml/min通过0.3mm孔板时突破压力与放置时间曲线图；

图4是注入速度20ml/l通过0.3mm孔板时突破压力与放置时间曲线图；

图5是注入速度10ml/min通过0.1mm孔板时突破压力与放置时间曲线图；

图6是注入速度20ml/l通过0.1mm孔板时突破压力与放置时间曲线图；

图7是qc5050(颗粒粒径80-120目通过φ0.1mm孔板压力曲线图；

图8是qc5050(颗粒粒径80-120目)通过φ0.3mm孔板压力曲线图；

图9是qc5050(颗粒粒径20-40目)通过φ0.1mm孔板压力曲线图；

图10是qc5050(颗粒粒径20-40目)通过φ0.3mm孔板压力曲线图。

具体实施方式：

下面结合实验对本发明作进一步说明：以下就本发明中、高渗储层开发中后期高含水阶段油层堵水调剖提高采收率领域的颗粒型调剖剂强度评价新方法实施过程详细说明如下：

本实验方法中参数的确定：

1、过孔突破压力的取值：

如图1和图2可知：读取过孔板突破压力曲线平稳段的平均值为过孔板突破压力。连续采集数据生成的过孔突破压力曲线可以直观反应颗粒挤压破碎过程中强度变化，避免了过孔突破压力瞬时读取法人为造成的主观误差。

2、确定泵入速度：

由实验测定结果(如图3-6所示)分析可知：泵入速度10ml/min和20ml/min时各种样品的过孔板突破压力大小顺序保持不变，仅是随着泵入速度增大过孔板突破压力略有增加。因此结合企业标准确定泵入速度为20ml/min。为了避免手摇泵产生的误差，采用自动计量泵进行驱替。

3、不同颗粒粒径所对应的孔板：

通过实验可知：(1)大孔径颗粒通过小孔板容易发生堆积堵塞，产生超过仪器能够承载的极限压力，进而损坏仪器(见图7-10)、小颗粒通过大孔板不能真实反映颗粒性能(见图3-6)。(2)大于80目的颗粒选用φ0.1mm孔板、20-60目颗粒选用φ0.3mm孔板。采用此种配比方式，避免了大孔径颗粒通过小孔板时发生的堆积堵塞，同时又能保证颗粒调剖剂强度测量的准确性。

实验测定采用耐碱颗粒调剖剂样品，量取该样品500ml放入具塞量筒中，并加入2000ml水在保温箱45摄氏度条件下分别放置24h、120h、30d。选择φ0.1mm、φ0.3mm的孔板安装至测试仪，利用自动恒速恒压泵以10ml/min、20ml/min的注入速度给装置加压，观察装置下面孔板的流出状态、同时采用外接压力传感器记录系统，自动连续记录压力并绘制曲线。本发明所提出的新方法最终实现了不同粒径颗粒调剖剂强度的精确测量。

表1颗粒调剖剂通过孔板时的突破压力测定结果

利用优化后的过孔突破压力取值方法，自动连续记录压力并绘制曲线；读取过孔板突破压力曲线平稳段的平均值为过孔板突破压力。连续采集数据生成的过孔突破压力曲线可以直观反应颗粒挤压破碎过程中强度变化。避免了过孔突破压力瞬时读取法人为造成的主观误差。实现了不同粒径条件下颗粒调剖剂强度的准确测量。

为了验证颗粒调剖剂强度测定方法的可重复性，针对样品qc5050(80目)和hl-1(20-40目)各开展了5次平行实验(5次实验由不同人员操作)，实验结果如表2所示。由表2可以看出本方法测定颗粒调剖剂强度平均相对误差小于4.56％。

表2调剖剂强度平行实验测量值

本实验优化了颗粒调剖剂强度的实验步骤，其优势在于避免了过孔突破压力瞬时读取法人为造成的主观误差，采用自动计量泵进行驱替避免了利用手摇泵所产生的误差。

颗粒调剖剂强度测定方法总结：

通过实验确定了孔板突破压力测定方法的实验参数，进而改进了颗粒调剖剂强度测定方法(如表3所示)。本实验不仅测试了24h还测试了120h、30d(终膨)，使测定时间范围更广泛，更具有代表性。

表3颗粒调剖剂强度测定方法对比

本次研究qc5050、调剖剂hl-1、调剖剂乳化2#样品，利用优化后的过孔突破压力取值方法，连续采集数据生成的过孔突破压力曲线可以直观反应颗粒挤压破碎过程中强度变化，避免了过孔突破压力瞬时读取法人为造成的主观误差，同时避免手摇泵误差确定采用自动计量泵进行驱替。能够更为准确的表征颗粒调剖剂强度，为优选强碱三元复合驱凝胶型调剖剂配方提供了理论依据。