一种测试压裂支撑剂致密度的方法与流程

本发明属于质量检测和质量控制领域，涉及一种测试压裂支撑剂致密度的方法。

背景技术：

1、近年来，为了尽快实现“碳达峰、碳中和”目标，亟需加大油气开发力度。同时，随着页岩气革命的到来，提高油气产量成为各国技术领域突破的焦点。为了实现这一目标，以水力压裂法开采非常规页岩油气，能够有效提高油气井产量。压裂支撑剂是水力压裂法通常采用的关键施工材料，压裂支撑剂的质量是决定水力压裂法有效实施的关键因素。在各指标中，致密度是决定压裂支撑剂力学性能的决定性指标，其数学表达式如下：

2、致密度＝相对密度＝视密度/理论密度＝1-吸水率。

3、通常，致密度越大力学性能越高；反之，亦然。

4、目前，美国石油学会的《水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》(api19c-2018)、国际标准化组织的《石油和天然气工业完井液和材料第2部分：水力压裂和砾石充填作业用支撑剂性能测试方法》(iso 13503-2:2006(e))、中国石油天然气行业的《水力压裂和砾石填充作业用支撑剂性能测试方法》(sy/t 5108-2014)、中国石油天然气集团有限公司的企业标准《压裂支撑剂性能指标及评价测试方法》(q/sy 17025-2019)中，仅规定需要测定压裂支撑剂的视密度。因为视密度和理论密度易受压裂支撑剂组成影响，且压裂支撑剂组成各异，造成视密度相互之间缺乏比较的意义和价值。采用致密度评价压裂支撑剂的致密性，即相对密度，可以有效避免因压裂支撑剂组成各异造成的问题，该评价方法具有更高的可比性和科学意义。然而，致密性的定义涉及压裂支撑剂理论密度，因理论密度需要预先确定压裂支撑剂的组分，造成实际检测步骤繁琐，甚至因成分难以确定造成理论密度无法确定的问题。因此，根据上述公式开发一种不采用压裂支撑剂理论密度，且步骤少、方法简单可行、结果可靠的检测方法，来评价压裂支撑剂致密度是十分必要的。

技术实现思路

1、针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种测试压裂支撑剂致密度的方法，从而有效解决压裂支撑剂致密度无法评价的问题。

2、本发明是通过以下技术方案来实现：

3、一种测试压裂支撑剂致密度的方法，包括以下步骤：

4、s1：获取所述压裂支撑剂的吸水前重量；

5、s2：将所述压裂支撑剂在水中浸泡处理，直至所述压裂支撑剂完全吸收水分；具体为：

6、s201：将待浸泡的压裂支撑剂平铺处理，缓慢加入水分，直至所述压裂支撑剂被完全浸没在水中；

7、s202：静置处理，直至所述压裂支撑剂完全吸收水分；

8、s3：去除所述步骤s2中完全吸收水分的压裂支撑剂表面的水分，并获取所述压裂支撑剂的吸水后重量；

9、所述去除压裂支撑剂表面水分的具体过程为：采用无纺布包裹所述吸收水分的压裂支撑剂，过滤水分，并采用滤纸包裹所述无纺布，直至吸干样品表面的水分；

10、s4：根据所述步骤s1中的吸水前重量以及所述步骤s3中的吸水后重量计算所述压裂支撑剂的吸水率；

11、s5：根据所述吸水率获取所述压裂支撑剂的致密度。

12、优选的，所述压裂支撑剂包括石英砂压裂支撑剂和陶粒压裂支撑剂。

13、优选的，步骤s1中获取所述吸水前重量之前，对所述压裂支撑剂进行恒重处理。

14、优选的，所述恒重处理的过程具体为对所述压裂支撑剂进行干燥处理，直至质量恒定。

15、优选的，所述无纺布的材质为丙纶，孔径为0.180～0.250mm。

16、优选的，所述吸水率获取的具体过程为：

17、

18、式中，m1为所述压裂支撑剂的吸水前重量，m2为所述压裂支撑剂的吸水后重量。

19、优选的，所述致密度获取的具体过程为：

20、致密度＝1-吸水率。

21、优选的，所述压裂支撑剂的吸水前重量以及所述吸水后重量均为3～5次的平均值。

22、与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

23、一种测试压裂支撑剂致密度的方法，通过测试压裂支撑剂吸水前后的质量，获得压裂支撑剂的吸水率，通过吸水率快速获得待测试压裂支撑剂的致密度。利用压裂支撑剂吸水率对应的致密度实现了评价其使用性能的目标，采用缓慢加入水分的方法实现压裂支撑剂的吸水过程，有效避免了压裂支撑剂漂浮在水膜之上，无法充分浸润吸水的现象，提高了压裂支撑剂吸水的效率。采用无纺布进行压裂支撑剂表面水分的去除，可有效去除压裂支撑剂表面的水分，有效提高方法的准确度以及精密度。该方法简单、可靠、经济，检测结果稳定性、重复性、再现性高。

24、进一步的，恒重处理可有效提高方法的准确性、重复性与再现性。

25、进一步的，无纺布的材质为丙纶，孔径为0.180～0.250mm，可以有效提高方法的准确度与精密度。

26、进一步的，压裂支撑剂的吸水前重量以及吸水后重量均为3～5次的平均值，可以有效提高方法的准确性。

技术特征：

1.一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，所述压裂支撑剂包括石英砂压裂支撑剂和陶粒压裂支撑剂。

3.根据权利要求1所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，步骤s1中获取所述吸水前重量之前，对所述压裂支撑剂进行恒重处理。

4.根据权利要求3所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，所述恒重处理的过程具体为对所述压裂支撑剂进行干燥处理，直至质量恒定。

5.根据权利要求1所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，所述无纺布的材质为丙纶，孔径为0.180～0.250mm。

6.根据权利要求1所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，所述吸水率获取的具体过程为：

7.根据权利要求1所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，所述致密度获取的具体过程为：

8.根据权利要求1所述的一种测试压裂支撑剂致密度的方法，其特征在于，所述压裂支撑剂的吸水前重量以及所述吸水后重量均为3～5次的平均值。

技术总结
本发明公开一种测试压裂支撑剂致密度的方法，包括以下步骤：获取压裂支撑剂的吸水前重量；将压裂支撑剂在水中浸泡处理，直至压裂支撑剂完全吸收水分；去除完全吸收水分压裂支撑剂表面的水分，获取压裂支撑剂的吸水后重量；根据吸水前重量以及吸水后重量计算获取所述压裂支撑剂的吸水率；根据吸水率获取压裂支撑剂的致密度。该方法通过测试压裂支撑剂吸水前后的质量，获得压裂支撑剂的吸水率，通过吸水率快速获得待测试压裂支撑剂的致密度。利用压裂支撑剂吸水率对应的致密度实现了评价其使用性能的目标，该方法简单、可靠、经济，检测结果稳定性、重复性、再现性高。

技术研发人员：蔡克,宋恩鹏,靳权,樊治海,刘钊,赵冰,陈奋华,薛凯
受保护的技术使用者：中国石油天然气集团有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15