提高壓裂支撐劑濁度實驗數據準確性的方法探討

張貴玲

中國石化勝利油田分公司石油工程技術研究院（山東 東營 257000）

壓裂是油田增產的一項重要措施，其最終目標是在地層中形成一條高導流能力的人工支撐裂縫[1]，使低滲透儲層獲得較高的產能，而支撐人工裂縫的物質是壓裂支撐劑。濁度檢測是壓裂支撐劑一項重要的檢測指標，也是判定支撐劑是否合格的關鍵指標。目前按照標準SY/T 5108—2014《水力壓裂和礫石充填作業用支撐劑性能測試方法》[2]進行檢測，如果壓裂支撐劑濁度大于標準值，說明支撐劑中所含的粉塵、雜質含量較高[3]，則會傷害儲層，降低儲層滲透率和裂縫的導流能力，尤其對于低滲透和致密氣層傷害更加嚴重。

濁度檢測過程復雜、步驟繁瑣，干擾因素較多，容易影響檢測結果的準確性[4]。濁度檢測流程見圖1。除此之外，濁度檢測結果的準確性還會受到儀器、人員的影響。

圖1 濁度實驗流程圖

通過對濁度檢測流程圖進行分析，找出了影響結果的3個因素，并對其進行改進，對提高檢測結果準確性、更好地保證油田用料的質量具有重要意義。

1 濁度檢測影響因素分析

從濁度檢測流程圖可以看出，分樣、水平搖動、檢測時間都對檢測結果有一定的影響，找到相應的解決措施，保證樣品檢測數據的準確性。

1.1 樣品的均勻性對濁度的影響

選取了6份支撐劑樣品，并對其編號，發現樣品通過16槽分樣器分樣，分樣次數不同所測得實驗數據相差過大，數據見表1。

表1 使用16槽分樣器篩選樣品測量的濁度數據

從表1中數據可以看到，樣品均勻性對數據的影響還是比較大的。6#樣品相對誤差大于標準值5%[2]，檢測數據不可用，需要實驗人員重新進行檢測，樣品重檢率為15%。為此結合自身檢測經驗，經過與生產廠家多次溝通交流，加工設計了一種40槽分樣器（圖2）。

圖2 40槽分樣器

通過40槽分樣器，分樣更加均勻，所測得數據平行性好。通過該分樣器分樣后，再次對6組樣品進行濁度檢測，結果見表2。

表2 使用40槽分樣器篩選樣品測量的濁度數據

從表2數據可以看到，40槽分樣器的數據平行性更好，分樣3次可以保證樣品的均勻性，檢測數據準確性達到100%。因此決定使用40槽分樣器分樣3次以保證樣品的均勻性。

1.2 人員搖動力度對檢測結果的影響

通過40槽分樣器篩選了6份支撐劑樣品，由男女2名檢測員分別進行濁度實驗，數據結果見表3。

表3 不同檢測人員濁度數據表

通過實驗數據發現，兩人的實驗數據均值存在差異。通過計算相對偏差發現：1#、3#樣品相對偏差大于5%。因此可以確認人員操作誤差對檢測結果準確性的影響較大。為此引進了振蕩器來替代檢測人員進行搖動，這樣可以避免人員操作誤差。

振蕩器[5]的使用可以避免人工搖動所產生的數據誤差，并且同時可以檢測多個樣品。但是在實際應用中，由于時間不易控制，容易影響數據的準確性。實驗人員對一組樣品浸泡時間進行了濁度變化分析，如圖3所示。

圖3 不同浸泡時間下的濁度變化

從圖3可以看出：液體搖動前靜止時間＞30 min時，隨著時間的延長，濁度數據會變大。液體搖動后等待時間＞5 min時，隨著時間的延長，濁度數據則會降低。可見時間對數據的影響比較大，為此對儀器進行了改進。

改進后的振蕩器可以根據不同的實驗需要進行時間設置，可以應用于不同的檢測項目，編制的電腦程序如圖4所示。

圖4 編制的程序界面

使用改進后的振蕩器，對上述的6組樣品進行了濁度檢測，結果見表4。通過對表4中的數據進行分析發現，智能控制方式所測得實驗數據重復性較好，測量3次其實驗數據都滿足檢測要求。通過對100組樣品統計分析，使用改進后的振蕩器，其檢測數據準確性由原來的85%提升到95%。

2 結論

1）通過對濁度檢測結果影響因素分析發現，人員搖動力度對檢測結果影響最大，改進后的振蕩器使得檢測項目自動化程度提高，避免了人工操作所帶來的誤差，檢測數據的準確性提高到95%。分樣器的改進加工提高了檢測數據重復性，減少了樣品分樣次數，降低了勞動強度，縮短了檢測時間。

表4 智能控制振動器下所測得的濁度數據

2）濁度檢測結果準確性的提高，有效地促進了壓裂支撐劑的檢測和質量監督，為油田用料提供了質量保證。同時也減少了檢測單位與生產廠家和使用單位之間的矛盾爭議，激勵生產單位改進工藝，開展研發，提高產品質量。

參考文獻：

[1]張 琪.采油工程原理與設計[M].東營:石油大學出版社,2000.

[2]國家能源局.水力壓裂和礫石充填作業用支撐劑性能測試方法:SY/T 5108—2014[S].北京:石油工業出版社,2015.

[3]關淑霞,范洪富,吳 松,等.聚丙烯酰胺質量濃度的測定-濁度法[J].大慶石油學院學報,2007,31(2):106-109.

[4]潘文啟,姚 亮,楊紅英,等.壓裂支撐劑檢驗質控探討[J].石油工業技術監督,2014,30(8)：54-56.

[5]潘文啟,胡科先.姚 亮.腕式振蕩儀在壓裂支撐劑濁度測試中的應用[J].石油工業技術監督,2015,31(8):32-33.