[发明专利]一种粘弹性流体携砂能力的快速表征方法

说明书

本发明提供了一种粘弹性流体携砂能力的快速表征方法。该方法包括配制粘弹性流体溶液，测量获得粘弹性流体溶液的应力曲线；根据应力曲线获得不同浓度的粘弹性流体溶液在不同频率下的粘性模量曲线和弹性模量曲线；根据粘性模量曲线和弹性模量曲线的交点X值和1Hz频率下对应的弹性模量G’值来表粘弹性流体的携砂能力；其中，交点X值越小或1Hz频率下对应的弹性模量G’值越大，携砂能力越强。该方法能够简化实验，降低工作量，实用性广泛，可快速且全面的评价不同类型粘弹性流体的携砂性能，具有较强的实用性和准确性；能够揭示粘弹性流体携砂能力的主要机理和粘弹贡献值。

技术领域

本发明属于压裂液评价技术领域，涉及一种粘弹性流体携砂能力的快速表征方法。

背景技术

页岩油气等非常规油气是目前世界上最重要的能源资源之一；对于非常规油气藏的开采，需要用压裂液进行携砂造缝。目前主要通过静态和动态携砂实验进行室内压裂液的携砂性能研究：(1)使用量筒等设备进行静态携砂实验，主要包括单颗粒、多颗粒及一定砂浓度沉降试验，但是不能完全代表压裂液的携砂能力，受影响因素较多，不能模拟储层及裂缝的真实情况；(2)使用大型缝隙流动装置进行动态携砂实验，该实验步骤复杂、持续时间长，重复性不好，且需要的压裂液与支撑剂的量较多，成本高。最终，需要将动、静态携砂实验相结合才能验证压裂液的携砂性能好坏，测试过程过于繁琐，耗材使用量较大。

常规滑溜水的基液粘度为1至7mPa.s，可以降低压裂液泵送过程中70％～80％的摩阻损失，但是其携砂能力较差；通过增加泵速形成紊流状态可提高滑溜水的携砂能力，但会增加摩阻损失；而线性胶压裂液虽然粘度高、携砂能力好，但是固相残渣伤害高，且成本高。变粘滑溜水作为一种新型的滑溜水压裂液，即综合了常规滑溜水和线性胶压裂液的优点，又克服了两者的缺点：具有与线性胶压裂液相同的支撑剂携砂性能，同时具有良好的减阻效果，在现场施工过程中，注入压力低，摩阻损失小。但是目前，仍然缺乏针对变粘滑溜水这种粘弹性流体携砂性能的快速表征方法。

目前，一些现有技术报道中提到了关于流变性对携砂能力的影响，其通过测试粘弹模量的方法来表征携砂机理，例如：张昀等通过流变性能，来探究一种低分子聚合物压裂液的携砂性能，探讨了弹性模量、粘性模量与频率变化曲线，进而揭示其携砂能力；刘通义等通过粘、弹性模量的交点及弹性模量的大小G’来表征一种滑溜水压裂液的携砂能力；但是这些现有报道都是在大量流变性及携砂实验基础上得到的，工作量巨大，并且不清楚具体多少粘弹模量能够携砂，即缺少一个是否能够携砂的粘弹模量大小的标准，以减少工作量。

发明内容

基于现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种粘弹性流体携砂能力的快速表征方法。

本发明的目的通过以下技术手段得以实现：

一方面，本发明提供一种粘弹性流体携砂能力的快速表征方法，其包括以下步骤：

配制粘弹性流体溶液，测量获得粘弹性流体溶液的应力曲线；

根据应力曲线获得不同浓度的粘弹性流体溶液在不同频率下的粘性模量曲线和弹性模量曲线；

根据粘性模量曲线和弹性模量曲线的交点X值和1Hz频率下对应的弹性模量G’值来表粘弹性流体的携砂能力；

其中，交点X值越小或1Hz频率下对应的弹性模量G’值越大，携砂能力越强。

发明人通过大量实验创造性的发现，粘性模量和弹性模量的交点X值与1Hz频率下对应的弹性模量G’值能够作为判定粘弹性流体携砂能力关键指标，且具有判断准确性，能够简化实验，降低工作量。交点X值为交点对应的横坐标的频率值。

上述的表征方法中，优选地，当X≤0.01Hz或G’≥2.5Pa时，表明粘弹性流体具有高携砂能力；当0.01Hz＜X＜0.1Hz或0.25Pa＜G’＜2.5Pa时，表明粘弹性流体具有勉强携砂能力；当X≥0.1Hz或G’≤0.25Pa时，表明粘弹性流体不具备携砂能力。