GRF-C02清洁泡沫压裂液流变特性实验研究.pdf

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1、2014年3月西安石油大学学报(自然科学版)Mar．20l4第29卷第2期JournalofXianShiyouUniversity(NaturalScienceEdition)Vo1．29No．2文章编号：1673-064X(2014)02-0084-05GRF—CO2清洁泡沫压裂液流变特性实验研究罗向荣，王树众，孙晓，任晓娟。(1．西安交通大学动力工程多相流国家重点实验室，陕西西安710049；2．陕西延长石油(集团)有限责任公司研究院，陕西西安710075；3．西安石油大学石油工程学院，陕西西安710065)摘要：基于管式流变仪原理，

2、使用大型高温高压泡沫压裂液实验系统，对GRF体系的CO清洁泡沫压裂液流变特性进行了详细的实验研究，研究了其流变特性受温度、泡沫质量、剪切速率和压力影响的规律，得出了压裂液流变参数的计算关联式，GRF—CO清洁泡沫压裂液流变指数、流变系数的计算关联式平均误差均小于10％，能够满足实际工程需要。关键词：GRF—CO清洁泡沫压裂液；流变特性；剪切速率；泡沫质量中图分类号：TE357．3文献标识码：A无聚合物黏弹性表面活性剂压裂液，也被称为流变性能测试采用高参数泡沫压裂液测试系统清洁压裂液，具有无残渣、低伤害和低黏高弹的优(如图1所示)，此测试系统

3、由液态二氧化碳制冷系点，现场配制简单，无需交联剂、破胶剂和其他化学统、电加热系统、水平流变测试段3部分组成。进行添加剂。近几年来，国外的Schlumberger、BJ等公司流变实验时，先将CO气瓶内的高压气体经制冷系将黏弹性表面活性剂压裂液与CO：泡沫压裂技术统转变成过冷液态，之后通过2台柱塞泵分别将液相结合，成功应用于低渗透及低压砂岩油气藏的压态CO和GRF清洁压裂液增压到实验压力，并在三裂改造，取得了非常显著的增产效果，受到极大关通处混合，为确保二者能够混合得更加均匀充分，在注¨J。目前，国外对于清洁泡沫压裂液的研究仅三通处安装了滤网。

4、混合均匀后经电加热系统升温限于为数不多的几次现场试验，而国内对于清洁压并达到实验所需温度后，进入水平流变特性实验测裂液与CO泡沫压裂液工艺相结合用于低渗透油试段。水平流变实验段由内径分别为4mm和8气藏开采的技术更是未见报道，研究清洁泡沫压裂mm的2段不锈钢管组成，以适应不同剪切速率下液流变特性，对于选择合理的压裂参数、有效实施压管内压降的测量。它们分别由单独的阀门进行控裂工艺具有重要意义。制，钢管外表面覆盖有保温材料，以确保实验段中的流体温度在每一工况下尽量均匀和恒定。特定长度1实验系统及原理(1m)上的摩擦压降通过差压变送器与IMP数据

5、采集系统进行实时显示和采集，结合对应流量算出压1．1实验系统裂液在一定工况下的有效黏度以及流变参数，泡沫本实验采用的GRF—CO压裂液配方为：1．0％压裂液流变参数计算遵循幂律模型。KC1+0．6％GRF-1+0．35％GRF一2+1．0％YC—QP-1+1．2实验原理水。其中，GRF一1为稠化剂，属水溶性疏水缔合聚合通常用于测量非牛顿型流体流变特性的仪器主物；GRF一2为流变助剂，由多种表面活性剂组成；要包括细管式流变仪、锥板式黏度计、旋转圆筒式黏YC—QP一1为添加剂。收稿日期：2013-07—13作者简介：罗向荣(1986．)，男，博

6、士，主要从事低渗油气藏压裂增产方面的研究。E-mail：lxr0402@126．com罗向荣等：GRF—CO清洁泡沫压裂液流变特性实验研究一85—1．C02气瓶；2．高压针阀；3．C02减压阀；4．靶式流量计；5．冷却水槽；6．制冷机；7．高压储气罐；8．液态C02柱塞泵；9．电接点压力表；10．安全阀；11．止回阀；12．三通管；13．溶液池；14．齿轮泵；15压裂液柱塞泵；16．紫铜电极；17．调压器；18．电流变压器；19．保温材料；20．压力表；21热电偶．；22．高压阀门；23．差压变送器；24．螺旋输送机；25．陶粒支撑剂存储罐

7、图1泡沫压裂液实验系统流程图Fig．1Flowdiagramoffoamflracturingfluidexperimentsystem度计及控制应力流变仪等，其各自具有不同的特点。根据罗宾诺维奇一莫纳方程，管壁剪切应力可细管式流变仪适用的剪切速率范围较广，特别适用表示为：于高剪切速率范围，并且能在升温或升压的同时进一厶，f8，行测量。因此实验系统中采用了细管式流变仪的原＼，理，通过测量水平管内流体的压降和流量来获得剪式中：为流变系数；为流变指数。切应力与剪切速率之间的关系，以此确定流体流变经过推导可以得出幂律流体有如下关系式：特性。n=n

8、；(6)由幂律流体本构方程和管式流变仪基本公式，一r±三n，7、可以得到：“4n。lg=lg[()“]+nlg()。(1)2GRF—co2清洁泡沫压裂液流变式中：n为流动指数；k