文档介绍：剪切敏感性硼酸压裂液 1 摘要在最近的四十年,硼酸交联压裂液已经被用于石油与天然气工业。这些液体由三部分组成(聚合物,交联剂,PH缓冲剂),他被认为是一种相对简单的去优化多种油井产量的方法。该流体的独特的特征之一是交联粘度恢复和还原高剪切性的能力。根据 SPE 134266 中实验室测试数据显示,可以确定硼酸压裂液可以为过度暴露的高剪切性流体进行恢复,造成在近井地带粘度有限。利用实验室流动回路模拟一个经验剪切环境,在加载到高温高压之前,将各种硼酸交联压裂液裸露在较大范围的剪切条件下。除了粘度和时间剖面之外,在复原期间,对每种压裂液早期粘度的变化进行量化效果的分析。本文定义了临界剪切速率以及对硼酸压裂液早期粘度产生不利影响的暴露时间。同时,试验结果表明,在剪切条件下可以通过调整聚合物的浓度,硼酸盐交联剂或者 PH值来调整压裂液粘度恢复的时间。本文提供的技术与指南可以用来确认在有害的井壁剪切条件下将导致过长的恢复时间。本文还介绍了最佳的硼酸交联压裂液测试以及导致增加的剪切敏感性的流体组合物。 2 引言硼酸交联压裂液通常被认为是最合成方法最简单,来源广泛并且应用广泛的流体。硼酸交联压裂液的一个属性之一是阻碍剪切降解, 而交联压裂液的组成成分锆或钛的配合物可以永久退化高剪切速率,硼酸交联压裂液联压粘度恢复后可以降低剪切速率,不会造成长期的,永久的粘度损失。在水力压裂过程中,流体在进入井筒前会暴露在一个高剪切环境中。早期, 流体在高剪切条件下通常被称为剪切过程。流体的剪切降解和剪切过程是模拟流变测试中的重点测试项目。早先的研究显示,这些压裂液,尤其是快速交联压裂液在普通的台式搅拌机上可以显示出更快更广泛的粘度发展。由于硼酸交联压裂液在没有进行测试之前没有被认为具有剪切降解,剪切过程的特性。然而,在硼酸压裂液测试实验中已经表明,在井筒的高剪切速率条件下,粘度会降低并且可以持续几个小时。这短暂的粘度降低的原因是由于剪切诱导相分离。剪切速率和高剪切的曝光时间与粘度的降低是一个函数关系。此外, SPE 143962 中说道: 最近的实验表明,压力的升高可以显著的减少这些流体的粘度。压裂液的流变性能长期被认为是压开裂缝和支撑裂缝的关键,早期的粘度发展也是决定压裂施工能否成功的因素。早期的粘度可以确保创造出足够大的裂缝宽度以及向井筒注入支撑剂并且使支撑剂移动到裂缝处。不良或过度延迟的粘度增大可能会导致引起裂缝宽度不足和从而使支撑剂在近井地带沉积。不好的是, 普通的现场流体测试过程并不适合实验室的测试程序。因此,硼酸压裂液在近井地带具有不确定的因素。硼酸交联压裂液一系列的测试对剪切速率与时间进行了研究。流体的组成成分,测试条件,以及流体属性总结早表 1中。该测试涵盖了广泛的剪切速率(剪切速率从 100 到2100 s-1 ) 。算有测试都是在实验室的剪切模拟器中进行,在压力较大(流体压力大于 2000 psi )的条件下进行研究剪切过程和高压力对早期的粘度增大的影响。 3 实验流程为了充分模拟硼酸交联压裂液流体在现场泵送条件下的流动过程,专业的设备,剪切速率和时间的关系测试在井筒和裂缝处的温度条件。为了满足试验流动回路范围广泛的条件,还需再加上一个高温,高压粘度计。流动回路提供的动态混合物和由剪切过程模拟的高剪切速率以及粘度计来模拟裂缝条件(低剪切速率,高温度和延长时间) 。为了实现这一目标,高温高压粘度计必须配备一个端口允许流体直接注入的流动回路。这消除了任何静态流量期后交联剂已被添加到基凝胶。一种剪切过程模拟装置在下图。 4准备建立一个剪切过程实验的模拟现场,对现场的情况下的剪切速率和时间进行计算。在相应的剪切条件和相应的实验室条件下,使用下列公式进行计算。剪切速率计算。剪切速率在管壁的场的情况下,使用简单的剪切管计算流体。γ&=8V/d 注: γ是剪切速率, S-1V是流速,英尺/秒(场)或厘米/秒(实验室) D是管子的直径,英尺(场)或厘米(实验室) 进行压裂处理的泵的速度 20bpm ,油管内部直径 英寸,油管壁剪切速度因此,泵送速率为 341 厘米/分钟在 4毫米管径的管中产生的剪切速率 2265 s-1 。抗剪计算的裸露时间。与剪切的曝光时间( T )的磁场的情况下,计算曝光时间前提必须计算油管的内部体积流量和穿孔的深度,如下所示实验室管的长度( L)必须用相同的曝光时间方可计算: 因此,从现场剪切的情况下,在实验室将需要 341 剪切速率和 来匹配以及 808 英尺的 4毫米管径的管。液体制剂。实验需要 KCl 含量为 2% 的自来水来保证对瓜尔胶高分子充分水化。监测聚合物水化,基凝胶粘度的测定周期,浓度,温度相对特殊的聚合物产品。一旦聚合物充分水化,大量的混合添加剂的其余部分被添加到基凝胶。这些混合的添加