压裂支撑剂性能指标及评价测试方法

压裂支撑剂性能指标及评价测试方法

1 范围

本标准规定了压裂用支撑剂的技术术语、性能指标和评价测试方法。

本标准适用于中国石油天然气股份有限公司所属各油（气）田压裂施工所用压裂支撑剂的选择、使用以及相关的压裂支撑剂性能评价测试。

2规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用本标准。然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T6003.1 金属丝编织网试验筛

SY/T 5108 压裂支撑剂性能测试推荐方法

SY/T 6302 压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法

3 术语与定义

下列属于和定义适用于本标准。

3.1 压裂支撑剂fracture proppant

在油气藏增产增注改造中，用于支撑水力裂缝的、具有一定强度的固体颗粒物物质称为压裂支撑剂。天然石英砂和人造烧结陶粒均可作为压裂支撑剂。

3.2 球度sphericity

支撑剂球度值支撑剂颗粒接近球形的程度。

3.3 圆度roundness

支撑剂的圆度指其棱角的相对锐度或曲率的量度。

3.4 酸溶解度acid solubility

在规定的酸溶液以及反应条件下，一定质量的支撑剂被酸溶液溶解的质量与总支撑剂质量的百分比，这一量值称为酸溶解度。

3.5 浊度turbidity

在规定体积的蒸馏水中加入一定体积的支撑剂，经摇动并放置一定时间，液体的浑浊程度叫作支撑剂浊度。

3.6 视密度apparent density

单位颗粒体积支撑剂的质量称为支撑剂视密度。

3.7 体积密度bulk density

单位堆积体积的支撑剂质量称为支撑剂体积密度。

3.8 粒径均值mean diameter

筛析试验中，上下筛孔的平均值与上下筛间支撑剂质量分数乘积的和除以上下筛间支撑剂质量分数之和，称为粒径均值。

3.9 抗破碎能力crush resistance

对一定体积的支撑剂在额定压力下进行承压测试，确定的破碎率表征了支撑剂抗破碎的能力，破碎率高，抗破碎能力低；破碎率低，抗破碎能力高。

3.10 裂缝导流能力fracture conductivity

裂缝导流能力为支撑裂缝中渗透率与缝宽的乘积。本标准给出的支撑剂短期导流能力（short term conductivity）测试方法中，将API 导流室内支撑剂铺置厚度定位充填厚度。

4 性能指标

本章给出天然石英砂和人造陶粒支撑剂的性能指标。其他天然类替代品按天然石英品性能指标执行，人造类替代品按人造陶粒性能指标执行。

4.1 粒径

支撑剂的粒径范围分为11个规格，筛析试验所用的标准筛组合见表1。落在粒径范围的样品质量应不低于样品总质量的90%，小于支撑剂粒径下限的样品质量应不超过样品总质量的2%。大于顶筛孔径的支撑剂样品质量应不超过样品总质量的0.1%。落在支撑剂粒径下限的样品质量，应不超过样品总质量的10%。

表1 支撑剂粒径及试验标准筛组合

4.2 圆度与球度

天然石英砂的球度、圆度应大于0.60。

人造陶粒的球度、圆度应大于0.80

4.3 酸溶解度

各种粒径规格支撑剂允许的酸溶解度值见表2，石英砂和陶粒支撑剂的酸溶解度指标采用同一规定。

表2 支撑剂酸溶解度

4.4 浊度

支撑剂浊度值不高于100FTU.

4.5抗破碎能力

4.5.1天然石英砂支撑剂的抗破碎能力

天然石英砂支撑剂的抗破碎能力测试应使用规定尺寸范围的破碎室（见附录B），相应的粒径范围、规定闭合与破碎率指标见表3。

表3 石英砂支撑剂抗破碎测试压力及指标

4.5.2人造陶粒支撑剂的抗破碎能力

人造陶粒支撑剂的抗破碎能力试验使用的破碎室与4.5.1相同，至少应进行52MPa，69MPa两个模拟闭合压力条件下的测试。在2个以上的支撑剂样品性能对比实验中，因性能比较的需要，闭合压力可增至86MPa，100MPa。不同密度的陶粒支撑剂破碎率的要求见表4。

表4 陶粒支撑剂破碎率

表4 （续）

5 仪器设备

a）取样器：参见附录C。

b)分样器：参见附录D。

c）磅秤：称量100kg。精度1%。

d)天平:感量0.1g:0.001g。

e)恒温水浴：功率1500W，温控范围20℃~100℃，灵敏度+1℃。

f)电热鼓风式烘箱：温控范围50℃~250℃，灵敏度+1℃。

g)聚四氟塑料袋量筒：100mL,1000 mL；玻璃烧杯：100 mL，300 mL；聚四氟塑料烧杯：250mL。

h)真空过滤设备：抽滤瓶，酸式漏斗，定性滤纸，真空泵。

i) 标准试验筛：按GB/T6003.1 的规定，选取：

4750μm,3350μm,2360μm,2000μm,1700μm,1400μm,1180μm,1000μm,850μm,600μm,500μm,425μm,355μm, 300μm,250μm,212μm,180μm,150μm,106μm。

j) 拍击式标准筛振筛机：筛摇动次数290次/min，锤击次数156次/min，往复行程25min。

k) 铜丝筛.

l) 散光式光电浊度仪：测量范围：0FTU~100FTU，最小分辨率0.001FTU，准确度±5%。

m)医用注射器：10mL~50Ml.

n)支撑剂体积密度测试仪，参见附录E。