腕式振蕩儀在壓裂支撐劑濁度測(cè)試中的應(yīng)用

潘文啟，胡科先，姚 亮

中國(guó)石油長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心 （陜西 西安 710018）

壓裂支撐劑的作用在于充填壓裂產(chǎn)生的人工裂縫，待地層壓力釋放后支撐裂縫，形成具有高導(dǎo)流能力的油氣滲流通道。常用的支撐劑包括天然石英砂和人造陶粒[1]。

在支撐劑的質(zhì)量檢測(cè)中[2]，濁度檢驗(yàn)是壓裂支撐劑實(shí)驗(yàn)中的一項(xiàng)重要評(píng)定指標(biāo)[3-5]。在進(jìn)行濁度檢驗(yàn)時(shí)，對(duì)試樣施加符合國(guó)標(biāo)規(guī)定的搖振力和搖振速度對(duì)于檢驗(yàn)結(jié)果的影響很大，目前采用的方法有2種：一是采用人工操作；這種方法對(duì)于操作人員的技術(shù)水平和熟練程度提出了很高的要求，人為因素的影響制約了檢驗(yàn)的精度和權(quán)威性；一種是利用振蕩器可以設(shè)定相應(yīng)參數(shù)，對(duì)于人工操作的影響做了很大的改進(jìn)，對(duì)于搖振力和搖振速度的控制更加有效和簡(jiǎn)單。

1 腕式振蕩儀的工作原理及參數(shù)

腕式震蕩儀工作原理是將需要震蕩搖勻的試樣瓶可靠固定在爪式夾持器上，啟動(dòng)電源總開關(guān)，從觸屏上或者電腦上輸入基本工作參數(shù)：轉(zhuǎn)速、擺動(dòng)角度選擇、擺動(dòng)曲線的形式選擇、時(shí)間選擇；控制單元將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成信號(hào)，傳輸給ARM處理器，按照參數(shù)選擇驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作；啟動(dòng)“開始”按鈕，振蕩儀開始工作，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器按照ARM控制指令，驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)。按照預(yù)設(shè)速度和擺動(dòng)角度震蕩，待達(dá)到預(yù)設(shè)時(shí)間后，儀器自動(dòng)停止，并自動(dòng)輸出轉(zhuǎn)速、擺動(dòng)角度、擺動(dòng)曲線形式以及工作時(shí)間、日期的參數(shù)至計(jì)算機(jī)或存儲(chǔ)單元。

腕式振蕩儀機(jī)械結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 腕式震蕩儀結(jié)構(gòu)示意圖

考慮到現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際工況，初步設(shè)計(jì)該腕式搖擺儀裝置的主要技術(shù)參數(shù)如表1所示。

表1 技術(shù)參數(shù)

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

將腕式震蕩儀應(yīng)用于壓裂支撐劑的檢驗(yàn)過(guò)程與技術(shù)熟練的檢驗(yàn)人員嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作進(jìn)行儀器和人工的測(cè)試結(jié)果進(jìn)行比對(duì)。首先測(cè)試4個(gè)支撐劑樣品的濁度，腕式搖擺儀在不同搖擺角度的條件下對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，對(duì)比人工測(cè)試與腕式測(cè)試結(jié)果。測(cè)試結(jié)果如表2、表3所示。

表2 操作人員對(duì)4批樣品濁度測(cè)試數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì) /FTU

表3 腕式搖擺儀測(cè)試結(jié)果統(tǒng)計(jì)/FTU

由表2、表3的測(cè)試數(shù)據(jù)可以看出，搖擺角度為90°、120°的時(shí)候濁度測(cè)試值和人工測(cè)試值吻合,但從測(cè)試數(shù)據(jù)離散度來(lái)看搖擺角度為90°數(shù)據(jù)離散度較小，平行樣測(cè)試誤差小。

3 結(jié)論

該腕式振蕩儀已經(jīng)應(yīng)用到長(zhǎng)慶油田分公司技術(shù)監(jiān)測(cè)中心壓裂支撐劑濁度性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)中滿足檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（SY/T 5108-2006）對(duì)于壓裂支撐劑濁度測(cè)試的要求。大大降低勞動(dòng)強(qiáng)度和人為因素對(duì)檢驗(yàn)結(jié)果的影響。使用腕式振蕩儀和人工手工搖蕩濁度測(cè)試結(jié)果吻合，樣品濁度測(cè)試結(jié)果重復(fù)性好，其有良好的應(yīng)用效果。

[1]萬(wàn)仁浦,羅英俊.采油技術(shù)手冊(cè)(第 9分冊(cè)):壓裂酸化工藝技術(shù)(修訂本)[M].北京:石油工業(yè)出版社，1998:499-500.

[2]SY/T 5108-2006壓裂支撐劑性能指標(biāo)及測(cè)試推薦方法[S].

[3]張貴玲.影響壓裂支撐劑酸溶解度檢測(cè)結(jié)果的因素分析[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2013,29（1）：31-33.

[4]楊連如.水力壓裂在延長(zhǎng)石田的應(yīng)用與認(rèn)識(shí)[J].內(nèi)蒙古石油化工，2010，36（5）：110-111.

[5]潘文啟，姚亮，楊紅英，等.壓裂支撐劑檢驗(yàn)質(zhì)控探討[J].石油工業(yè)技術(shù)監(jiān)督，2014,30（8）：54-56.