ICS 75.020 SY E 14 备案号：57608—2017 中华人民共和国石油天然气行业标准 SY/T51072016 代替SY/T5107—2005 水基压裂液性能评价方法 The evaluation measurement for properties of water-based fracturing fluid 2016-12-05发布 2017-05-01实施 国家能源局 发布 SY/T5107—2016 目 次 前言 范围 2 规范性引用文件 3 术语和定义 4 仪器设备、试剂和材料 2 5 压裂液试样制备 6 使用剪切过程模拟装置制备液体 3 7 压裂液性能测定方法 实验结果报告 ·24 8 9 水基压裂液性能技术指标 25 10 安全与环境控制要求 25 附录A(资料性附录) 压裂液性能测定结果表格式 26 SY/T5107—2016 前言 本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则第1部分：标准的结构和编写》给出的规则 起草。 本标准修改采用ISO13503-1：2011《完井液的黏度特性测量》、ISO13503-4：2006《增产液 和砾石填充液静态滤失测量程序》。 本标准代替SY/T5107—2005《水基压裂液性能评价方法》，与SY/T5107—2005相比，除编辑 性修改外，主要技术变化如下： 修改了规范性引用文件，更新和删除了部分引用标准（见第2章，2005年版的第2章）； -增加了黏度、弹性、滤失等术语和定义（见第3章，2005年版的第3章）； 修改了“常压同轴圆筒黏度计”、“高温高压同轴圆筒黏度计”等（见4.7和4.8，2005年版 的4.5和4.6）； -增加了“管路摩阻仪”（见4.16）； 一增加了“氮气”（见4.19）； 修改了“压裂液试样制备”（见第5章，2005年版的第5章）； -增加了“使用剪切过程模拟装置制备液体”（见第6章）； 本标准组合编辑了ISO13503-1：2011，ISO13503-4：2006的技术内容，按压裂液特性测 试实验顺序进行排列（见第6章和7.4至7.6）； 修改了“压裂液交联时间测定等”（见7.3，2005年版的6.4至6.8）； 修改了“压裂液静态滤液性测定”（见7.6，2005年版的6.9）； 修改了“压裂液降阻率测定”（见7.12，2005年版的6.15）； 修改了“测定结果表”（见附录A，2005年版的附录B）。 本标准与ISO13503-1：2011，ISO13503-4：2006相比存在技术差异，这些差异涉及的条款已 通过在其外侧页边空白位置的垂直单线进行了标注。 本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由采油采气专业标准化委员会提出并归口。 本标准起草单位：中国石油勘探开发研究院廊坊分院压裂酸化技术服务中心、中国石油化工股份 有限公司石油勘探开发研究院、中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司天然气研究院。 本标准主要起草人：管保山、卢拥军、刘萍、梁利、刘玉婷、王丽伟、王海燕、翟文、张汝生、 赵梦云、刘友权、熊颖、李建阁、郑贵。 本标准代替了SY/T5107—2005。 SY/T5107—2005的历次版本发布情况为： SY/T5107—1995。 II SY/T5107—2016 水基压裂液性能评价方法 1范围 本标准规定了水基压裂液试样制备、使用剪切过程模拟装置制备液体、压裂液性能测定方法、实 验结果报告、水基压裂液性能技术指标、安全与环境控制要求。 本标准适用于水基压裂液性能评价。 2规范性引用文件 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文 件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T4472—2011 化工产品密度、相对密度的测定 SY/T5336—2006 岩心分析方法 SY/T5370—1999 表面及界面张力测定方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 剪切过程模拟装置 shear-historysimulator 用于模拟流体剪切过程的装置。 3.2 Eelasticity 弹性 材料恢复原来的形状和克服应力条件的能力。 3.3 固定筒 bob 同轴圆筒式黏度计的内筒。 3.4 同轴圆筒式黏度计 concentric-cylinder viscometer 由一个同心圆柱转子和同轴固定筒组成的旋转黏度计。 3.5 交联压裂液 non-crosslinkedfracturingfluid 线性聚合物增黏溶液或没有表现出明显的弹性导致“爬杆”效应的液体。 3.6 剪切历史 shearhistory 水基压裂液在测量之前和测量期间所经过的混合方法、剪切速率顺序、剪切时间和温度的变化过程。 3.7 剪切应力 shearstress 1 SY/T5107—2016 保持液体流动所需要的力。 3.8 黏弹性流体 viscoelasticfluid 交联聚合物溶液或者其他表现出明显的黏弹性的、导致“爬杆”效应的流体。 3.9 黏度 viscosity 当外力引起流动时，流体内摩擦力的量。 3.10 滤失 leakoff 液体进入孔隙介质的过程。 3.11 初滤失量 spurtloss 理论上初始进入多孔介质单位面积的液体量。 3.12 黏度控制的液体滤失系数 viscosity-controlledfluid-losscoefficient 表征被滤失液黏度控制的滤失的速率。 3.13 造壁滤失系数 wall-buildingleakoffcoefficient 表征由地层滤饼引起的滤失速率的参数。 4 仪器设备、试剂和材料 4.1 混合搅拌器：吴菌（Waring）混调器或同类仪器。 4.2 电子天平：感量0.1g；电子天平：感量0.0001g。 4.3 电热恒温水浴锅：工作温度为室温～100℃，控温精度±1℃。 4.4 剪切过程模拟装置。 4.5 密度计：符合GB/T4472—2011规定的仪器。 4.6 精密pH试纸或pH计。 4.7 常压同轴圆筒黏度计：六速旋转黏度计或同类仪器。 4.8 高温高压同轴圆筒旋转黏度计：采用同轴圆筒测试方法的高温高压冻胶黏度测试仪器，控温精 度±1℃或同类仪器。 4.9 静态滤失仪。 4.10 高温高压滤失仪及配套No988滤纸或同类产品。 4.11 品氏毛细管黏度计。 4.12 电热恒温干燥箱：工作温度为室温～200℃，控温精度±1℃。 4.13 真空泵：抽气流量2L/s~4L/s，额定真空度6.66×10-2Pa。 4.14 离心机：转速为Or/min～4000r/min，配套离心管，其容量为50mL。 4.15 表界面张力仪：内置天平感量土0.0001g。 4.16 管路摩阻仪（见7.12.2)。 4.17 化学试剂：氯化钾、氯化钠、氯化镁、氯化钙、碳酸钠等均为化学纯试剂。 4.18 煤油：航空煤油或低于航空煤油水分含量的煤油。 4.19 氮气。 2 SY/T5107—2016 5压裂液试样制备 样品制备及处理的某些方面会影响液体的黏度和流变性能，制备过程尽量减少空气进入液体的几 率，其信息包含： a）基液的描述和/或组成。 b）基液预处理过程，如过滤等。 c）描述配液液体类型，如去离子水、自来水或海水等。 d）确认混合装置容器的型号、容量、准备的液体的总体积。 e）每个液体的组分和添加量。 f）每个组分的添加顺序和方法。 g）搅拌速度，每个速度下搅拌的时间。 h）一定温度下的溶胀实验，如果需要溶胀要在实验前进行。 i）测试温度。 j）pH值（适用于水相液体）。 k）所有其他已知影响测量结果的流体制备方面的因素。 注：由于测试目的和现场施工需要的测试条件不同，对压裂液样品测试前准备过程的剪切历史要求也不同，因此 本标准无法规定统一的测试前剪切历史。通常无特别说明时，视为压裂液样品在制备后可直接测试而无剪切 历史要求。对于有测试前剪切历史要求的压裂液样品，可以按照压裂施工工艺设计或井筒条件计算温度和剪 切条件来设定适宜的测试前剪切历史。在不清楚应用并况，并且用于比较同一类型压裂液的黏度性能时，推 荐测试前剪切历史为两种状况：当测试温度低于或等于93℃时，剪切历史推荐为675s"±67.5s"条件下剪切 2.5min±10s；若测试温度高于93C时，剪切历史推荐为1350s-±135s条件下剪切5.0min±10s。 6使用剪切过程模拟装置制备液体 6.1模拟装置描述 6.1.1剪切过程模拟程序用来模拟当液体被输送井下时的剪切速率和剪切时间的影响，本程序的目的 是表征剪切过程对液体性能的影响。 6.1.2剪切过程模拟装置用于控制液体注人黏度计之前的剪切速率、剪切时间和温度，它包括搅拌装 置、泵设备及管道等，用来模拟井筒中剪切条件下的液体的特殊方面。剪切历史模拟装置可以满足管 路中线性流的要求，流体在单通道模型里流动。 6.1.3连接到加压的同轴圆筒黏度计剪切过程模拟装置示意图如图1所示，在层流中，直径不同的管 线，能量耗散率在任何剪切过程装置中是相同的，因此，如果能达到液体预处理的需要，剪切过程模 拟器的设计和功能可以改变。 6.2合适的剪切过程模拟装置的要求 合适的剪切过程模拟装置应： a）能够记录并报告测试温度。 b）能够确保所有液体添加剂在进入剪切过程模拟装置之前彻底混合。 6.3样品加入的条件 样品加入时应满足： a）基液在添加剂加人和被填充到管路中时是连续加入。 b）剪切过程中管线内保持恒定的剪切速率。 3