提高胍胶压裂液摩阻计算精度的方法

发布时间：2019-08-24 19:52

【摘要】：目前计算胍胶压裂液摩阻采用的降阻比经验公式系数求取困难,摩阻计算精度低,与实际摩阻相差较大。采用试验和理论相结合的方法对摩阻计算方法进行了改进:根据室内小管径胍胶压裂液摩阻试验结果,采用拟合方法建立流速与降阻比的关系式,再利用流速与降阻比的关系式计算不同管径和流速下胍胶压裂液的摩阻。通过室内试验和现场实测摩阻验证了胍胶压裂液摩阻计算改进方法的准确性,结果表明,与传统经验公式方法相比,改进方法降低了求取经验公式系数的难度,提高了胍胶压裂液摩阻的计算精度,改进方法计算的摩阻与实测摩阻的平均相对误差不超过16%,而传统经验公式平均相对误差高达31%。研究结果表明,摩阻计算改进方法能够提高胍胶压裂摩阻的计算精度,可以为压裂设计和施工提供依据。
【图文】：

曲线,降阻,流速,曲线

验与实际压裂施工所用管径不同的问题，如能消除管径对降阻比的影响，就能将根据室内试验结果计算出的降阻比用于计算实际工况下的摩阻［８］。由相关文献可知，摩阻与胍胶质量分数有关，与添加剂无关，因此可以忽略添加剂对摩阻的影响［４，９］。在进行室内试验时，可以将胍胶质量分数设为定值，，这样降阻比就仅与流速有关，将影响降阻比的因素由多因素转化为单因素，从而降低系数的求取难度。对胍胶质量分数一定的压裂液摩阻试验数据进行处理，就可以得到不同管径下降阻比与流体平均流速的关系曲线（见图１）。从图１可以看出，该关系曲线是与管径无关的双曲线［６］。图１降阻比与流速的关系曲线Ｆｉｇ．１Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｒａｔｉｏｏｆｄｒａｇａｎｄｆｌｏｗｖｅｌｏｃｉｔｙ由于降阻比与流体平均流速的关系曲线为双曲线，因此ｌｇ１（）σ与ｌｇ１（）ｕ呈线性关系，两者之间的关系式为：ｌｇ１（）σ＝Ａ＋Ｂｌｇ１（）ｖ（４）ｖ＝２１２３１．４２ＱＤ－２（５）式中：ｖ为流速，ｍ／ｓ；Ａ和Ｂ为与管径无关的常量，Ａ为截距，Ｂ为斜率。根据室内胍胶压裂液管流试验测得的摩阻按照式（１）计算出不用流速下的降阻比，然后绘制ｌｇ１（）σ与ｌｇ１（）ｖ的关系曲线，对曲线进行回归求得系数Ａ和Ｂ，将系数Ａ和Ｂ代入式（４）进行变换即可得到降阻比和流速的关系式：σ＝１０－ＡｖＢ（６）当要计算胍胶压裂液在实际油管中的摩阻时，利用式（５）计算出当前施工排量的流速，代入式（２）和式（６）中计算出该排量下清水摩阻和胍

曲线,摩阻,液体流动,测试设备

石油钻探技术２０１７年９月３室内液体摩阻的测定３．１试验设备采用小型液体流动摩阻测试设备测试液体的摩阻。小型液体流动摩阻测试设备由柱塞泵、流量计、压差传感器、数据采集系统、计算机和３根不同直径（鐖１２．７，鐖１９．１和鐖２５．４ｍｍ）长３．０ｍ的测试管路构成（见图２）。为了模拟压裂施工时的井底温度，为测试设备加装了恒温控制系统。液体通过柱塞泵输送到测试管路中，柱塞泵的排量由变频器控制，数据采集系统采集压差和流量。图２小型液体流动摩阻测试设备示意Ｆｉｇ．２Ｓｋｅｔｃｈｏｆｓｍａｌｌｔｅｓｔｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｏｒｌｉｑｕｉｄｆｌｏｗｆｒｉｃｔｉｏｎ３．２试验方法连接好管线后，将温度升至设定的温度，首先测定清水在３根不同直径管路中不同流量下的摩阻，并与理论计算结果进行对比，以验证设备测试的结果是否准确。然后配制胍胶基液［１０］，待胍胶完全溶胀后测定胍胶基液以不同流量流过３根不同直径管路时的摩阻。３．３试验结果分析３．３．１清水摩阻在直角坐标系下绘制清水流量与测试摩阻和理论摩阻的曲线，结果如图３所示。从图３可以看出，清水的测试摩阻与理论摩阻吻合得较好，说明采用该设备可以准确测试液体的摩阻。另外，从图３还可以看出，随着流量增大，清水的摩阻呈指数增长。图３不同直径管路中清水流量与摩阻的关系Ｆｉｇ．３Ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｆｒｅｓｈｗａｔｅｒｆｒｉｃｔｉｏｎａｎｄｆｌｏｗｒａｔｅｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔｄｉａｍｅｔｅｒｓｏｆｐｉｐｅ３．３．２０．０８％胍胶基液的摩阻根据质量分数０．０８％
【作者单位】：中国石油集团川庆钻探工程有限公司长庆井下技术作业公司;低渗透油气田勘探开发国家工程实验室;
【分类号】：TE357.12

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