42. Определение сопротивляемости дроблению закрепителей трещин для грп.

Простейший эксперимент выполняют следующим образом. По методике АНИ пробу закрепителя массой 40 г засыпают в цилиндр (рис. 2) диаметром 2" (50,8 мм) между двумя металлическими поршнями, те высота насыпи зерен – 10÷13 мм. Для имитации поведения закрепителя в низкопроницаемых породах там, где ширина сжатой трещины преимущественно равна 3÷7 мм, высота насыпи зерен в эксперименте должна быть меньшей. Над верхним поршнем в течение 1 мин постепенно поднимают давление к заданному и поддерживают в течение 2 мин, затем давление снижают. Пробу просевают в течение 1 мин на наименьшем сите для данной марки закрепителя, взвешивают и определяют процент раздробленной массы ко всей массе пробы. Эти исследования повторяют 3 раза и определяют среднее значение. Давление разрушения выбирают в зависимости от марки закрепителя, т.е. граничного размера верхнего и нижнего сит.

В стандарте API RP56 рекомендуется (табл. 3) допустимое количество разрушенного песка в зависимости от фракционного состава для 12-миллиметровой ширины щели в камере.

На интенсивность разрушения влияет не только размер зерен, но и их форма, невидимые дефекты и пр. Увеличение температуры свыше 90°С приводит к большему разрушению песка. Наличие свыше 98 % кремния не гарантирует достаточную сопротивляемость разрушению, так как дефекты зерен могут ее значительно снизить. Другими словами, прочность песка или сопротивляемость разрушению можно считать интегральным параметром для оценки его качества и области применения. Приведенное допустимое количество разрушенных зерен (в %) в определенной мере отвечает сохранению уровня проницаемости, способного обеспечить достаточную эффективность гидроразрыва.

43. Определение проницаемости на приборе Hassler.

Пробу песка засыпают в резиновый (тефлоновый) рукав (рис. 3), экранированный с двух концов металлическими пластинками, и уплотняют вибрацией. Таким образом, создается экспериментальный образец закрепителя. Рукав вставляют в контейнер, в котором гидравлическим насосом поднимают давление, предопределяющее боковое напряжение сжатия в зернах закрепителя. Нормальное напряжение передается на металлические пластинки, создавая всестороннее сжатие закрепителя. После этого в направлении оси рукава подается флюид (жидкость, газ), с помощью которого определяется проницаемость насыпного образца. Для эксперимента преимущественно применяют ньютоновские жидкости – воду, пластовую воду, керосин с примесями. Эксперимент начинается постепенным повышением давления от 3,5-7,0 МПа, шаг за шагом, до 42-70 МПа. Сжатие закрепителя сопровождается треском, вызванным разрушением зерен. Через несколько минут после повышения давления возникает квазистабильное состояние. Проницаемость закрепителя находится после каждого шага увеличения уровня напряжений. Для определения влияния температуры контейнер термостатируется.

44. Определение проводимости закрепителя в трещине с помощью камеры установки ани.

Стенд и методика исследования проницаемости закрепителя в трещине сложны и разрабатывались в АНИ на протяжении восьми лет. Моделируются забойные условия эксперимента, включая напряжение смыкания трещин, температуру, время, скорость фильтрации однофазной жидкости с известной вязкостью, изменение массы закрепителя, размещаемого между пластинками (что адекватно изменению высоты пласта закрепителя в трещине), изменение материала пластинок (т.е. стенок трещины). Один из простейших вариантов основной камеры такого стенда изображен на рис. 4.

Прибор API для определения проводимости оснащен плоской камерой с плоскопараллельными горизонтальными и боковыми стенками размером 7×1,5" (17,8×3,5 см) и сменной высотой. Сменная высота отвечает массе засыпанного в камеру закрепителя, т.е. масса закрепителя должна отвечать заданной ширине трещины. Вводят и выводят жидкость для определения проницаемости из противоположных сторон в направлении длинной оси камеры. На концах около ввода и вывода камера имеет форму полукруга. Над закрепителем и под ним можно вставлять пластины из стали или другого материала. Над пластинами и под ними размещены фигурные поршни, повторяющие форму пластин и служащие для создания давления на пластины, т.е. для создания напряжения в закрепителе. Давление на пластины может достигать 100 МПа. Замеряют также перепад давления во время фильтрации через закрепитель. Вода для исследований должна быть без воздуха с добавками хлористого калия или других хлоридов, и по составу подобна пластовой.

Для проведения эксперимента взвешенную пробу закрепителя насыпают в камеру и выравнивают. Вставляют верхнюю пластину и верхний поршень. Камеру и всю систему вакуумируют, а затем заполняют жидкостью. Над (под) поршнями создается давление на заданное время. После стабилизации давления в закрытом объеме гидравлической системы установки до заданного значения (что свидетельствует о завершении разрушения частичек закрепителя при заданном напряжении) стабилизируется температура в камере. Создается противодавление. Проницаемость закрепителя измеряется при трех разных расходах, для чего записывают изменение расхода и давления на входе и выходе образца. Измеряется также ширина трещины.