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2013-07-05发布2013-09-30实施压裂支撑剂性能指标及测试方法Q/SH10201598—2013代替Q/SH10201598—2008Q/SH10201598-2013 I 前言本标准按照GB/T1.1—2009给出的规则起草。本标准代替Q/SH10201598—2008《压裂支撑剂性能指标及测试方法》。本标准与Q/SH10201598—2008标准相比，除编辑性修改外主要技术变化如下：——增加了两种规格陶粒支撑剂的抗压强度及其破碎率指标；——删除了两种规格陶粒支撑剂的抗压强度及其破碎率指标；——增加了压裂支撑剂粒径均值和充填层短期导流能力的筛选性能指标；——增加了支撑剂破碎室相关要求的附录。本标准由胜利石油管理局油气采输专业标准化委员会提出并归口。本标准起草单位：胜利油田分公司采油工艺研究院。本标准主要起草人：宋时权、牟英华、孙维凤、张贵玲。本标准所代替标准的历次版本发布情况为：——Q/SH10201598—2003。Q/SH10201598-2013 1 压裂支撑剂性能指标及测试方法1范围本标准规定了压裂用支撑剂的性能指标及测试方法。本标准适用于压裂用支撑剂的性能测试。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/T6003.1—1997金属丝编织网试验筛SY/T5108—2006压裂支撑剂性能测试推荐方法SY/T6302—2009压裂支撑剂充填层短期导流能力评价推荐方法3支撑剂性能指标3.1支撑剂性能评价指标3.1.1粒径范围支撑剂的粒径分为11个规格，筛析试验所用的标准筛组合见表1。落在粒径规格内的样品质量应不低于样品总质量的90%，小于支撑剂粒径规格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%。落在支撑剂粒径规格下限筛网上的样品质量，应不超过样品总质量的10%。表1支撑剂粒径规格及试验标准筛组合粒径规格 m3350/17002360/11801700/10001700/8501180/8501180/600850/425600/300425/250425/212212/106参考筛目，目6/128/1612/1812/2016/2016/3020/4030/5040/6040/7070/14047503350236023601700170011808506006003003350236017001700118011808506004254252122360200014001400100010007105003553551802000170011801180850850600425300300150170014001000100071071050035525025012514001180850850600600425300212212106118085060060042542530021215015075筛析试验标准筛组合 m底盘底盘底盘底盘底盘底盘底盘底盘底盘底盘底盘注1：表中加下划线黑体数字为相应粒径规格的上下限。注2：所用标准筛符合GB/T6003.1—1997。3.1.2球度与圆度3.1.2.1天然石英砂的球度、圆度应不低于0.6。3.1.2.2人造陶粒砂的球度、圆度应不低于0.8。Q/SH10201598-2013 2 3.1.3酸溶解度各种粒径支撑剂允许的酸溶解度值见表2，天然石英砂和人造支撑剂的酸溶解度值采用同一规定。表2支撑剂酸溶解度指标支撑剂粒径规格μm酸溶解度的允许值%3350～1700，2360～1180，1700～1000，1700～850，1180～850，1180～600，850～425，600～300≤5.0425～250，425～212，212～106≤7.03.1.4浊度支撑剂浊度值不应高于100FTU。3.1.5密度低密度支撑剂和石英砂采用统一标准；低密度、中密度及高密度支撑剂分类指标见表3。表3支撑剂密度指标支撑剂类型体积密度范围g/cm3视密度范围g/cm3低密度支撑剂≤1.65 ≤3.00 中密度支撑剂1.65＜ρb≤1.803.00＜ρa≤3.35高密度支撑剂＞1.80 ＞3.35 3.1.6抗破碎能力3.1.6.1石英砂支撑剂的抗破碎能力相应的粒径范围、规定闭合压力下与破碎率指标见表4。表4石英砂支撑剂抗破碎测试压力及指标粒径规格μm闭合压力MPa破碎室受力akN破碎率%1180～850（16/20目）2142≤14.0850～425（20/40目）2857≤14.0600～300（30/50目）3571≤10.0425～250（40/60目）425～212（40/70目）212～106（70/140目）3571≤8.0a表中破碎室受力值只适用于50.8mm直径的破碎室，其它直径的破碎室受力按SY/T5108—2006式（7）进行计算。3.1.6.2陶粒支撑剂的抗破碎能力陶粒支撑剂的抗破碎能力要经过52MPa和69MPa两个模拟闭合压力的测试，破碎率指标至少应在52MPa的闭合压力下达到本标准的要求。因性能比较的需要，可进行86MPa、103MPa两个模拟闭合压力条件下的测试。不同密度的陶粒支撑剂破碎率的要求见表5。Q/SH10201598-2013 3 表5陶粒支撑剂抗破碎测试压力及指标粒径规格μm体积密度g/cm3视密度g/cm3闭合压力MPa破碎室受力akN破碎率%3350～1700（6/12目）2360～1180（8/16目）1700～1000（12/18目)1700～850（12/20目）——52525252105105105105≤25.0≤25.0≤25.0≤25.01180～850（16/20目）——5269105140≤15.0≤18.01180～600（16/30目）——5269105140≤15.0≤18.0≤1.65ρa≤3.00526986105140174≤7.0≤10.0≤12.01.65＜ρb≤1.803.00＜ρa≤3.35526986103105140174208≤5.0≤7.0≤9.0≤12.0850～425（20/40目）＞1.80＞3.356986103140174208≤5.0≤8.0≤10.0≤1.65≤3.00526986105140174≤6.0≤8.0≤10.01.65＜ρb≤1.803.00＜ρa≤3.35526986103105140174208≤4.0≤5.0≤8.0≤12.0600～300（30/50目）＞1.80＞3.35526986103105140174208≤3.0≤4.0≤7.0≤10.0425～250（40/60目）——6986103140174208≤6.0≤8.0≤12.0425～212（40/70目）——6986103140174208≤6.0≤8.0≤12.0212～106（70/140目）——6986103140174208≤6.0≤8.0≤12.0a表中破碎室受力值只适用于50.8mm直径的破碎室，其它直径的破碎室受力按SY/T5108—2006式（7）进行计算。Q/SH10201598-2013 4 3.2支撑剂筛选性能指标支撑剂产品筛选性能试验适用于对产品进行性能比较、优化筛选或施工工程设计，需做表6中的指标项目。表6支撑剂筛选性能指标项目指标粒径均值实测值a短期导流能力实测值ba粒径均值越高，支撑剂性能越好。b短期导流能力越大，支撑剂性能越好。4仪器设备a)电子天平：精度0.01g；0.001g；b)恒温水浴：功率1500W，温控范围20°C～100°C，灵敏度±1°C；c)恒温干燥箱：范围0℃～200℃，精度±1℃；d)聚四氟乙烯量筒：100mL、1000mL，玻璃烧杯：100mL、300mL，聚四氟乙烯烧杯：250mL；e)真空过滤设备：抽滤瓶、过滤漏斗、耐酸滤纸、真空泵；f)标准实验筛：执行GB/T6003.1。规格：4750μm、3350μm、2360μm、2000μm、1700μm、1400μm、1180μm、1000μm、850μm、710μm、600μm、500μm、425μm、355μm、300μm、250μm、212μm、180μm、150μm、125μm、106μm、75μm；g)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25mm；h﹚铜丝刷；i)散射式光电浊度仪：测量范围0FTU～100FTU、0FTU～200FTU，最小分辨率0.01FTU，准确度±5%F·S；j)玻璃量杯：100mL，300mL；k)医用注射器：10mL～50mL；l)密度瓶：100mL；m)容量瓶：100mL；n)实体显微镜：大于40倍；o)压力试验机：最大载荷300kN（视值误差±1%）；p)支撑剂破碎室：见附录A；q)FCS-842裂缝导流能力评价系统（或同类型仪器设备）。5样品的采集方法5.1取样的一般要求在支撑剂生产线、成品库、使用现场等处取样时，应保证在支撑剂自由下落过程中获得所需要的样品。5.2样品数量规定铁路运输的支撑剂，每个车厢至少取9个样品；卡车运输的支撑剂，每车至少取3个样品；施工现场的支撑剂，每次压裂施工至少取5个样品。将按规定次数取得的样品，混合成一个样品用于支撑剂测试。5.3取样的方法及数量Q/SH10201598-2013 5 5.3.1散装支撑剂按5.2的要求，在装卸、混砂等支撑剂自由下落过程中，使用取样器以均匀的速率，开口向上往复穿过砂流，直至取样器被充满，最终得到3kg的样品。5.3.2袋装支撑剂（25kg/袋）每200袋任取6袋，从每袋的上、中、下部位各取一个样品。各袋取样相同，总样品质量应不小于25kg，使用分样器逐次分离，最终得到3kg的样品。6样品的处理与保存6.1样品的分离本标准规定的所有支撑剂测试应使用分样器（见SY/T5108—2006第6章），将按5.3获取的3kg样品进行分样，以获得适用于各种测试的样品质量。6.2样品的保存样品至少保留1kg，时间为半年；用于国外的支撑剂样品应保留一年。7试验方法7.1粒径筛析及粒径均值计算按SY/T5108—2006中第8章进行。7.2圆度与球度测试按SY/T5108—2006中第9章进行。7.3酸溶解度测试按SY/T5108—2006中第10章进行。7.4浊度测试按SY/T5108—2006中第11章进行。7.5密度测试7.5.1体积密度测试按SY/T5108—2006中12.1进行。7.5.2视密度测试按SY/T5108—2006中12.2进行。7.6支撑剂抗破碎能力按SY/T5108—2006中第13章进行。破碎室按附录A要求制作。7.7支撑剂充填层短期导流能力测试按SY/T6302—2009进行。Q/SH10201598-2013 6 附录A（规范性附录）支撑剂破碎室说明：1、支撑剂破碎室直径d的推荐尺寸为50.8mm，根据需要d可作适当调整：38.1mm≤d≤76.2mm，支撑剂破碎室壁厚不得小于12.7mm。2、推荐制作用钢材为美国4340钢或同类钢材。表面渗碳处理，厚0.02mm。表面硬度43HRC～45HRC。图A.1支撑剂破碎室 _________________________________