压裂支撑剂破碎率 磨损率检测 酸溶解度检测

压裂支撑剂破碎率、磨损率及酸溶解度检测方案

一、破碎率检测

1. 检测原理
通过模拟地层闭合压力，测试支撑剂在承压后的破碎情况，计算破碎率（即破碎后粒径低于下限的碎屑质量占比）。

2. 检测方法

步骤：

1. 筛分取样：将支撑剂试样置于振筛机上筛析（石英砂15分钟，陶粒10分钟），取中间层筛网上的颗粒作为试样。

2. 承压测试：称量试样（至±0.01g）倒入破碎室，放置柱塞后旋转180°平整表面，置于负载框架或材料试验机下压板，按标准施加压力（如天然石英砂21MPa、28MPa、35MPa，陶粒52MPa、69MPa）。

3. 筛析破碎后颗粒：承压后取出支撑剂，用目数范围下限的筛网筛析，称量筛下碎屑质量（至±0.01g）。

4. 计算破碎率：

f=WpWf×

式中：$f$为破碎率（%），$W_f$为碎屑质量（g），$W_p$为试样质量（g）。

重复性：同一压力下重复2次，取平均值。

3. 推荐设备

破碎室：直径50.8mm，柱塞长度88.9mm，适配不同压力级别。

负载框架/材料试验机：如Instron5967电子试验机，精度±0.1%FS。

筛分设备：振筛机配标准筛（如20/40目、30/50目）。

4. 评价标准

天然石英砂：20/40目破碎率≤14%（21MPa）、≤10%（35MPa）。

人造陶粒：20/40目破碎率≤8%（52MPa）、≤4%（69MPa）。

二、磨损率检测

1. 检测原理
模拟支撑剂在压裂液中的流动与碰撞过程，通过质量损失评估耐磨性。

2. 检测方法

步骤：

1. 取样：称取50g支撑剂试样（至±0.01g）。

2. 磨损测试：将试样与钢珠、水按比例（如1:1:5）加入磨损试验机，以固定转速（如150rpm）旋转30分钟。

3. 筛分与称重：测试后用筛网分离支撑剂，烘干后称量剩余质量（至±0.01g）。

4. 计算磨损率：

磨损率=W初始W初始−W剩余×

式中：$W_{\text{初始}}$为初始质量（g），$W_{\text{剩余}}$为剩余质量（g）。

3. 推荐设备

磨损试验机：如旋转滚筒式磨损仪，转速可调。

筛分设备：标准筛（如40/70目）。

烘干箱：105℃恒温干燥。

4. 评价标准

优质支撑剂：磨损率≤5%（如高强度陶粒）。

合格支撑剂：磨损率≤10%（如普通石英砂）。

三、酸溶解度检测

1. 检测原理
评估支撑剂在酸性环境中的耐腐蚀性，酸溶解度越低，使用寿命越长。

2. 检测方法

步骤：

1. 配制酸液：按12:3比例混合质量分数37%盐酸与40%，稀释至1000ml。

2. 取样：称取5g支撑剂试样（至±0.001g），105℃烘干1小时。

3. 酸溶测试：将试样加入酸液，65℃水浴30分钟（勿搅拌）。

4. 过滤与称重：用0.45μm滤膜过滤，残余物105℃烘干后称重（至±0.001g）。

5. 计算酸溶解度：

酸溶解度=W初始W初始−W剩余×

酸液配制容器：聚乙烯量筒，耐腐蚀。

水浴锅：精度±0.5℃，带磁力搅拌。

过滤设备：布氏漏斗配定性滤纸。

电子天平：精度0.001g。

4. 评价标准

通用要求：酸溶解度≤5%（如API RP 19C标准）。

特殊场景：深层油气藏要求≤3%（如高温酸化环境）。

四、综合检测方案与设备推荐检测项目核心方法推荐设备标准依据应用场景

破碎率	破碎室承压法	Instron 5967电子试验机、振筛机	SY/T 5108-2014、API RP 19C	支撑剂选型、地层压力匹配
磨损率	旋转滚筒磨损法	旋转滚筒式磨损仪、筛分设备	企业标准（参考ISO 13503-5）	压裂液携砂能力评估
酸溶解度	盐酸-混合酸溶法	聚乙烯量筒、水浴锅、电子天平	API RP 19C、SY/T 6380-2008	酸性环境适应性筛选