支撑剂破碎性能的确定方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种支撑剂破碎性能的确定方法及装置，属于支撑剂质量检测技术领域。本发明专利技术基于少量组的支撑剂进行破碎实验，获取实验数据，进而获取累积质量比例与支撑剂破碎前的粒径以及压强之间的破碎函数，以及支撑剂破碎前后的粒径与压强之间的补给函数；在由不同粒径的支撑剂组成的混合支撑剂中，在经过破碎实验后，第一粒径的支撑剂的质量的变化量为：原第一粒径的破碎质量加上由第二粒径的支撑剂破碎形成的第一粒径的支撑剂的质量，基于上述破碎函数和补给函数，获取破碎实验前后的支撑剂粒径之间的粒数平衡方程，以便基于该粒数平衡方程、生产过程中的压强以及对支撑剂破碎性能的要求，为生产过程选取匹配的支撑剂。

【技术实现步骤摘要】
支撑剂破碎性能的确定方法及装置
本专利技术涉及支撑剂质量检测
，特别涉及一种支撑剂破碎性能的确定方法及装置。
技术介绍
支撑剂是指具有一定粒度和级配的天然砂或人造高强陶瓷颗粒，在油气田的压裂施工中，支撑剂用于随高压溶液进入地层，支撑剂和高压溶液所形成的支撑剂填充层充填在岩层裂隙中，起到支撑裂隙不因应力释放而闭合的作用，从而保持岩层裂隙的高导流能力，使油气能够顺畅通过，增加油气产量，因此，支撑剂是油气田压裂施工中的关键材料，为了保证施工质量，需要对使用的支撑剂进行检验，支撑剂检验项目的其中一项是检测支撑剂在高压下的破碎性能，从而判断该支撑剂在破碎性能方面是否符合使用要求。目前常用的支撑剂破碎性能的确定方法包括：基于破碎实验，获取不同支撑剂的破碎率，以便为生产过程选取破碎率较低的支撑剂。上述方法获取的破碎率仅能表示支撑剂在高压下的破碎比例，仅仅依靠该破碎率来评价该支撑剂的破碎性能不够准确，不利于指导实际生产。
技术实现思路
本专利技术实施例提供了一种支撑剂破碎性能的确定方法及装置，能够解决目前常用的支撑剂破碎性能的确定方法获取的破碎率仅能表示支撑剂在高压下的破碎比例，仅仅依靠该破碎率来评价该支撑剂的破碎性能不够准确，不利于指导实际生产的问题。所述技术方案如下：提供了一种支撑剂破碎性能的确定方法，该方法包括：采用多个不同第一粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第一破碎实验，获取该多组第一破碎实验的实验结果，该第一粒径为每组第一破碎实验中支撑剂的初始粒径；基于该多组第一破碎实验的实验结果，获取该每组第一破碎实验后的第一累积质量比例，该第一累积质量比例是指：在该每组第一破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该组第一破碎实验的第一粒径的支撑剂的质量与该组第一破碎实验中支撑剂的总质量之比；基于该每组第一破碎实验的第一粒径、该每组第一破碎实验的压强、该每组第一破碎实验后的第一累积质量比例以及破碎函数模型，获取破碎函数，该破碎函数表示该每组第一破碎实验中支撑剂由于破碎而减少的质量与该每组第一破碎实验的压强、该第一粒径之间的关系；采用多个不同第二粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第二破碎实验，获取该多组第二破碎实验的实验结果，该第二粒径为每组第二破碎实验中支撑剂的初始粒径，该第一粒径为该每组第二破碎实验的目标粒径；基于该多组第二破碎实验的实验结果，获取每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例，该第二累积质量比例是指：在该每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该第一粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比，该第三累积质量比例是指：在该每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该第二粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比；基于该每组第二破碎实验的第一粒径、该每组第二破碎实验的第二粒径、该每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例以及补给函数模型，获取补给函数，该补给函数表示该每组第二破碎实验中支撑剂由该第二粒径破碎为该第一粒径的比例；基于该破碎函数、该补给函数以及粒数平衡模型，获取粒数平衡方程，该粒数平衡方程表示由多种不同粒径的支撑剂形成的混合支撑剂在预设压强下破碎前后的支撑剂粒径、该预设压强与基于该第一粒径的累积质量比例之间的关系。在一种可能实现方式中，该基于该破碎函数、该补给函数以及粒数平衡模型，获取粒数平衡方程包括：对该粒数平衡模型进行差分离散，获取差分模型；基于该差分模型以及该破碎函数、该补给函数，获取该粒数平衡方程。在一种可能实现方式中，该破碎函数模型包括：其中，x表示第一粒径，单位为μm，σ表示第一破碎实验的压强，单位为MPa，S(x,σ)表示第一粒径为x的支撑剂在压强为σ的条件下进行第一破碎实验后的破碎函数值，单位为MPa-1，P(x,σ)表示第一累积质量比例，无因次。在一种可能实现方式中，该补给函数模型包括：其中，x表示第一粒径，单位为μm，y表示第二粒径，单位为μm，σ表示第二破碎实验的压强，单位为MPa，B(y,x,σ)表示第二粒径为y的支撑剂在压强为σ的条件下进行第二破碎实验后的第一粒径为x时的补给函数值，无因次，P(x,σ)表示第二累积质量比例，无因次，P(y,σ)表示第三累积质量比例，无因次。在一种可能实现方式中，该粒数平衡模型包括：其中，x表示第一粒径，单位为μm，y表示第二粒径，单位为μm，σ表示破碎实验的压强，单位为MPa，B(y,x,σ)表示第一粒径为x的支撑剂在压强为σ的条件下进行破碎实验后的第二粒径为y时的补给函数值，无因次，P(x,σ)表示第一累积质量比例，无因次，P(y,σ)表示第三累积质量比例，无因次，S(x,σ)表示第一粒径为x的支撑剂在压强为σ的条件下进行破碎实验后的破碎函数值，单位为MPa-1。一方面，提供了一种支撑剂破碎性能的确定装置，该装置包括：破碎模块，用于采用多个不同第一粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第一破碎实验，得到多组第一破碎实验的实验结果，该第一粒径为每组第一破碎实验中支撑剂的初始粒径；数据获取模块，用于基于该多组第一破碎实验的实验结果，获取该每组第一破碎实验后的第一累积质量比例，该第一累积质量比例是指：在该每组第一破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该组第一破碎实验的第一粒径的支撑剂的质量与该组第一破碎实验中支撑剂的总质量之比；破碎函数获取模块，用于基于该每组第一破碎实验的第一粒径、该每组第一破碎实验的压强、该每组第一破碎实验后的第一累积质量比例以及破碎函数模型，获取破碎函数，该破碎函数表示该每组第一破碎实验中支撑剂由于破碎而减少的质量与该每组第一破碎实验的压强、该第一粒径之间的关系；破碎模块，还用于采用多个不同第二粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第二破碎实验，得到多组第二破碎实验的实验结果，该第二粒径为每组第二破碎实验中支撑剂的初始粒径，该第一粒径为该每组第二破碎实验的目标粒径；数据获取模块，还用于基于该多组第二破碎实验的实验结果，获取每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例，该第二累积质量比例是指：在该每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该第一粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比，该第三累积质量比例是指：在该每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该第二粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比；补给函数获取模块，用于基于该每组第二破碎实验的第一粒径、该每组第二破碎实验的第二粒径、该每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例以及补给函数模型，获取补给函数，该补给函数表示该每组第二破碎实验中支撑剂由该第二粒径破碎为该第一粒径的比例；粒数平衡方程获取模块，用于基于该破碎函数、该补给函数以及粒数平衡模型，获取粒数平衡方程，该粒数平衡方程表示由多种不同粒径的支撑剂形成的混合支撑剂在预设压强下破碎前后的支撑剂粒径、该预设压强与基于该本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种支撑剂破碎性能的确定方法，其特征在于，所述方法包括：/n采用多个不同第一粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第一破碎实验，获取所述多组第一破碎实验的实验结果，所述第一粒径为每组第一破碎实验中支撑剂的初始粒径；/n基于所述多组第一破碎实验的实验结果，获取所述每组第一破碎实验后的第一累积质量比例，所述第一累积质量比例是指：在所述每组第一破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该组第一破碎实验的第一粒径的支撑剂的质量与该组第一破碎实验中支撑剂的总质量之比；/n基于所述每组第一破碎实验的第一粒径、所述每组第一破碎实验的压强、所述每组第一破碎实验后的第一累积质量比例以及破碎函数模型，获取破碎函数，所述破碎函数表示所述每组第一破碎实验中支撑剂由于破碎而减少的质量与所述每组第一破碎实验的压强、所述第一粒径之间的关系；/n采用多个不同第二粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第二破碎实验，获取所述多组第二破碎实验的实验结果，所述第二粒径为每组第二破碎实验中支撑剂的初始粒径，所述第一粒径为所述每组第二破碎实验的目标粒径；/n基于所述多组第二破碎实验的实验结果，获取每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例，所述第二累积质量比例是指：在所述每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于所述第一粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比，所述第三累积质量比例是指：在所述每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于所述第二粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比；/n基于所述每组第二破碎实验的第一粒径、所述每组第二破碎实验的第二粒径、所述每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例以及补给函数模型，获取补给函数，所述补给函数表示所述每组第二破碎实验中支撑剂由所述第二粒径破碎为所述第一粒径的比例；/n基于所述破碎函数、所述补给函数以及粒数平衡模型，获取粒数平衡方程，所述粒数平衡方程表示由多种不同粒径的支撑剂形成的混合支撑剂在预设压强下破碎前后的支撑剂粒径、所述预设压强与基于所述第一粒径的累积质量比例之间的关系。/n...

【技术特征摘要】
1.一种支撑剂破碎性能的确定方法，其特征在于，所述方法包括：
采用多个不同第一粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第一破碎实验，获取所述多组第一破碎实验的实验结果，所述第一粒径为每组第一破碎实验中支撑剂的初始粒径；
基于所述多组第一破碎实验的实验结果，获取所述每组第一破碎实验后的第一累积质量比例，所述第一累积质量比例是指：在所述每组第一破碎实验后的支撑剂中，粒径小于该组第一破碎实验的第一粒径的支撑剂的质量与该组第一破碎实验中支撑剂的总质量之比；
基于所述每组第一破碎实验的第一粒径、所述每组第一破碎实验的压强、所述每组第一破碎实验后的第一累积质量比例以及破碎函数模型，获取破碎函数，所述破碎函数表示所述每组第一破碎实验中支撑剂由于破碎而减少的质量与所述每组第一破碎实验的压强、所述第一粒径之间的关系；
采用多个不同第二粒径的支撑剂分别在多个不同的压强下进行多组第二破碎实验，获取所述多组第二破碎实验的实验结果，所述第二粒径为每组第二破碎实验中支撑剂的初始粒径，所述第一粒径为所述每组第二破碎实验的目标粒径；
基于所述多组第二破碎实验的实验结果，获取每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例，所述第二累积质量比例是指：在所述每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于所述第一粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比，所述第三累积质量比例是指：在所述每组第二破碎实验后的支撑剂中，粒径小于所述第二粒径的支撑剂的质量与该组第二破碎实验中支撑剂的总质量之比；
基于所述每组第二破碎实验的第一粒径、所述每组第二破碎实验的第二粒径、所述每组第二破碎实验后的第二累积质量比例和第三累积质量比例以及补给函数模型，获取补给函数，所述补给函数表示所述每组第二破碎实验中支撑剂由所述第二粒径破碎为所述第一粒径的比例；
基于所述破碎函数、所述补给函数以及粒数平衡模型，获取粒数平衡方程，所述粒数平衡方程表示由多种不同粒径的支撑剂形成的混合支撑剂在预设压强下破碎前后的支撑剂粒径、所述预设压强与基于所述第一粒径的累积质量比例之间的关系。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述破碎函数、所述补给函数以及粒数平衡模型，获取粒数平衡方程包括：
对所述粒数平衡模型进行差分离散，获取差分模型；
基于所述差分模型以及所述破碎函数、所述补给函数，获取所述粒数平衡方程。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述破碎函数模型包括：



其中，x表示第一粒径，单位为μm，σ表示第一破碎实验的压强，单位为MPa，S(x,σ)表示第一粒径为x的支撑剂在压强为σ的条件下进行第一破碎实验后的破碎函数值，单位为MPa-1，P(x,σ)表示第一累积质量比例，无因次。


4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述补给函数模型包括：



其中，x表示第一粒径，单位为μm，y表示第二粒径，单位为μm，σ表示第二破碎实验的压强，单位为MPa，B(y,x,σ)表示第二粒径为y的支撑剂在压强为σ的条件下进行第二破碎实验后的第一粒径为x时的补给函数值，无因次，P(x,σ)表示第二累积质量比例，无因次，P(y,σ)表示第三累积质量比例，无因次。


5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述粒数平衡模型包括：



其中，x表示第一粒径，单位为μm，y表示第二粒径，单位为μm，σ表示破碎实验的压强，单位为MPa，B(y,x,σ)表示第一粒径为x的支撑剂在压强为σ的条件下进行破碎实验后的第二粒径为y时的补给函数值，无因次，P(x,σ)表示第一累积质量比例，无因次，P(y,σ)表示第三累积质量比例，无因次，S(x,σ)表示第一粒径为x的支撑剂在压强为σ的条件下进行破碎实验后的破碎函数值，单位为MPa-1。


6.一种支撑剂破碎性能的确定装置，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭子义，林海，万有余，刘永，熊廷松，张勇，刘欢，刘世铎，张成娟，何金鹏，
申请(专利权)人：中国石油天然气股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11