抗力低減装置の経年劣化試験

1. この試験手順は、水圧破砕用ドラッグリデューサーの熱劣化安定性およびせん断劣化安定性の実験室評価を対象としています。 

この実験では、坑内高温静的劣化とパイプラインポンプによるせん断劣化をシミュレートし、劣化後の粘度保持性能と抗力低減率を評価する。

この手順は、スリックウォーターフラクチャリング用のポリアクリルアミド（PAM）および改質コポリマー摩擦低減剤に適用可能です。

2. 試験規格および参考文献

NB/T 14003.2-2016、石油・天然ガス産業 ― 破砕用摩擦低減剤 

3. テストの原則

高温高塩分地層水環境下では、抗力低減剤のポリマー分子鎖は加水分解、酸化分解、鎖切断を受け、その結果、分子量、粘度、抗力低減剤の性能が低下します。静的熱劣化試験は、坑内における長期閉鎖時の高温劣化をシミュレートし、機械的せん断劣化試験は、現場でのポンプ運転およびパイプライン輸送中の高せん断乱流損傷をシミュレートします。劣化前後の性能保持率を試験することで、製品の安定性を評価します。

4. 計測機器および装置

・高温高圧老化反応炉

・6段階速度調整可能な回転式粘度計

・抗力低減ループ試験装置

・電子分析天秤

・恒温水槽

・ワーリングブレンダー／せん断ミキサー

5. 試験溶液の調製

目標とする貯留層の塩分濃度とイオン組成（TDS）に基づいて、模擬地層かん水を調製します。ドラッグリデューサーのサンプルを計量し、模擬かん水に溶解して、標準的な作業濃度（50～200 ppm / 0.5～2.0 gpt）の試験溶液を調製します。均一に攪拌し、凝集や塊が目視できないほど完全に溶解するまで室温で熟成させます。

6．テスト項目と操作手順

6.1 抗力低減装置の静的熱劣化安定性試験（コア試験）

本項目は、坑内閉鎖条件下におけるドラッグリデューサーの高温静的安定性を評価するものです。

1. 熟成させた抗力低減剤溶液を熟成反応器に注ぎ入れます。空気を遮断し、酸素による酸化劣化を抑制するために、しっかりと密閉してください。

2. 目標とする油井の状態に応じて老化温度を設定します: 80℃ / 120℃ / 150℃ / 180℃ (オプション)。

3. 熟成時間を設定します：16時間、24時間、48時間、72時間（72時間は標準熟成時間です）。

4. 熟成が完了したら、反応器を自然冷却して室温に戻す。

5. 溶液の外観（透明度、沈殿、剥離）を観察する。

6. 指定されたせん断速度 (511 s⁻¹) で見かけ粘度を測定し、データを記録する。

7. 一定の流量とレイノルズ数の下で、ループパイプライン装置を使用して抗力低減率（DR%）をテストする。

6.2 抗力低減装置の機械的せん断劣化試験

現場でのポンプ運転、流量調整、およびパイプラインの乱流時に発生する摩擦低減器のせん断損傷をシミュレーションする。

1. 摩擦抵抗低減剤のせん断劣化安定性試験のために、新鮮で熟成した摩擦抵抗低減剤溶液を使用する。

2. 高速せん断ミキサーまたは循環せん断装置を使用して、一定のせん断強度と時間で連続せん断を行う。

3. せん断劣化の前後で、それぞれ粘度と抗力低下率を測定する。

6.3 複合劣化試験（現場シミュレーションモード）

手順：高温静的劣化試験 → 冷却試験 → 機械的せん断劣化試験 → 性能試験。この複合試験は、実際の建設現場での作業条件により近いものです。

6.4 保管劣化試験

オリジナルの抗力低減剤製品の保存安定性を評価する。

1. 元の乳化製品／粉末製品を一定温度環境（25℃／40℃）に置いてください。

2. それぞれ30日、60日、90日間維持する。

3. 製品の剥離、析出、流動性の変化を観察する。

4. 溶液を調製し、溶解性能、初期粘度、および抗力低減性能を試験する。

7. 計算式

粘度保持率（％）
粘度保持率 = (経時変化後の粘度 / 初期粘度) × 100%

抗力低減剤保持率（％）
DR保持率 = (経過DR率 / 初期DR率) × 100%

8. 標準的な資格基準

標準的な高温劣化試験（72時間）後、摩擦低減剤の抗力低減率保持率は80%以上であり、明らかな析出や剥離があってはならない。

9. 重要なテストノート

・模擬地層水は、実際の貯留層の塩分濃度およびイオン比と一致していなければなりません。塩分濃度の変動は、年代測定結果に大きな影響を与えます。

・劣化反応器は、酸素の侵入を防ぐためにしっかりと密閉する必要がある。酸素が侵入すると、ポリマー鎖が著しく劣化する。

・データの比較可能性を確保するため、粘度試験およびDR試験の前に、すべてのサンプルを同じ試験温度まで冷却しなければならない。

・各サンプル群について並行試験を実施し、その平均値を最終結果とする。

10. テストレポート出力項目

試験温度、熟成時間、水の塩分濃度（TDS）、試験せん断速度、初期粘度、熟成粘度、粘度保持率、初期DR%、熟成DR%、DR保持率、溶液の外観。

九芳科技の合成ワークショップ

九芳研究所