模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置制造方法
【专利摘要】本发明公开了模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，包括减阻性能测试模块和携砂能力评价模块，由活接头连接，可以根据实验需求进行组合。所述减阻性能测试模块主要由空压机储气罐、温度传感器、储液罐、温度控制器、计算机数据采集系统、发育直管段、测量直管段、差压变送器、流量变送器、流量传感器、针阀、收液罐一组成；所述携砂能力评价模块包括可视模拟裂缝悬砂系统和收液罐二，所述可视模拟裂缝悬砂系统为两块有机玻璃面板构成狭窄的裂缝通道。本发明原理可靠，操作方便，能准确定量测试减阻水压裂液在不同条件下的减阻性能，并在测试减阻性能的同时快捷评价其携砂性能，大大节省了减阻水压裂液的评价流程及时间。
【专利说明】模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及快速评价装置。
【背景技术】
[0002]目前，减阻水作为一种新型的压裂液在页岩天然气开发中取得较好的应用效果，公知常规压裂液测试评价装置仅能简单定性比较压裂液的减阻性能，不能准确定量测试减阻水压裂液在不同温度、不同管径、不同雷诺数条件下的减阻率，也不能在测试减阻性能的同时快捷评价其携砂性能。
【发明内容】
[0003]本发明的目的在于提供模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，该装置原理可靠，操作方便，采用多种技术手段减小实验误差，能准确定量测试减阻水压裂液在不同条件下的减阻性能，并在测试减阻性能的同时快捷评价其携砂性能，大大节省了减阻水压裂液的评价流程及时间。
[0004]为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
[0005]模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，由减阻性能测试模块和携砂能力评价模块构成，能准确测试压裂液在不同温度(常温-100°C)、不同管径(5mm、10mm、15mm)、不同流动雷诺数(1000-100000)条件下的减阻率并且能在测试减阻率的同时快速评价其携砂性能。该装置通过恒压气体驱动液体流动的方式，使液体在直管段完全发育后，测试其直管段压力降，通过压力降、流量、管径等参数的计算，得到直管段减阻率，对压裂液减阻性能进行快速准确测试；通过可视模拟裂缝悬砂系统，观察携砂压裂液在模拟裂缝中流动后，砂粒在裂缝中堆积的形态和分布，快捷评价减阻水压裂液的携砂性能。
[0006]模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，包括减阻性能测试模块和携砂能力评价模块。
[0007]所述减阻性能测试模块和携砂能力评价模块由活接头连接，二者可以根据实验需求进行组合。
[0008]所述减阻性能测试模块，主要由空压机储气罐、温度传感器、储液罐、温度控制器、计算机数据采集系统、发育直管段、测量直管段、差压变送器、流量变送器、流量传感器、针阀、收液罐一组成，所述储液罐装有减阻水压裂液，其两端连接温度传感器和温度控制器，其上部连接空压机储气罐，其下部通过管道依次连接发育直管段、测量直管段和收液罐一，所述测量直管段两端的引压元件一和引压元件二连接差压变送器，所述测量直管段和收液罐一之间有流量传感器和针阀，所述流量传感器连接流量变送器，所述温度控制器、差压变送器、流量变送器均与计算机数据采集系统相连。
[0009]本发明通过空压机储气罐用恒压气体驱动储液罐内的减阻水压裂液流动。
[0010]所述管道的管径为5mm、IOmm或15mm，所述发育直管段的长度为400倍管径，所述测量直管段的长度为100倍管径。[0011]所述携砂能力评价模块，包括可视模拟裂缝悬砂系统和收液罐二，所述可视模拟裂缝悬砂系统为两块有机玻璃面板构成狭窄的裂缝通道，以此来模拟地层的垂直裂缝截面。两块有机玻璃面板大小均为500mmX 1500mm，并且有纵向和横向刻度，两块有机玻璃面板平行放置，其间距为5_。携砂压裂液流过该系统，砂粒在裂缝中堆积的形态与分布，直观地反映了压裂液的携砂能力。
[0012]本发明可以根据实验需要仅使用减阻性能测试模块测试减阻性能，也可两个模块连接使用，全面测试和评价减阻及携砂性能。
[0013]对于减阻性能测试模块，采用容积为50L，设计压力为IMPa储液罐作为测试液体储存容器，罐内带电磁式搅拌器，罐体带安全阀、压力表、液位计；容器上部与最大工作压力
0.5Mpa的便携式可调压空压机连通，由空压机提供恒压气源驱动液体流动。需测试的减阻水压裂液样品通过气体压力驱动在管道内流动，这样可以避免用泵驱动在泵内产生的高剪切和高挤压对液体结构的破坏，提高了实验的准确性。液体从储液容器中流出后，进入内径为5mm的不锈钢直管段(可以根据需要更换为10mm、15mm内径的管段，测试出不同管径条件下的减阻率)，直管段长度为管径的400倍，远大于牛顿流体湍流发育需要的直管段长度(50倍管径)，确保液体进入测试管段前已经完全发育，有效减小了实验的误差。考虑到所采用压差计的线性精度特性，减阻能力测量直管段为长度为100倍管径的直管段，该管段的压差由压差计测量。液体的流量通过测试管段后的针阀控制(可控制雷诺数范围为1000-100000)，并由流量计计量。采用加热器、温度变送器、温度控制器来控制储罐内测试液的温度，控制方法为:在温度控制器上设定测试的目标温度，由温度变送器探测罐内测试液温度，当测试液温度低于设定值，温度控制器控制罐体外包裹的加热器进行加热至设定值。并通过在测试液储罐和测试管道包裹隔热层的办法，保持测试过程恒温。测试过程的温度、压差、流量数据都通过变送器传输到计算机数据采集系统，计算机根据实验数据计算出雷诺数、测试管段摩阻和减阻水压裂液的直管段减阻率。
[0014]如需要评价压裂液的携砂能力，只需通过活接头连接携砂能力评价模块。
[0015]与现有技术相比，本发明专利的有益效果在于:采用多种技术手段，有效减小了常规压裂液测试评价装置可能存在的误差，可以精确测试减阻水压裂液在不同温度、不同管径、不同雷诺数条件下的减阻性能，并且能在测试减阻性能的同时快捷评价其携砂性能，为新型减阻水压裂液的研发提供了快捷有效的评价手段。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是本发明的结构示意图。
[0017]图中:1空压机储气罐，2温度传感器，3储液罐，4温度控制器，5计算机数据采集系统，6差压变送器，7流量变送器，8引压元件一，9引压元件二，10流量传感器，11针阀，12活接头，13收液罐一，14发育直管段，15测量直管段，16可视模拟裂缝悬砂系统，17收液罐二。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图进一步说明本发明。
[0019]参看图1。[0020]模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，包括减阻性能测试模块和携砂能力评价模块，所述减阻性能测试模块和携砂能力评价模块由活接头12连接。
[0021]所述减阻性能测试模块，主要由空压机储气罐1、温度传感器2、储液罐3、温度控制器4、计算机数据采集系统5、发育直管段14、测量直管段15、差压变送器6、流量变送器
7、流量传感器IO、针阀11、收液罐一 13组成，所述储液罐3装有减阻水压裂液，其两端连接温度传感器2和温度控制器4，其上部连接空压机储气罐I，其下部通过管道依次连接发育直管段14、测量直管段15和收液罐一 13，所述测量直管段两端的引压元件一 8和引压元件二 9连接差压变送器6，所述测量直管段和收液罐一 13之间有流量传感器10和针阀11，所述流量传感器连接流量变送器7，所述温度控制器4、差压变送器6、流量变送器7均与计算机数据采集系统5相连。
[0022]所述携砂能力评价模块，包括可视模拟裂缝悬砂系统16和收液罐二 17。
[0023]需测试的减阻水压裂液样品盛装在储液罐3中，通过空压机储气罐I内气体的压力驱动液体进入发育直管段14。液体完全发育后进入测量直管段15，该管段的差压数据由差压变送器6测量。液体的流量通过测试管段后的针阀11控制，并由流量传感器10计量。整个装置的温度由储液罐的温度控制器4控制，可以按照测试需要改变。测试过程的温度、压差、流量信号都通过温度控制器4、差压变送器6和流量变送器7传输到计算机数据采集系统5。
[0024]携砂能力评价模块通过活接头12连接到减阻性能测试模块。携砂液体通过针阀11流入可视模拟裂缝悬砂系统16。
【权利要求】
1.模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，包括减阻性能测试模块和携砂能力评价模块，两个模块由活接头(12)连接，其特征在于，所述减阻性能测试模块，主要由空压机储气罐(I)、温度传感器(2)、储液罐(3)、温度控制器(4)、计算机数据采集系统(5)、发育直管段(14)、测量直管段(15)、差压变送器(6)、流量变送器(7)、流量传感器(10)、针阀(11)、收液罐一(13)组成，所述储液罐(3)装有减阻水压裂液，其两端连接温度传感器(2)和温度控制器(4)，其上部连接空压机储气罐(1)，其下部通过管道依次连接发育直管段(14)、测量直管段(15)和收液罐一(13)，所述测量直管段两端的引压元件一(8)和引压元件二(9)连接差压变送器(6)，所述测量直管段和收液罐一(13)之间有流量传感器(10 )和针阀(11)，所述流量传感器连接流量变送器(7 )，所述温度控制器(4 )、差压变送器(6)、流量变送器(7)均与计算机数据采集系统(5)相连；所述携砂能力评价模块，包括可视模拟裂缝悬砂系统(16)和收液罐二(17)。
2.如权利要求1所述的模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，其特征在于，所述空压机储气罐(I)用恒压气体驱动储液罐内的减阻水压裂液流动。
3.如权利要求1所述的模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，其特征在于，所述管道的管径为5mm、IOmm或15mm，所述发育直管段的长度为400倍管径，所述测量直管段的长度为100倍管径。
4.如权利要求1所述的模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，其特征在于，所述可视模拟裂缝悬砂系统(16)为两块有机玻璃面板构成狭窄的裂缝通道，两块有机玻璃面板大小均为500mmX 1500mm，并且有纵向和横向刻度，两块有机玻璃面板平行放置，其间距为5謹。
5.如权利要求1所述的模块化减阻水压裂液减阻、携砂性能测试及评价装置，其特征在于，所述减阻性能测试模块和携砂能力评价模块由活接头连接，可以根据实验需求进行组合。
【文档编号】G01M10/00GK103698104SQ201410006908
【公开日】2014年4月2日 申请日期:2014年1月7日 优先权日:2014年1月7日
【发明者】罗平亚, 鲍晋, 郭拥军 申请人:西南石油大学