一种压裂液携砂能力测试系统及测试方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及压裂技术领域，特别涉及一种二氧化碳无水压裂液携砂能力测试系统及测试方法。
【背景技术】
[0002]伴随着致密低渗非常规油气藏的大规模开发，为了降低常规水基压裂液对储层(尤其水敏性储层)造成的伤害，二氧化碳无水压裂技术由于其“无水压裂”的特性正备受关注。0)2无水压裂技术主要是以由液态CO 2和极少量化学添加剂混合形成的无水压裂液代替传统水基压裂液进行储层改造，在提高体积压裂改造效果的同时，能够有效保护储层，并且节约大量的水资源。
[0003]然而，由于超临界CCV液体的粘度往往远低于水基压裂液，故常常需要加入增稠剂和增粘剂等化学添加剂以改善其压裂液携砂造缝性能。然而，实际的市场调研发现，现有的施工现场作业或实验室研宄针对能够表征超临界0)2压裂液携砂性能的测试系统和设备，市场上还没有成熟的产品销售。
[0004]因此，我们发明了本测试系统。本发明一一二氧化碳无水压裂液携砂能力测试系统及测试方法可以模拟并测试不同添加剂配比下的二氧化碳无水压裂液在不同温度、不同压力、不同排量情况下的悬砂运移能力。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术存在的设备及仪器不配套的问题，本发明的目的在于提供了一种二氧化碳无水压裂液携砂能力测试系统及测试方法，专门测试不同添加剂配比下的二氧化碳无水压裂液在不同温度、不同压力、不同排量条件下的悬砂运移能力。
[0006]为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为:
[0007]一种压裂液携砂能力测试系统，包括第一气瓶I和第二气瓶2，且第一气瓶I和第二气瓶2分别通过第一阀3和第二阀4与气体净化器5的入口连接，气体净化器5的出口依次连接体积流量计6、制冷系统7和液态CO2储罐8，其中制冷系统7和液态CO 2储罐8并联后再串接有第三阀9，液态CO2储罐8出口同时连接有第四阀10、第一压力计12、第五阀11和0)2泵13，然后汇合另一条依次连接有放空阀16、试剂罐15和试剂泵14的支路，在两条支路汇合处连接有第二压力计17和安全阀18，安全阀18依次连接单向阀19、预热器20、第一温度计21，然后经由水平携砂运移支路或者垂直悬砂运移支路，再依次连接第三压力计30、第二温度计31和回压阀32后进入压裂液回收装置33 ;所述水平携砂运移支路按照流体运动方向依次连接第六阀22、带有水平刻度观测窗24的水平携砂观测仪23和第七阀25，所述垂直悬砂运移支路按照流体运动方向依次连接第八阀26、带有垂直刻度观测窗28的垂直悬砂观测仪27和第九阀29。
[0008]所述系统能够根据需要灵活选择气瓶即第一气瓶I和第二气瓶2的接入数量，同时气瓶口向下倾斜固定放置；所述液态CO2储罐8在制冷系统7内，为制冷系统7 —部分。
[0009]所述0)2泵13和试剂泵14采用恒速恒压泵，其最大工作压力为70MPa以上，能够根据需要，选择规格型号，设定排量，调节泵的流量，从而能够模拟压裂施工时地层压力条件。
[0010]所述预热器20能够加热压裂液，且第一温度计21安装在水平携砂运移支路和垂直悬砂运移支路的汇合处，且距离汇合点应尽量近。
[0011]所述安全阀18安装在0)2泵13和试剂泵14的两条支路汇合处；所述单向阀19只允许流经安全阀18的压裂液流向预热器。
[0012]所述水平携砂观测仪23水平放置，采用“下进上出”的流动方式，在水平携砂仪进液口 34处设有第一水平过滤网36，在水平携砂仪排液口 35处设有第二水平过滤网40 ;同时在入口端靠近进液口处设有曲面缓冲坡38，在曲面缓冲坡38和水平携砂仪进液口 34之间铺满水平支撑剂堆积37，且在曲面缓冲坡38后设有距离相等的挡板39。
[0013]所述垂直悬砂观测仪27竖直放置，垂直携砂仪进液口 42和垂直携砂仪排液口 43分别设置在垂直悬砂仪筒体47的进出口端面的中心位置；在垂直携砂仪进液口 42上装有可拆卸第一垂直过滤网44，入口端为扩径缓冲孔45，扩径缓冲孔45内为垂直支撑剂堆积46，在出口端布置有第二垂直过滤网48，第二垂直过滤网48和垂直携砂仪排液口 43间为缩径缓冲孔49。
[0014]所述的水平刻度观测窗24和垂直刻度观测窗28均透明，采用蓝宝石或者耐高压材料制成；且所述的水平支撑剂堆积37和垂直支撑剂堆积46所用的支撑剂砂砾均用荧光液或染剂液处理标记，以便观测。
[0015]所述系统所有连接管线均采用316L管线；且预热器20到第三压力计30之间的所有管线均采用保温材料包裹；所述体积流量计6、第一压力计12、0)2泵13、试剂泵14、第二压力计17、预热器20、第一温度计21、第三压力计30和第二温度计31均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量和泵排量，采集的数据经处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。
[0016]上述所述的压裂液携砂能力测试系统的测试方法，第一气瓶1、第二气瓶2中CO2气体经过制冷系统7液化储存在在液态CO2储罐8中，然后由CO 2泵13输入管路，并与来自另一支路由试剂泵14泵入管路的事先配置好的不同配比的添加剂相混合，经预热器20适量加热后灵活选用水平携砂运移支路或垂直悬砂运移支路其中的一条支路进行二氧化碳无水压裂液在不同添加剂配比、不同排量、不同压力和不同温度条件下的运移性能或悬砂性能等携砂能力测试，测试所用的压裂液最后进入压裂液回收装置33进行回收处理；在测试过程中的支撑剂颗粒均经过荧光液或染剂液处理，故在测试过程中通过垂直刻度观测窗28来计量压裂液的悬砂性能，或者通过水平刻度观测窗24来计量压裂液的运移性能；垂直刻度观测窗28计量压裂液悬砂性能的方法为:在流体从下端注入垂直悬砂观测仪27腔体后，垂直支撑剂堆积46会在流体浮力和重力作用下向上悬浮运移，从而透过垂直刻度观测窗28上标注的刻度来表征压裂液对支撑剂颗粒的悬浮运移距离，运移距离越大表明这一测试条件下压裂液悬砂性能越好；水平刻度观测窗24计量压裂液运移性能的方法为:流体从水平携砂仪进液口 34进入水平携砂观测仪23的腔体后，由于曲面缓冲坡38的作用，水平支撑剂堆积37会在流体作用下轴向运移分布，从而透过水平刻度观测窗24上标注的刻度定量表征压裂液对支撑剂颗粒的携砂运移距离，还能通过观测不同挡板的39间隔内支撑剂颗粒的堆积厚度分布定性表征压裂液对支撑剂的携砂运移性能，某一间距挡板39间的沉积颗粒越多，代表支撑剂运移距离主要集中在该距离范围内；携砂运移距离分布越远，表明这一测试条件下压裂液携砂性能越好。
[0017]和现有技术相比较，本发明具备如下优点:
[0018](I)本发明是专门模拟并测试不同添加剂配比形成的二氧化碳无水压裂液在不同温度、不同压力和不同排量情况下的悬砂性能和运移性能相关的携砂能力。
[0019](2)本系统中第一气瓶I和第二气瓶2能够根据需要灵活选择气瓶接入数量，存放时应将气瓶瓶口向下倾斜存放，以便于更好地保存和输出液化的二氧化碳。
[0020](3)本系统中制冷系统7可以根据实验需要设定制冷