一种压裂液携砂能力测试系统及测试方法_2

文档序号:9273634阅读:来源:国知局
温度。它内置的液态0)2储罐8可以储存一定量液态CO2。
[0021](4)本系统中0)2泵13和试剂泵14采用恒速恒压泵,可以根据需要,选择适当规格型号,设定排量,调节泵的流量;建议最大工作压力为70MPa以上,能够模拟压裂施工时地层压力条件。
[0022](5)本系统中试剂罐15下端设计有放空阀16,方便试剂罐15使用前后的清洗。
[0023](6)本系统中第一压力计12、第二压力计17和第三压力计30可分别测量超临界CCV液体、不同配比形成的CO 2压裂液和实验过后的压裂液压力,实时监测系统中的管线压力;并通过安全阀18和回压阀32进行管线压力控制,从而保障管路安全。
[0024](7)本系统中预热器20用于适量加热压裂液,从而模拟地层温度条件,而第一温度计21则安装在水平携砂运移支路和垂直悬砂运移支路的汇合处,且其间距离尽量短,能够提高二氧化碳无水压裂液测试温度的计量精确度,减小测试误差。
[0025](8)本系统中水平携砂观测仪23,表面装有透明水平刻度观测窗24,可以通过观测窗上的具体刻度计量压裂液的携砂运移性能,从而模拟裂缝中压裂液在流动方向上的有效运移长度;采用“下进上出”的流动方式,是为了使得压裂液充分与进液口处水平支撑剂堆积37充分接触并混合;曲面缓冲坡38的设计是为了减少因水力撞击等造成的压裂液流动波动;挡板39设计为等间距分布,用于区分压裂液运移能力的强弱程度,数量宜为4个左右。
[0026](9)本系统中垂直悬砂观测仪27,表面装有透明垂直刻度观测窗28,可以通过观测窗上的具体刻度计量压裂液的悬砂运移性能,从而模拟压裂液在裂缝中垂直方向上的支撑剂沉降性能,扩径缓冲孔45和缩径缓冲孔49的设计是为了减少因水力波动给实验测试带来的影响。
[0027](10)本系统中第一水平过滤网36和第二水平过滤网40、第一垂直过滤网44和第二垂直过滤网48是为了防止压裂液携砂流动过程中支撑剂进入管线造成管线堵塞等复杂情况的发生。同时第一水平过滤网36和第一垂直过滤网44均设置在进液口处,可以拆卸,便于试验后对水平携砂观测仪23和垂直携砂观测仪27腔体内散乱的支撑剂进行处理与填装。
[0028](11)本系统中水平刻度观测窗24和垂直刻度观测窗28均由透明的蓝宝石或者其他耐高压材料制成,能够承受压裂液一定的压力;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其他方法等明显处理标记,以便观测。
[0029](12)本系统中通过控制第六阀22和第七阀25或第八阀26和第九阀29的打开或关闭,可以灵活选用水平携砂运移支路或者垂直悬砂运移支路二者中的任意一条进行相关的运移或悬砂性能测试。
[0030](13)本系统中压裂液回收装置33,用于回收并处理废弃的测试压裂液,防止对实验室和环境造成污染。
[0031](14)本系统中所有连接管线均采用316L管线,有一定的耐压抗酸腐蚀特性,减少或防止高压0)2压裂液对管线造成伤害;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,防止压裂液在输送过程中造成的热量散失,从而提高测试温度的计量精度,减小实验误差。
[0032](15)本系统汇总所述体积流量计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、第二温度计31等均连接数字采集控制卡,用于采集压力、温度、流量和泵排量等参数,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。
【附图说明】
[0033]图1为无水压裂液携砂能力测试系统结构示意图。
[0034]图2为水平携砂观测仪的结构示意图,其中,图2a为内部侧视剖视图,图2b为外部侧视图。
[0035]图3为垂直悬砂观测仪的结构示意图,其中,图3a为外部侧视图,图3b为内部侧视剖视图。
【具体实施方式】
[0036]下面结合附图对本发明做详细叙述。
[0037]如图1所示,第一气瓶I和第二气瓶2气体分别通过第一阀3和第二阀4后,经过气体净化器5净化后,通过体积流量计6计量流量。然后通过制冷系统7,将二氧化碳制冷液化后储存在液态CO2储罐8中,经CO 2泵13输入管路,并与来自另一支路中由试剂泵14泵入管路的试剂罐15中事先配置好的不同配比的添加剂相混合,然后当流体增压至一定程度后,通过安全阀18和单向阀19,经预热器20适量加热后,通过控制第六阀22和第七阀25或第八阀26和第九阀29的打开或关闭,可以灵活选用水平携砂运移支路或者垂直悬砂运移支路二者中的任意一条进行相关的运移或悬砂性能测试,测试后的压裂液流入压裂液回收装置33。
[0038]如图2所示,水平携砂运移支路的关键测试装置为水平携砂观测仪23,使用时首先向曲面缓冲坡38与进液口之间缓慢填砂形成水平支撑剂堆积37,然后装上第一水平过滤网36和第二水平过滤网40,测试过程中采用“下进上出”的流动方式,即通过水平携砂观测仪进液口 34注入压裂液并使其通过水平携砂观测仪排液口 35流出,通过表面透明的水平刻度观测窗24,或者通过观测挡板间支撑剂的集聚厚度与面积,可以相对计量压裂液中水平方向上的支撑剂有效运移长度,从而表征压裂液流动方向上的支撑剂运移性能。
[0039]如图3所示,垂直悬砂运移支路的关键测试装置为垂直悬砂观测仪27,其垂直悬砂仪进液口 42处装有第二垂直过滤网48,填砂时水平放置,通过垂直悬砂仪排液口 43向垂直悬砂仪腔体填砂,使之在扩径缓冲孔45处形成垂直支撑剂堆积46,然后装上第一垂直过滤网44,竖直放置,接入垂直悬砂运移支路;通过观测表面透明的垂直刻度观测窗28,可以计量压裂液中的支撑剂在垂直方向上的悬浮运移性能,从而表征压裂液在垂向上的支撑剂沉降性能。
[0040]本系统中所用的支撑剂均需要用荧光染料或者其他方法处理,以便测试时的观测计量。另外,系统本身配备数据采集处理功能,可实现计算机操作:数据采集包括压力、温度、流量、和相应的泵排量,为了保证测量精度和控制的可靠性,所述系统中的数字采集控制卡均采用进口数字采集控制卡,从而实现数字化采集传输。
[0041]计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表,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。
[0042]本发明的测试方法为:
[0043]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CO 2储罐8中,然后由0)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或染剂液等材料处理,故在测试过程中可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。
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