[發明專利]一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置及工作方法

有效

• 申請號: 201410557368.8
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN104280315A
• 公開（公告）日: 2015-01-14
• 發明（設計）人: 李兆敏;呂其超;李賓飛;李松巖;盧擁軍;邱曉慧;張昀
• 申請（專利權）人: 中國石油大學（華東）
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 呂利敏

1.一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，該裝置包括產氣部、壓裂液儲存部、均與產氣部和壓裂液儲存部相連的泡沫發生器、支撐劑儲罐和模擬裂縫板；

所述的產氣部包括沿氣體擴散方向依次連接的氣瓶、氣體流量計和單向閥；

所述的壓裂液儲存部包括可控制壓裂液流出流量的裝置；

所述產氣部產生的氣體和壓裂液儲存部產生的液體經氣泡發生器作用產生壓裂液泡沫，所述的壓裂液泡沫流入所述支撐劑儲罐的頂部；

在支撐劑儲罐的底部設置有模擬裂縫板，在所述模擬裂縫板的末端設置有回壓閥；在所述支撐劑儲罐的頂部設置有壓力表。

2.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述泡沫發生器與支撐劑儲罐通過連接管線相連，所述連接管線為內徑3～6mm的不銹鋼管線。

3.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置還包括計算機和微觀攝像機；在所述模擬裂縫板上設置有微觀攝像機，所述微觀攝像機與所述計算機相連，用于采集、儲存、分析所述模擬裂縫內泡沫壓裂液攜砂的參數，以評價所述模擬裂縫內泡沫壓裂液攜砂能力。

4.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述可控制壓裂液流出流量的裝置包括由平流泵驅動的用于容納壓裂液的中間容器。

5.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述模擬裂縫板所形成裂縫的厚度為1-3mm；所述支撐劑為粒徑0.1mm～0.9mm的支撐劑顆粒。

6.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述支撐劑儲罐為長方體結構，所述支撐劑儲罐內部標有體積刻度，作用是存放支撐劑顆粒，也用于計量實驗過程中壓裂液攜帶走的支撐劑體積；其帶有體積刻度一面及相對面為耐壓鋼化玻璃，其余面為不銹鋼；所述支撐劑儲罐的內腔的高度為20cm～40cm，體積為20mL～160mL。

7.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述模擬裂縫板包括上下兩塊耐壓鋼化玻璃板，在所述鋼化玻璃板的四周采用不銹鋼嵌套密封；所述模擬裂縫板中裂縫的縱切面為長方形、楔形或折線形。

8.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，所述泡沫壓裂液中氣體體積占比應控制在50％～90％。

9.根據權利要求1所述的一種泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置，其特征在于，在所述模擬裂縫板的末端，且在回壓閥的上游設置有濾網。

10.一種如權利要求1-9任意一項所述泡沫壓裂液動態攜砂能力評價裝置的工作方法，包括步驟如下：

(1)連接設備，啟動計算機；

(2)向支撐劑儲罐填充測試用支撐劑，在中間容器內加入泡沫壓裂液基液，將回壓閥過流壓力升高到測試壓力；

(3)打開平流泵開關并調節泵注速度，打開氣瓶開關及氣體流量計開關，調劑氣體流速，控制泡沫壓裂液的產生量；

(4)從模擬裂縫板中出現泡沫流體開始計時，記錄測試時間段△t內，支撐劑儲罐中支撐劑的減少量，即泡沫壓裂液的攜砂體積V，cm³，采用透明方格紙采集支撐劑在模擬裂縫板的單條裂縫中的分布數據：包括支撐劑的運移最遠距離l_max，cm，以及支撐劑在單條裂縫中的分布狀態，同時采用微觀攝像機觀測模擬裂縫板內支撐劑與泡沫壓裂液基液的相互作用；

(5)計算并對比不同泡沫壓裂液的攜砂能力參數，包括：

①泡沫壓裂液單位時間內的攜砂質量M，g/min，計算公式為：其中ρ_堆為支撐劑的堆積密度，g/cm³；

②支撐劑顆粒運移地最遠距離l_max，cm；

③支撐劑顆粒平均鋪置密度ρ_鋪，g/cm²，計算公式為：其中w為裂縫寬度，cm。