[發明專利]一種壓裂液懸砂能力測試系統及方法

有效

• 申請號: 201610161915.X
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105675847B
• 公開（公告）日: 2017-12-08
• 發明（設計）人: 張健;郜時旺;張國祥;荊鐵亞;王金意
• 申請（專利權）人: 中國華能集團清潔能源技術研究院有限公司;中國華能集團公司
• 主分類號: G01N33/26
• 分類號: G01N33/26
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 段俊濤

技術領域

本發明屬于壓裂技術領域，特別涉及一種壓裂液懸砂能力測試系統及方法。

背景技術

隨著致密低滲非常規油氣藏的大規模開發，針對常規水基壓裂液存在的環保問題、水敏地層和開采地區缺水的制約，CO₂無水壓裂技術應運而生。CO₂無水壓裂技術主要是以由液態CO₂和極少量化學添加劑混合形成的無水壓裂液代替傳統的水基壓裂液進行儲層改造，在提高體積壓裂改造效果的同時，能夠有效保護儲層，并且節約大量的水資源，在技術上和經濟上均具有較大優勢。由于超臨界CO₂的粘度往往遠低于水基壓裂液，故常常需要加入增稠劑等化學添加劑以改善其壓裂液的攜砂造縫性能。

然而，實際的市場調研發現，現有的施工現場作業或實驗室研究都很少，針對能夠測試CO₂壓裂液懸砂能力的裝置，市場上還沒有成熟的產品銷售。

發明內容

為了克服上述現有技術的缺點，本發明的目的在于提供一種壓裂液懸砂能力測試系統，可以測試不同添加劑配比下的CO₂無水壓裂液在不同溫度、不同壓力、不同排量情況下的動態懸砂能力和靜態懸砂能力，同時還可以利用該實驗裝置測試CO₂泡沫壓裂液、清水壓裂液等其他類型壓裂液的懸砂能力，也可用落球法測定各種壓裂液的粘度。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種壓裂液懸砂能力測試系統，包括兩條支路：

第一條支路包括均與過濾器5入口連接的第一氣瓶1和第二氣瓶2，過濾器5的出口依次連接冷凝器6和儲罐7，儲罐7連接支路匯合點且在連接管路上依次設置有第一注入泵11、第一壓力傳感器12、第一流量計13和第一止回閥14，

第二條支路包括盛液容器15，盛液容器15連接活塞容器19且在連接管路上依次設置第二注入泵17和第二流量計18，活塞容器19連接支路匯合點且在連接管路上依次設置有第二壓力傳感器20和第二止回閥21；

兩條支路匯合后再依次連接中間容器23和循環回路43，其中支路匯合點與中間容器23之間管路上設置有安全閥22，中間容器23與循環回路43之間管路上依次設置有第三壓力傳感器24、第七閥25、柱塞泵26、第三止回閥27和第八閥28。

所述第一氣瓶1與過濾器5入口之間的連接管道上設置有第一閥3，所述第二氣瓶2與過濾器5入口之間的連接管道上設置有第二閥4，所述盛液容器15與第二注入泵17之間的連接管道上設置有第六閥16。

所述冷凝器6和儲罐7并聯后再串接有第三閥8，儲罐7的出口同時連接有并聯的第四閥9和第五閥10，其中第五閥10設置在儲罐7與第一注入泵11之間的連接管路上。

所述中間容器23內設置有攪拌器，用于攪拌壓裂液使其均勻，外部設置有溫度可調的加熱套，用于控制壓裂液的溫度。

所述循環回路43由螺桿泵29、第四壓力傳感器30、溫度傳感器31、觀測容器32、第五壓力傳感器37、螺旋管38和第九閥39依次連接而成，其中第九閥39和螺桿泵29的交匯處連接第八閥28。

所述觀測容器32入口設置有第十一閥42，用于放空及殘液的排放，出口依次連接有第十閥40和真空泵41。

所述觀測容器32安裝有帶有刻度的透視窗33，且內部設置有大小合適的旋轉勺34、上篩網35和下篩網36。

裝置中所有連接管路均采用316L管路，以防CO₂對管路的酸性腐蝕；且連接中間容器23到觀測容器32之間的所有管路，用保溫材料纏繞包裹。

本發明還提供了基于所述壓裂液懸砂能力測試系統的測試方法，包括動態懸砂能力和靜態懸砂能力的測試，其中：

CO₂無水壓裂液動態懸砂能力測試方法步驟：

步驟11，組裝實驗設備，第一氣瓶1或第二氣瓶2中為CO₂氣體，在旋轉勺34中放入適量的支撐劑，安裝在觀測容器32中，將添加劑放入活塞容器19中，對中間容器23和螺旋管38設定實驗溫度；

步驟12，抽真空檢測實驗裝置密封性；

步驟13，向中間容器23中注入實驗設定配比的液態CO₂和添加劑；

步驟14，向觀測容器32中注入CO₂無水壓裂液；

步驟15，循環CO₂無水壓裂液，加支撐劑，觀測動態懸砂效果；

步驟16，實驗后處理，排出殘液，清洗管路和設備；