[發(fā)明專利]一種支撐劑改性實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用

在審

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• 申請日: 2017-06-13
• 公開（公告）號: CN107262010A
• 公開（公告）日: 2017-10-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 溫慶志;牟紹艷;張東曉
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: B01J19/28
• 分類號: B01J19/28;B01F9/02;B01F15/06
• 代理公司: 濟(jì)南金迪知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司37219
• 代理人: 呂利敏

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種支撐劑改性實(shí)驗(yàn)裝置及其應(yīng)用，屬于油氣田開發(fā)的技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

壓裂支撐劑在油氣開采中發(fā)揮著重要的作用，是水力壓裂技術(shù)的關(guān)鍵材料之一。低密度支撐劑能大幅度降低支撐劑在壓裂液傳輸過程中的沉降，還能增加有效支撐裂縫長度；此外，壓裂過程中使用低黏度的壓裂液，可減小泵送功率，可有效地降低施工難度和作業(yè)成本。

實(shí)際工作中,技術(shù)人員通過對普通支撐劑進(jìn)行改性，比如在常規(guī)支撐劑表面涂覆一層樹脂薄膜,稱為樹脂覆膜支撐劑,樹脂覆膜支撐劑能大幅度降低支撐劑的破碎率、濁度、酸溶解度,提高支撐劑的導(dǎo)流能力和延長壓裂時效性，樹脂覆膜支撐劑的用量在逐漸增加。此外，改進(jìn)支撐劑的潤濕性，可以對油井起到增油控水的作用，對提高油井產(chǎn)量具有積極意義。

傳統(tǒng)的簡單滾筒式的覆膜機(jī)制作儀器，使得支撐劑骨料在其中只有一個方向的滾動，容易使得支撐劑變成不規(guī)則的球形，即橢球型，這對于現(xiàn)場應(yīng)用中是極其不利的。因此在實(shí)際的生產(chǎn)操作中，亟需一種配套完整的支撐劑改性的實(shí)驗(yàn)裝置。

俄國專利文獻(xiàn)RU2424971C1雖然提出一種混合物料裝置，但是，該專利RU2424971C1與本發(fā)明存在實(shí)質(zhì)性的技術(shù)區(qū)別：RU2424971C1所述裝置內(nèi)部為螺旋形狀，顆粒在內(nèi)部實(shí)現(xiàn)的翻滾運(yùn)動與水泥車類似，而本發(fā)明為支撐劑表面改性實(shí)驗(yàn)裝置，其滾筒內(nèi)壁為平滑曲面，不存在螺旋結(jié)構(gòu)，確保支撐劑顆粒可以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種支撐劑改性實(shí)驗(yàn)裝置。

本發(fā)明還提供利用上述實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)支撐劑改性的方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種支撐劑改性實(shí)驗(yàn)裝置，包括滾筒、驅(qū)動所述滾筒旋轉(zhuǎn)的動力泵、用于向所述滾筒內(nèi)噴射藥劑的噴射管路，其特征在于，所述滾筒內(nèi)壁為平滑連續(xù)曲面。所述滾筒一端設(shè)置有滾筒蓋，在所述滾筒的另一端設(shè)置有供所述噴射管路延伸至滾筒內(nèi)的滾筒軸孔；所述動力泵通過皮帶驅(qū)動滾筒轉(zhuǎn)動，其轉(zhuǎn)動速度可以根據(jù)不同的物料及藥劑的基本性質(zhì)具體設(shè)定，以達(dá)到最好的混合效果。本發(fā)明的作用是使骨料支撐劑在所述實(shí)驗(yàn)裝置中翻滾，在高溫條件下均勻沾上改性藥劑，并使所述藥劑在所述骨料的表面固化，進(jìn)而形成改性的支撐劑。所述的藥劑為儲存樹脂及固化劑等藥劑成分。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述滾筒的外形為圓柱體。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述滾筒內(nèi)壁為平滑連續(xù)曲面的設(shè)計方法如下：

首先，在滾筒的兩個端面分別繪制尺寸、相對角度均一致的正三角形；

然后，在滾筒的中心軸向中部繪制一個與一側(cè)端面正三角形尺寸一致，相對角度相差60°的正三角形；分別標(biāo)記出所述正三角形的頂點(diǎn)和邊長中點(diǎn)，對所述正三角形沿順時針依次編號：左端面正三角形的頂點(diǎn)和邊長中點(diǎn)編號依次為1、2、3、4、5、6；中部正三角形的頂點(diǎn)和邊長中點(diǎn)編號依次為7、8、9、10、11、12；右端面正三角形的頂點(diǎn)和邊長中點(diǎn)編號依次為13、14、15、16、17、18；

然后，利用平滑曲線依次連接：1、12、13；2、7、14；3、8、15；4、9、16；5、10、17；6、11、18，以得到六條平滑的曲線為掃描邊界；

最后，分別以滾筒的兩個端面上的正三角形與中部的正三角形為掃描圖案，以滾筒的中心軸線為掃描路徑，利用solidworks繪圖軟件掃描得到所述的平滑連續(xù)曲面。其掃描邊界為圖1所示的邊界。本發(fā)明所述滾筒內(nèi)壁為：沿中心軸線有六條掃描周線，其內(nèi)表面沿軸向的兩端面截圖為正三角形，其內(nèi)表面中心軸向中部截圖也為正三角形，所述中部截圖與所述兩端面截圖的正三角形之間角度相差60°。所述滾筒的外觀為一個圓柱體，所述內(nèi)表面呈現(xiàn)出特殊的曲面，可以形象地比喻為一個被捏扁了的易拉罐。與一般內(nèi)部平滑的滾筒相比，本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了支撐劑的雙方向運(yùn)動，即隨滾筒運(yùn)動方向的滾動和垂直于滾筒方向的滾動。因此本發(fā)明更有利于支撐劑與改性化學(xué)藥劑充分接觸。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述正三角形的邊長為滾筒端面直徑的0.5-0.8倍。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，在所述滾筒的外部設(shè)置有加熱裝置。該加熱裝置為所述滾筒內(nèi)的物料及藥劑進(jìn)行混合加熱，使其在反應(yīng)溫度下更有效的混合形成改性的支撐劑；同時，該溫度可以根據(jù)不同的物料及藥劑的基本性質(zhì)具體設(shè)定，以達(dá)到最好的混合效果。

根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選的，所述噴射管路包括設(shè)置在所滾筒外的藥劑驅(qū)動泵、藥劑輸送管線、設(shè)置在所述滾筒內(nèi)的噴頭。所述噴頭包括沿所述滾筒中心軸向設(shè)置的多個噴孔。所述噴頭設(shè)置在滾筒內(nèi)，用于向滾筒內(nèi)部均勻噴灑藥劑，使支撐劑骨料與藥劑充分接觸后固化。