[發明專利]超臨界二氧化碳壓裂液增粘攜砂效果評價實驗裝置和方法

在審

• 申請號: 201810129518.3
• 申請日: 2018-02-08
• 公開（公告）號: CN110132959A
• 公開（公告）日: 2019-08-16
• 發明（設計）人: 侯磊;蔣廷學;路保平;劉紅磊;劉建坤;卞曉冰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

本發明涉及一種超臨界二氧化碳壓裂液增粘攜砂效果評價實驗裝置，屬于油氣開采領域，包括可視化裂縫模擬機構，所述可視化裂縫模擬機構構造成能夠模擬裂縫，并記錄超臨界二氧化碳增粘后的攜砂效果；連接所述可視化裂縫模擬機構的入口的混砂器，所述混砂器構造成能夠向所述可視化裂縫模擬機構輸入支撐劑顆粒；以及連接所述可視化裂縫模擬機構的入口的超臨界二氧化碳輸入機構，所述超臨界二氧化碳輸入機構構造成能夠向所述可視化裂縫模擬機構輸入混有增粘劑的超臨界二氧化碳流體。能夠觀察并記錄支撐劑和增粘后的超臨界二氧化碳兩相運動過程，并獲取顆粒運動參數，從而對超臨界二氧化碳增粘后的攜砂效果進行評價。

技術領域

本發明涉及一種超臨界二氧化碳壓裂液增粘攜砂效果評價實驗裝置和方法，屬于油氣開采領域。

背景技術

超臨界二氧化碳是一種新型、清潔、高效的壓裂液，具有常規水力壓裂不可比擬的優勢。超臨界二氧化碳具有高密度、低粘度、低表面張力以及高擴散系數的優點，并具有良好的傳熱和傳質性能。超臨界二氧化碳作為壓裂液對儲層沒有傷害，可有效避免近井地層堵塞，能夠保護油氣層、改善儲層滲透性的作用。并且，超臨界二氧化碳非常容易返排。此外，超臨界二氧化碳壓裂液還可以使致密的粘土砂層脫水，打開砂層孔道，降低井壁表皮系數。

但超臨界二氧化碳的粘度極低，與氣體粘度相當，其攜砂能力差是制約其現場應用的核心因素之一。為了提高其攜砂性能，國內外學者已經針對超臨界二氧化碳增粘開展了初步研究，優選并合成了包括小分子增粘劑、小分子表面活性劑以及聚合物等不同類型的增粘劑，其中，有機硅聚合物和含氟聚合物的增粘效果較好，可使超臨界二氧化碳粘度增大90倍。

然而，目前針對超臨界二氧化碳增粘效果的研究，主要評價標準是粘度增加倍數，但粘度增加多少倍才能滿足攜砂需求，或者粘度的提高如何換算成攜砂能力的增強，目前還沒有很好的解決這一問題，導致現有的超臨界二氧化碳增粘研究缺乏有效的評價方法，缺乏目標性和針對性，一味地追求粘度的提高可能導致增粘劑成本的上升，不利于現場大規模推廣應用。

發明內容

針對上述問題，本發明提出了一種超臨界二氧化碳壓裂液增粘攜砂效果評價實驗裝置和方法，能夠觀察并記錄支撐劑和增粘后的超臨界二氧化碳兩相運動過程，并獲取顆粒運動參數，從而對超臨界二氧化碳增粘后的攜砂效果進行評價。

本發明的提出了一種超臨界二氧化碳壓裂液增粘攜砂效果評價實驗裝置，包括：

可視化裂縫模擬機構，所述可視化裂縫模擬機構構造成能夠模擬裂縫，并記錄超臨界二氧化碳增粘后的攜砂效果；

連接所述可視化裂縫模擬機構的入口的混砂器，所述混砂器構造成能夠向所述可視化裂縫模擬機構輸入支撐劑顆粒；以及

連接所述可視化裂縫模擬機構的入口的超臨界二氧化碳輸入機構，所述超臨界二氧化碳輸入機構構造成能夠向所述可視化裂縫模擬機構輸入混有增粘劑的超臨界二氧化碳流體。

本發明的進一步改進在于，所述可視化裂縫模擬機構包括模擬裂縫主體，設置在模擬裂縫主體上的攝像裝置，以及設置在所述模擬裂縫主體出口的集砂器。

本發明的進一步改進在于，所述模擬裂縫主體上還設置第一壓力傳感器和第一溫度傳感器。

本發明的進一步改進在于，所述模擬裂縫主體底部設置可轉動支架。

本發明的進一步改進在于，所述模擬裂縫主體下部設置放空閥。

本發明的進一步改進在于，所述超臨界二氧化碳輸入機構包括二氧化碳氣源，連接所述二氧化碳氣源的柱塞增壓泵，連接所述柱塞增壓泵的油浴加熱器，以及連接所述油浴加熱器的混溶器；

其中，所述混溶器內儲存有增粘劑，所述混溶器的出口連接所述可視化模擬機構的入口。