[發明專利]評價壓裂液動態懸砂能力的氣泡軌跡線法及裝置

有效

• 申請號: 202010772767.1
• 申請日: 2020-08-04
• 公開（公告）號: CN112082997B
• 公開（公告）日: 2021-08-10
• 發明（設計）人: 劉磊;鄔學利
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N21/85
• 分類號: G01N21/85
• 代理公司: 北京市誠輝律師事務所 11430
• 代理人: 朱偉軍

1.一種評價壓裂液動態懸砂能力的氣泡軌跡線法，其特征在于，包括以下步驟：

1)估算砂粒的直徑d_s，由公式計算砂粒的葛拉曉夫數Gr_s，由公式計算氣泡的葛拉曉夫數Gr_b，其中，ρ_f為壓裂液的密度，ρ_s為砂粒的密度，ρ_b為氣泡中氣體的密度，d_b為氣泡直徑，g為重力加速度，μ_f為壓裂液的黏度；

2)令氣泡的葛拉曉夫數與砂粒的葛拉曉夫數相等，即Gr_b＝Gr_s，得到相同葛拉曉夫數下的氣泡直徑，即d_b＝d_s((ρ_s-ρ_f)/(ρ_f-ρ_b))^1/3，在相同葛拉曉夫數條件下，用直徑為d_b的氣泡浮升軌跡線模擬直徑為d_s的砂粒沉降軌跡線；

3)使壓裂液A在可視化水平裂縫中流動，測量其體積流量、壓力和溫度；調節氣泡大小，使氣泡的平均直徑等于或者接近步驟2)計算所得的d_b；將一串直徑為d_b的氣泡在流動壓裂液A中連續釋放，將氣泡浮升軌跡線標記為a，并記錄氣泡軌跡線a；

4)使壓裂液B在可視化水平裂縫中流動，測量其體積流量、壓力和溫度；將一串直徑為d_b的氣泡在流動壓裂液B中連續釋放，將氣泡浮升軌跡線標記為b，并記錄氣泡軌跡線b；

5)比較氣泡軌跡線的浮升高度，據此評價壓裂液的動態懸砂能力，具體步驟為：在氣泡軌跡線a上取一段軌跡線a1，在所拍攝的氣泡軌跡線b上取一段軌跡線b1，使a1和b1起點的水平坐標相同，且a1和b1終點的水平坐標也相同，若軌跡線a1的浮升高度大于軌跡線b1的浮升高度，則在所測量的體積流量、壓力和溫度條件下，壓裂液A的懸砂能力弱于壓裂液B的懸砂能力；若軌跡線a1浮升高度小于軌跡線b1的浮升高度，則在所測量的體積流量、壓力和溫度條件下，壓裂液A的懸砂能力強于壓裂液B的懸砂能力；

或者，比較氣泡軌跡線的平移距離，據此評價壓裂液的動態懸砂能力，具體步驟為：在氣泡軌跡線a上取一段軌跡線a2，在氣泡軌跡線b上取一段軌跡線b2，使a2和b2起點的豎直坐標相同，且a2和b2終點的豎直坐標也相同，若軌跡線a2的平移距離大于軌跡線b2的平移距離，則在所測量的體積流量、壓力和溫度條件下，壓裂液A的懸砂能力強于壓裂液B的懸砂能力；若軌跡線a2平移距離小于軌跡線b2的平移距離，則在所測量的體積流量、壓力和溫度條件下，壓裂液A的懸砂能力弱于壓裂液B的懸砂能力。

2.根據權利要求1所述的一種評價壓裂液動態懸砂能力的氣泡軌跡線法，其特征在于：

步驟3)中記錄軌跡線a是用拍攝照片的方式進行記錄。

3.根據權利要求2所述的一種評價壓裂液動態懸砂能力的氣泡軌跡線法，其特征在于：

步驟4)中記錄軌跡線b是用拍攝照片的方式進行記錄。

4.一種評價壓裂液動態懸砂能力的裝置，其特征在于：

包括氣泡發生部分、氣泡軌跡測試部分、氣液分離部分；

所述氣泡發生部分包括氣源(14)和氣泡發生器(11)，所述氣源(14)和氣泡發生器(11)之間通過管路相連；

所述氣泡軌跡測試部分包括可視化裂縫模擬測試段(9)、流量計(6)、溫度傳感器(7)、壓力傳感器(8)、坐標網格線(10)，所述坐標網格線(10)位于可視化裂縫模擬測試段(9)的一側，流量計(6)、溫度傳感器(7)和壓力傳感器(8)分別用于測量可視化裂縫模擬測試段(9)內壓裂液的流量、溫度和壓力；

所述氣液分離部分包括氣液分離器(2)；

氣液分離器(2)中的壓裂液通過泵驅動后在可視化裂縫模擬測試段(9)中流動，氣泡發生器(11)從可視化裂縫模擬測試段(9)的底部釋放氣泡串，形成已知壓力、溫度和流量條件下的氣泡軌跡線。