CN103389358B - 支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及石油压裂支撑剂性能评价技术领域，尤其涉及一种对石油油井压裂工艺所使用的支撑剂在管道中的摩阻性能进行评价的装置。该装置的输送管路用于将搅拌单元中的压裂液和支撑剂输送到冲蚀单元，其进液端与搅拌单元连接、喷液端与冲蚀单元的标靶对应设置，在输送管路上设有第一泵体，第一泵体与喷液端之间的管道上设有第一弯头及流量计，喷液端还连接有可拆卸的变径。通过本装置可以测定管道内部的磨损情况，可对陶粒、石英砂和树脂覆膜砂等不同的支撑剂对管道内部的磨损进行评价对比，可对不同冲蚀时间、不同冲蚀速度、不同冲蚀角度等情况下的支撑剂进行低摩阻性能的评价测试。
Description
技术领域
本发明涉及石油压裂支撑剂性能评价技术领域，尤其涉及一种对石油油井压裂工艺所使用的支撑剂在管道中的摩阻性能进行评价的装置，可以对支撑剂在管道中的磨损等情况进行检测。
背景技术
传统的低摩阻通常是认为压裂液起主要作用，且建有相应的压裂液低摩阻评价装置。但树脂覆膜支撑剂的应用表明，其在降低石油高压管汇的磨损、保持较低的注入裂缝时的破碎率方面有着明显优势；树脂覆膜作为降低摩阻的一种手段已广被油田行业认可。
在实际的油气田生产中，压裂车组以极高的速度将支撑剂和压裂液混合物经管道注入地层，高压曲折的管路中支撑剂对管路的磨损很大，而支撑剂本身的破碎率也大大提高；特别是近年来，水平井、大位移井等的应用发展，支撑剂对管汇的冲蚀现象已十分突出，因而对支撑剂低摩阻的性能要求越来越高。
具有低摩阻性能的支撑剂，一方面可以降低其在泵入过程中对管道的冲蚀磨损，另一方面也可以保持较低的进入裂缝的支撑剂破碎率，起到真正支撑地层的效果。遗憾的是，至今为止，尚未存在相应的专门针对支撑剂的低摩阻性能进行检测的设备及方法；而行标SY/T5108-2006中关于破碎率的测试也仅仅模拟支撑剂进入地层后承受闭合压力时的破碎情况，对支撑剂从混砂车泵入地层裂缝期间可能造成的破碎并未考虑。
因此，针对以上不足，本发明提供了一种石油油井压裂工艺所使用的支撑剂在管道中的摩阻性能进行评价的装置。
发明内容
（一）要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是解决现在技术中没有专门针对支撑剂在管道中的摩阻性能进行检测的设备；无法测定管道内部的磨损情况及动能损失的问题。
（二）技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，该支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置包括：
搅拌单元，用于存储和搅拌压裂液和支撑剂；
冲蚀单元，包括标靶；
循环单元，包括输送管路，所述输送管路用于将所述搅拌单元中的压裂液和支撑剂输送到所述冲蚀单元，其进液端与搅拌单元连接、喷液端与冲蚀单元的标靶对应设置，在所述输送管路上设有第一泵体，所述第一泵体与喷液端之间的管道上设有第一弯头及流量计，所述喷液端还连接有可拆卸的变径。
进一步地，所述循环单元还包括回收管路，所述回收管路用于将所述冲蚀单元中的压裂液和支撑剂输送回所述搅拌单元中，在所述回收管路上设有第二泵体。
进一步地，在回收管路上靠近所述搅拌单元的一端还设有第二弯头。
进一步地，所述搅拌单元包括搅拌器、搅拌杆及储液槽，所述搅拌器位于储液槽的上方，所述搅拌杆位于储液槽内、且搅拌杆上还设有搅拌叶片，所述搅拌器与搅拌杆的一端连接。
进一步地，在所述搅拌杆的另一端还连接有扶正器。
（三）有益效果
本发明的上述技术方案具有如下优点：通过本发明的支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，可以测定管道内部的磨损情况，可对陶粒、石英砂和树脂覆膜砂等不同的支撑剂对管道内部的磨损进行评价对比，可对不同冲蚀时间、不同冲蚀速度、不同冲蚀角度等情况下的支撑剂进行低摩阻性能的评价测试。
附图说明
图1是本发明实施例支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置的主视图；
图2是图1中A-A的剖视图；
图3是本发明实施例角度调节器的示意图。
图中：101：搅拌器；102：搅拌杆；103：扶正器；21：进液端；22：喷液端；201：第一泵体；202：第二泵体；203：储液槽；204：缓冲槽；205：第一管道；206：第二管道；207：第一弯头；208：第二弯头；301：冲蚀槽；302：角度调节器；3021：角度调节轴；3022：调节齿轮；3023：卡块；303：标靶；304：变径；401：流量计；403：第一阀门；404：第二阀门；405：排液口。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-3所示，本发明实施例提供的一种支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，该评价装置包括搅拌单元、冲蚀单元及循环单元。
所述搅拌单元用于存储和搅拌压裂液和支撑剂，其包括搅拌器101、搅拌杆102及储液槽203，所述搅拌器101位于储液槽203的上方，所述搅拌杆102位于储液槽203内、且搅拌杆102上还设有搅拌叶片，搅拌杆102的一端与搅拌器101连接、另一端还连接有扶正器103。优选地，所述搅拌器101为电机，可根据含沙量、液体性质及搅拌效果等选用不同的类型。在搅拌杆102的另一端设有扶正器103，保证了搅拌杆102的竖直运动，不会出现离心等现象。根据需要也可以调节搅拌器的搅拌速度。
在搅拌单元的储液槽203底部还设有排液口405及第二阀门404，通过排液口405可以排空储液槽203中的液体及砂样，也可用于取样，第二阀门404用于控制排液口405，可用球阀或其他阀门实现。
冲蚀单元用于支撑剂喷射时的冲蚀评价，包括标靶303、角度调节器302及冲蚀槽301，冲蚀槽301模拟喷砂口出液的空间，起到防止液体飞溅、收集液体等作用，在冲蚀槽301的下方对应设置有缓冲槽204，用于盛接冲蚀标靶301后的液体和砂，具有存储和缓冲作用。所述冲蚀槽301为一面开口的方形盒体，在其相对的两个侧板上同轴设置有孔，通过所述孔安装有角度调节器302；所述角度调节器302包括角度调节轴3021及调节齿轮3022，所述角度调节轴3021穿设于所述冲蚀槽301上相对的两个侧板同轴设置的孔中，在所述角度调节轴3021的一端且位于冲蚀槽301的外部固定连接有调节齿轮3022，所述调节齿轮3022通过卡块3023固定，所述标靶303固定于所述角度调节轴3021的中部且位于冲蚀槽301的内部。当需要调节标靶303的角度时，可以通过手动转动调节齿轮3022，转到所需的角度后通过卡块3023将调节齿轮3022卡死。
循环单元保证流体在高速流动下的循环状态，减少用液量，包括输送管路及回收管路。
所述输送管路用于将所述搅拌单元中的压裂液和支撑剂输送到所述冲蚀单元，输送管路的进液端21与搅拌单元的储液槽203连接、喷液端22与冲蚀单元的标靶303对应设置，标靶303为介质冲蚀的对象，可由多种材质制得，获取对比数据；从输送管路的喷液端22喷出的液体喷到标靶303上，这样通过测定标靶303的情况即可对支撑剂进行低摩阻性能的评价测试。而标靶303的角度可以调节，测定不同冲蚀角度对支撑剂低摩阻性能的评价测试。
在所述输送管路上设有第一泵体201，第一泵体201用于将储液槽203中的液体泵入管路，是实验的动力装置。在进液端21与第一泵体201之间还设有第一阀门403，通过第一阀门403可以调节输送管路的流量，控制液体循环，可用球阀或其他阀门实现，在第一泵体201与喷液端22之间还设有第一弯头207，第一弯头207用于模拟实际管汇的弯曲，数量和角度均可调，本实施例中的第一弯头207的数量为1个，角度为60°。第一弯头207与第一泵体201之间的管道为第一管道205、第一弯头207与喷液端22之间的管道为第二管道206，所述第一管道205及第二管道206均为透明且耐压管道，通过透明耐压管道可以直观测试不同支撑剂在不同压裂液、不同流速下的动态悬浮情况，筛选合适的支撑剂和压裂液。在第一弯头207的前后均设有一个流量计401，分别测量液体通过第一弯头207前、后的流量（流速），计算能量、动量损失；所述喷液端22还连接有可拆卸的变径304，变径304模拟实际喷砂口，也可作为调节流速的方式之一。
所述回收管路用于将所述冲蚀单元中的压裂液和支撑剂输送回所述搅拌单元中，在所述回收管路上设有第二泵体202，第二泵体202用于将缓冲槽204中的存液泵入储液槽203中，实现液体的循环。在回收管路上靠近所述搅拌单元的一端还设有第二弯头208，第二弯头208用于改变返回液体的流向，降低气泡冲蚀的可能，增强实验对比。
本装置的工作过程为：将一定量的支撑剂和压裂液（清水、滑溜水或冻胶）倒入储液槽203，经搅拌单元混合均匀，后经第一泵体201依次进入第一管道205、第一弯头7、流量计401、第二管道206及变径304，之后经过变径304从第二管道206出来，直接冲击冲击槽301里面的标靶303，冲蚀后的混合液体会顺着冲蚀槽301流到缓冲槽204，然后再由回收管路上的第二泵体202抽回到储液槽203里面进行循环作业。
试验完成，或需更换冲蚀介质（压裂液或支撑剂），或对支撑剂进行取样时，由排液口405及第二阀门404完成排液或取样。
试验过程中，可根据需要按设计的内容和方式进行部分、或全部地考察、记录、分析。
综上所述，通过本发明的支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，可以测定管道内部的磨损情况，可对陶粒、石英砂和树脂覆膜砂等不同的支撑剂对管道内部的磨损进行评价对比，可对不同冲蚀时间、不同冲蚀速度、不同冲蚀角度等情况下的支撑剂进行低摩阻性能的评价测试。
以上所述仅是本发明的一种优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
Claims (3)
1.一种支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，其特征在于：包括：
搅拌单元，用于存储和搅拌压裂液和支撑剂；所述搅拌单元包括搅拌器(101)、搅拌杆(102)及储液槽(203)，所述搅拌器(101)位于储液槽(203)的上方，所述搅拌杆(102)位于储液槽(203)内、且搅拌杆(102)上还设有搅拌叶片，所述搅拌器(101)与搅拌杆(102)的一端连接；在所述搅拌杆(102)的另一端还连接有扶正器(103)；
冲蚀单元，包括标靶(303)、角度调节器(302)及冲蚀槽(301)，所述冲蚀槽(301)为一面开口的方形盒体，在其相对的两个侧板上同轴设置有孔，通过所述孔安装有角度调节器(302)，
所述角度调节器(302)包括角度调节轴(3021)及调节齿轮(3022)，所述角度调节轴(3021)穿设于所述冲蚀槽(301)上相对的两个侧板同轴设置的孔中，在所述角度调节轴(3021)的一端且位于冲蚀槽(301)的外部固定连接有调节齿轮(3022)，所述调节齿轮(3022)通过卡块(3023)固定，所述标靶(303)固定于所述角度调节轴(3021)的中部且位于冲蚀槽(301)的内部；
循环单元，包括输送管路，所述输送管路用于将所述搅拌单元中的压裂液和支撑剂输送到所述冲蚀单元，其进液端(21)与搅拌单元连接、喷液端(22)与冲蚀单元的标靶(303)对应设置，在所述输送管路上设有第一泵体(201)，所述第一泵体(201)与喷液端(22)之间的管道上设有第一弯头(207)及流量计(401)，所述喷液端(22)还连接有可拆卸的变径(304)。
2.根据权利要求1所述的支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，其特征在于：所述循环单元还包括回收管路，所述回收管路用于将所述冲蚀单元中的压裂液和支撑剂输送回所述搅拌单元中，在所述回收管路上设有第二泵体(202)。
3.根据权利要求2所述的支撑剂在管道中的摩阻性能评价装置，其特征在于：在回收管路上靠近所述搅拌单元的一端还设有第二弯头(208)。
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