CN103969160B - 高温高压泡沫液体动滤失检测系统及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高温高压泡沫液体动滤失检测系统及其检测方法，其滤失系统包括滤失腔及搅拌器，在滤失腔内安装桨式搅拌器，将起泡液体与气体充分均匀混合，同时带动泡沫液体旋转与岩心表面发生相对运动，所述滤失腔分别与气体增压装置和加温装置连接，气体增压装置可保证滤失腔内滤失压力维持稳定，在回压阀的出口端连接气液分离器，气液分离器再分别连接气体计量装置和液体计量装置。本发明是一种适用于高温高压泡沫液体的动滤失检测系统及检测方法，该系统设计科学合理，检测方法准确，具有较高的创造性。

Description

高温高压泡沫液体动滤失检测系统及其检测方法

技术领域

本发明属于石油与天然气工程领域，涉及油气田开采技术的室内实验评价，尤其是一种高温高压泡沫液体动滤失检测系统及其检测方法。

背景技术

常规的液体动滤失检测方法是利用驱替泵驱替液体进入管路，以一定的剪切速率在管路中流动剪切，并流经液腔中的岩心端面，然后测取液体的滤失量和时间。这种方法不适用于泡沫型液体动滤失评价的主要原因为：①泡沫液体需要以一定的气液比混合，并经过强搅拌才能形成，而常规动滤失检测方法使用驱替泵无法实现强搅拌；②在计量泡沫液体滤失量时需要考虑气液分离计量，常规实验方法未设置，导致气液分离无法实现。

通过专利文献检索，发现相关的两篇公开专利文献：

1、一种泡沫压裂液动态滤失的测量装置及其工作方法(CN102914494A)，方法步骤如下：(1)测定待测柱状岩心的气体渗透率并对其称重；(2)测定柱状岩心的孔隙率；(3)将柱状岩心放入岩心夹持器套筒中，连接好管线，对柱状岩心加围压至模拟地层压力，关闭回压阀；(4)打开恒温箱，设定为模拟地层温度，恒温4h；(5)向岩心夹持器套筒内的进液口注入标准盐水，待标准盐水通过柱状岩心的流量恒定后，记录标准盐水的注入压力和注入流量，计算柱状岩心的液体渗透率；(6)打开回压阀，加回压3.5MPa，分别打开所述盛放氮气的中间容器和盛放压裂液的中间容器下方的泵，控制气液流量保持固定的泡沫质量，所述泡沫质量是指泡沫压裂液的气液比；(7)调节回压阀，保持柱状岩心压差恒定，从第一滴滤液开始流出时记录滤失时间，并且同时记录液体收集瓶的质量，即液体滤失量；和气体收集瓶内的体积变化，即气体滤失量；(8)测柱状岩心损害后的渗透率；(9)测定柱状岩心损害后的气体渗透率。该发明利用新型岩心夹持器套筒对柱状岩心进行实验和测量，保持泡沫压裂液在滤失实验中的气液完整性，根据实验数据计算泡沫压裂液中液体滤失系数和气体滤失系数。

2、一种适用煤层压裂液动滤失的实验检测方法(CN101899975A)，步骤是：(1)测取压裂液损害前的煤岩气测渗透率；(2)煤岩清水滤失实验：将已测定渗透率的岩心装入岩心夹持器内，在液腔内装入清水，围压为对应埋深的有效应力，设定转子搅拌速率，当滤液开始流出时，开始记录时间、初始滤失质量、滤液的累计滤失量，测定时间为120min，即完成煤岩清水滤失实验；(3)煤岩压裂液滤失实验：卸去液腔压力，保持围压不变，将液腔内的清水排出，并配好与煤层匹配的压裂液，装入液腔内，设定液腔压力，设定转子搅拌速率，当滤液开始流出时，开始记录时间、初始滤失质量、滤液的累计滤失量，测定时间为120min，停止搅拌，并停止计时，卸去液腔压力和围压，并泄去压裂液，即完成煤岩压裂液滤失实验；(4)煤岩压裂液损害率的测定：在岩心夹持器出口端处接上管线，并连接上泵用清水反向驱替，将液腔顶盖打开，观测岩心夹持器靠近液腔处出液情况，直至液腔出液变清，全为清水时，关闭驱替泵，停止驱替，并将液腔内液体排出，最后用反向测取煤岩滤失后的气体渗透率，即完成煤岩压裂液损害率的测定。该发明模拟煤层增产改造过程中压裂液滤失情况，实现科学有效地测定不含支撑剂的压裂液在地层条件下的滤失特性。

本发明申请与上述两篇专利在技术方案上有本质的不同。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种适用高温高压泡沫液体动滤失检测系统及其检测方法，以测定泡沫类型液体在高温高压下通过岩心端面时的滤失性。

本发明解决技术问题所采用的技术方案是：

一种高温高压泡沫液体动滤失检测系统，包括滤失系统、岩心夹持器、回压阀，滤失系统与岩心夹持器连接，在岩心夹持器内嵌装岩心，在岩心夹持器的出口端连接回压阀，所述的滤失系统包括滤失腔及搅拌器，在滤失腔内同轴安装搅拌器，所述滤失腔分别与气体增压装置和加温装置连接，在回压阀的出口端连接气液分离器，气液分离器再分别连接气体计量装置和液体计量装置。

而且，在岩心夹持器上还连接有夹持器围压加压装置。

而且，所述搅拌器为桨式搅拌器。

一种高温高压泡沫液体动滤失检测方法，具体步骤如下：

(1)根据泡沫液体在地层中的滤失位置选择岩心，测试滤失前岩心的渗透率或导流能力；

(2)将岩心装入岩心夹持器设定围压，并给定回压，根据滤失腔的体积及泡沫液体的气液比，在滤失腔中注入起泡液体，给定滤失腔的温度与压力，设定搅拌器的搅拌速率，并打开气体增压装置，保持滤失腔内维持一定滤失压力；

(3)打开岩心尾部回压阀，开始计时，当泡沫液体在岩心中滤失时，通过岩心尾部的回压阀，流入气液分离器，分别计量滤失泡沫液体中的气体体积与液体体积；

(4)记录时间、累积滤失的气体体积与液体体积，停止计时，卸去回压、滤失腔压力和围压，并泄去泡沫液体；

(5)在岩心夹持器出口端卸掉回压阀、气液分离器、气体计量装置和液体计量装置，连接上泵用清水反向驱替，将滤失腔进液端打开，直至流出液全为清水时，关闭驱替泵，停止驱替，并将滤失腔内清水排出，最后用反向测取岩心滤失后的气体渗透率，用于计算岩心泡沫液体损害率。

本发明的优点和积极效果是：

1、本发明与常规的液体动滤失检测相比，不是直接利用驱替泵驱替液体流经液腔中的岩心端面，而是独特设计的滤失系统，该滤失系统由搅拌器与滤失腔构成，根据滤失系统体积与液体体积的关系设定气液比，在搅拌滤失腔中的起泡液体形成泡沫液体，给定滤失系统的温度与压力，设定搅拌器的搅拌速率，并打开气体增压装置，保持滤失系统内维持一定滤失压力。

2、本发明利用桨式搅拌器将泡沫液体滤失实验中的起泡、混拌、流动过程一体化，由气体增压装置提供滤失压差，并将滤失气体与液体分离计量，可获得高温高压条件下的泡沫液体滤失规律。

3、本发明与常规的液体动滤失检测相比，考虑到泡沫液体的特殊性，在回压阀后增加了气液分离器和测量装置，通过气液分离器将气体和液体分离，并分别计量滤失泡沫液体中的气体体积与液体体积，填补了现有技术无法有效测量高温高压泡沫液体动滤失的技术空白。

4、本发明是一种适用于高温高压泡沫液体的动滤失检测系统及检测方法，该系统设计科学合理，检测方法准确，具有较高的创造性。

附图说明

图1为本系统的连接框图；

图2为泡沫液体中滤失量与时间关系图；

图3为泡沫质量与时间关系图。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例对本发明作进一步详述，以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。

一种高温高压泡沫液体动滤失检测系统，包括滤失系统、岩心夹持器6、回压阀8及夹持器围压加压装置7，滤失系统与岩心夹持器连接，在岩心夹持器内同轴嵌装岩心5，在岩心夹持器的出口端连接回压阀，在岩心夹持器上还连接有夹持器围压加压装置。

本发明的创新点在于：

1、所述的滤失系统包括滤失腔4及桨式搅拌器12，在滤失腔内同轴安装桨式搅拌器，该桨式搅拌器由搅拌电机3控制，所述滤失腔分别与气体增压装置1和加温装置2连接。

根据滤失体系与液体体积关系设定泡沫液体气液比，利用桨式搅拌器搅拌形成泡沫液体，混拌均匀，与岩心端面发生相对运动，且发生滤失作用。

2、在回压阀的出口端连接气液分离器9，该气液分离器再分别连接气体计量装置10和液体计量装置11。

泡沫液体滤失后利用气液分离器将气体与液体分别计量，更加准确地测试泡沫液体的滤失情况。

本系统的工作原理是：首先通过气体增压装置和加温装置给滤失腔加温加压，制造高温高压条件，在滤失腔中起泡液体经过搅拌形成高温高压泡沫液体，滤失腔与岩心夹持器相连，当高温高压泡沫液体在岩心中滤失时，通过回压阀流入气液分离器，再通过气体计量装置和液体计量装置分别计量滤失泡沫液体中的气体体积与液体体积。

本发明采用的工装均为本领域的常规装置，因此没有具体描述其结构。

一种高温高压泡沫液体动滤失检测方法，其具体步骤如下：

(1)根据泡沫液体在地层中的滤失位置选择岩心，测试滤失前岩心的渗透率或导流能力；

(2)将岩心装入岩心夹持器设定围压，并给定回压，根据滤失腔的体积及泡沫液体的气液比，在滤失腔中注入起泡液体，给定滤失腔的温度与压力，设定搅拌电机的搅拌速率，并打开气体增压装置，保持滤失腔内维持一定滤失压力；

(3)打开岩心尾部回压阀，开始计时，当泡沫液体在岩心中滤失时，通过岩心尾部的回压阀，流入气液分离器，分别计量滤失泡沫液体中的气体体积与液体体积；

(4)记录时间、累积滤失的气体体积与液体体积，停止计时，卸去回压、滤失腔压力和围压，并泄去泡沫液体；

(5)在岩心夹持器出口端卸掉回压阀、气液分离器、气体计量装置和液体计量装置，连接上泵用清水反向驱替，将滤失腔进液端打开，直至流出液全为清水时，关闭驱替泵，停止驱替，并将滤失腔内清水排出，最后用反向测取岩心滤失后的气体渗透率，用于计算岩心泡沫液体损害率。

图2所示为测试泡沫质量(泡沫液体中气体体积与总体积之比)为60％的泡沫液体滤失情况。

如图3所示，计算泡沫质量可获得泡沫质量与时间关系，可看出在滤失测试过程中泡沫质量较稳定维持在60％左右变化幅度不大，说明滤失系统中用桨式搅拌器获得的泡沫液体混合均匀，测试稳定，数据准确。

Claims (4)

1.一种高温高压泡沫液体动滤失检测系统，包括滤失系统、岩心夹持器、回压阀，滤失系统与岩心夹持器连接，在岩心夹持器内嵌装岩心，在岩心夹持器的出口端连接回压阀，其特征在于：所述的滤失系统包括滤失腔及搅拌器，在滤失腔内同轴安装搅拌器，所述滤失腔分别与气体增压装置和加温装置连接，在回压阀的出口端连接气液分离器，气液分离器再分别连接气体计量装置和液体计量装置。

2.根据权利要求1所述的高温高压泡沫液体动滤失检测系统，其特征在于：在岩心夹持器上还连接有夹持器围压加压装置。

3.根据权利要求1所述的高温高压泡沫液体动滤失检测系统，其特征在于：所述搅拌器为桨式搅拌器。

4.一种采用如权利要求1所述的检测系统进行动滤失检测的方法，其特征在于：具体步骤如下：

(1)根据泡沫液体在地层中的滤失位置选择岩心，测试滤失前岩心的渗透率或导流能力；

(2)将岩心装入岩心夹持器设定围压，并给定回压，根据滤失腔的体积及泡沫液体的气液比，在滤失腔中注入起泡液体，给定滤失腔的温度与压力，设定搅拌器的搅拌速率，并打开气体增压装置，保持滤失腔内维持一定滤失压力；

(3)打开岩心尾部回压阀，开始计时，当泡沫液体在岩心中滤失时，通过岩心尾部的回压阀，流入气液分离器，分别计量滤失泡沫液体中的气体体积与液体体积；

(4)记录时间、累积滤失的气体体积与液体体积，停止计时，卸去回压、滤失腔压力和围压，并泄去泡沫液体；

(5)在岩心夹持器出口端卸掉回压阀、气液分离器、气体计量装置和液体计量装置，连接上泵用清水反向驱替，将滤失腔进液端打开，直至流出液全为清水时，关闭驱替泵，停止驱替，并将滤失腔内清水排出，最后用反向测取岩心滤失后的气体渗透率，用于计算岩心泡沫液体损害率。