CN104502552B - 一种高温高压泡沫静态滤失仪及其应用 - Google Patents

Abstract

一种高温高压泡沫静态滤失仪，包括样品杯、与所述样品杯相连的模拟环境压力管路、起泡管路；在所述的样品杯内还设置有测温仪；与所述样品杯的上部设置有回压阀，在所述样品杯的底部设置有第一阀门；在所述样品杯的周围设置有由温度控制器控温的加热套。本发明所述回压阀的作用是控制初始流入样品杯中的泡沫压力值达到测试压力；所述调压器连接第一氮气瓶，所述调压器的作用是控制第一氮气瓶通入样品杯中的气体的压力到达测试压力；所述样品杯上部插入探针温度表，样品杯装入加热套中，加热套连接有温度控制器。本发明能够实现准确测试高温高压状态下泡沫压裂液的静态滤失量。

Description

一种高温高压泡沫静态滤失仪及其应用

技术领域

本发明涉及一种高温高压泡沫静态滤失仪及其应用，属于石油天然气用泡沫压裂液参数测试的技术领域。

背景技术

泡沫压裂液是一种以气体为分散相、液体为分散介质的均匀分散体系，泡沫压裂液的这种特殊结构使它相对于常规水基压裂液具有粘弹性强、携砂能力强、滤失量低、对储层伤害小、返排能力强等优势。目前国内对泡沫压裂液的现场应用及室内研究都处于起步阶段。泡沫压裂液的评价体系尚不完善，部分传统的水基压裂液性能评价方法不再对这种泡沫流体适用，尤其在采用传统设备和方法对泡沫压裂液进行静态滤失测定时，由于泡沫压缩性及热膨胀性都较强，测试过程中不能保证压裂液的泡沫质量，即泡沫中的气体占总体积的比例，维持稳定，无法得到正确的实验数据。

例如：中国专利CN203452768U公开的一种高温高压静滤失仪，该静态滤失仪需要在常温常压下预先将样品倒入浆杯，采用加热套将浆杯温度升到设定温度后，采用气体调压阀调节杯浆的上下两端气体压力分别为600psi和100psi，从而使杯浆中的样品上下两端形成500psi的压力差，在压力差的作用下样品通过滤纸滤出，使用计量装置测定样品的滤失量。这种滤失设备和测量方法对常规的不可压缩和热膨胀性较小的水基压裂液样品是可行的，但如果样品换成泡沫压裂液，当泡沫质量为60％时，常温常压(温度25℃、压力1.013Pa)下将泡沫加入杯浆，测试过程中两端压力差升高到500Psi,温度由常温升高到的80℃后，根据气体状态方程，杯浆中高压高温状态下泡沫中的气体相对于常温常压下将会被压缩28.7倍，导致泡沫质量严重下降，所测得滤失数据无法表征泡沫质量为60％的泡沫压裂液所具有真实静滤失特性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种高温高压泡沫静态滤失仪。本发明能够实现准确测试高温高压状态下泡沫压裂液的静态滤失量，该高温高压泡沫静态滤失仪具有操作简单、可靠性强、经济等特点。

本发明还提供一种上述高温高压泡沫静态滤失仪的应用方法。

本发明技术方案在于：

一种高温高压泡沫静态滤失仪，包括样品杯、与所述样品杯相连的模拟环境压力管路、起泡管路；在所述的样品杯内还设置有测温仪；与所述样品杯的上部设置有回压阀，在所述样品杯的底部设置有第一阀门；在所述样品杯的周围设置有由温度控制器控温的加热套。在本发明中，所述回压阀的作用是控制初始流入样品杯中的泡沫压力值达到测试压力；样品杯上部连接调压器，所述调压器连接第一氮气瓶，所述调压器的作用是控制第一氮气瓶通入样品杯中的气体的压力到达测试压力；所述样品杯上部插入探针温度表，样品杯装入加热套中，加热套连接有温度控制器，通过温度控制器调节加热套的加热温度，通过探针温度表显示样品杯内部温度；所述样品杯下部罐底可打开、采用螺纹密封结构与罐壁连接，样品杯下部还连接有第一阀门。

根据本发明优选的，所述模拟环境压力管路包括与所述样品杯相连的第一氮气瓶、调压器和第二阀门。

根据本发明优选的，所述起泡管路包括顺次连接的第二氮气瓶、气体流量计、第三阀门和单向阀；还包括由平流泵驱替的起泡液中间容器；所述单向阀通过泡沫发生器和第五阀门与所述样品杯相连，所述起泡液中间容器排液口通过第四阀门、泡沫发生器和第五阀门与所述样品杯相连。

根据本发明优选的，所述测温仪为探针温度表；在所述回压阀和样品杯之间设置有第六阀门。

根据本发明优选的，所述第二氮气瓶与所述气体流量计之间采用内径为3mm不锈钢管线连通；所述样品杯为不锈钢圆桶形密封罐。

根据本发明优选的，所述样品杯包括罐体和罐底，所述罐底与所述罐体通过螺纹连接；在所述样品杯内设置有滤纸。

一种上述高温高压泡沫静态滤失仪的应用方法，包括如下步骤：

(1)排空：

打开第六阀门、第五阀门、第三阀门、第一阀门；关闭第二阀门、第四阀门；设定回压阀的流出压力为大气压，打开气体流量计，设定气体流量为标况下30～50mL/min，保持排空10-20min；

(2)形成泡沫：

打开第六阀门、第五阀门、第三阀门、第四阀门，关闭第二阀门、第一阀门，设定回压阀控制滤出压力到测试压力，打开温度控制器，调节加热套温度升高到相比测试温度高4～5℃,打开平流泵，设定驱替速度为Q_液＝5mL/min～10mL/min，打开气体流量计，设定气体流量其中P_常为常压,P_常＝0.1013MPa；P_测为测试压力，MPa；T_常为常温，T_常＝298.5K,T_测为测试温度，℃；从回压阀中流出液体开始计时，保持10-15min后，关闭第六阀门、第五阀门、第三阀门、第一阀门，关闭气体流量计及平流泵；

(3)静态滤失测试：

调节调压器使流出第一氮气瓶的气体压力升到测试压力，打开第二阀门、第一阀门，分别记录测量温度和测试压力下的滤出液体和滤出气体的体积。

根据本发明优选的，在步骤(1)排空之前，在所述样品杯底部设置滤纸。此处设计在于，排空所述样品杯内的气体杂质。

本发明的有益效果：

本发明所述高温高压泡沫静态滤失仪克服了现有测量装置的不足，能够实现准确测试高温高压状态下泡沫压裂液的静态滤失量。

本发明所述高温高压泡沫静态滤失仪，耐压性强，且操作简单、安全可靠。

本发明所述高温高压泡沫静态滤失仪制造成本低，易于在各油田、科研院校、实验室等部门普及。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但不限于此。

图1为本发明结构示意图；

在图1中，1、样品杯；2、回压阀；3、加热套；4、温度控制器；5、滤纸；6、探针温度表；7、泡沫发生器；8、单向阀；9、气体流量计；10、第二氮气瓶；11、第一氮气瓶；12、起泡液中间容器；13、平流泵；14、调压器；15、第二阀门；16、第六阀门；17、第五阀门；18、第三阀门；19、第四阀门；20、第一阀门。

具体实施方式

下面结合实施例和说明书附图对本发明做详细的说明，但不限于此。

如图1所示。

实施例1、

一种高温高压泡沫静态滤失仪，包括样品杯1、与所述样品杯1相连的模拟环境压力管路、起泡管路；在所述的样品杯1内还设置有测温仪；与所述样品杯1的上部设置有回压阀2，在所述样品杯1的底部设置有第一阀门20；在所述样品杯1的周围设置有由温度控制器4控温的加热套3。

所述模拟环境压力管路包括与所述样品杯1相连的第一氮气瓶11、调压器14和第二阀门15。

所述起泡管路包括顺次连接的第二氮气瓶10、气体流量计9、第三阀门18和单向阀8；还包括由平流泵13驱替的起泡液中间容器12；所述单向阀13通过泡沫发生器7和第五阀门17与所述样品杯1相连，所述起泡液中间容器12排液口通过第四阀门19、泡沫发生器7和第五阀门17与所述样品杯1相连。

所述测温仪为探针温度表6；在所述回压阀2和样品杯1之间设置有第六阀门16。

实施例2、

如实施例1所述的一种高温高压泡沫静态滤失仪，其区别在于，所述第二氮气瓶10与所述气体流量计9之间采用内径为3mm不锈钢管线连通；所述样品杯1为不锈钢圆桶形密封罐。

所述样品杯1包括罐体和罐底，所述罐底与所述罐体通过螺纹连接；在所述样品杯1内设置有滤纸。

实施例3、

一种如实施例1所述高温高压泡沫静态滤失仪的应用方法，包括如下步骤：

(4)排空：

打开第六阀门16、第五阀门17、第三阀门18、第一阀门20；关闭第二阀门15、第四阀门19；设定回压阀2的流出压力为大气压，打开气体流量计9，设定气体流量为标况下30～50mL/min，保持排空10-20min；

(5)形成泡沫：

打开第六阀门16、第五阀门17、第三阀门18、第四阀门19，关闭第二阀门15、第一阀门20，设定回压阀2控制滤出压力到测试压力，打开温度控制器4，调节加热套3温度升高到相比测试温度高4～5℃,打开平流泵13，设定驱替速度为Q_液＝5mL/min～10mL/min，打开气体流量计9，设定气体流量其中P_常为常压,P_常＝0.1013MPa；P_测为测试压力，MPa；T_常为常温，T_常＝298.5K,T_测为测试温度，℃；从回压阀2中流出液体开始计时，保持10-15min后，关闭第六阀门16、第五阀门17、第三阀门18、第一阀门20，关闭气体流量计9及平流泵13；

(6)静态滤失测试：

调节调压器使14流出第一氮气瓶11的气体压力升到测试压力，打开第二阀门15、第一阀门20，分别记录测量温度和测试压力下的滤出液体和滤出气体的体积。

实施例4、

如实施例2所述的高温高压泡沫静态滤失仪的应用方法，与实施例3的区别在于，在步骤(1)排空之前，在所述样品杯底部设置滤纸。

Claims (8)

1.一种高温高压泡沫静态滤失仪，其特征在于，该滤失仪包括样品杯、与所述样品杯相连的模拟环境压力管路、起泡管路；在所述的样品杯内还设置有测温仪；与所述样品杯的上部设置有回压阀，在所述样品杯的底部设置有第一阀门；在所述样品杯的周围设置有由温度控制器控温的加热套。

2.根据权利要求1所述的一种高温高压泡沫静态滤失仪，其特征在于，所述模拟环境压力管路包括与所述样品杯相连的第一氮气瓶、调压器和第二阀门。

3.根据权利要求1所述的一种高温高压泡沫静态滤失仪，其特征在于，所述起泡管路包括顺次连接的第二氮气瓶、气体流量计、第三阀门和单向阀；还包括由平流泵驱替的起泡液中间容器；所述单向阀通过泡沫发生器和第五阀门与所述样品杯相连，所述起泡液中间容器排液口通过第四阀门、泡沫发生器和第五阀门与所述样品杯相连。

4.根据权利要求1所述的一种高温高压泡沫静态滤失仪，其特征在于，所述测温仪为探针温度表；在所述回压阀和样品杯之间设置有第六阀门。

5.根据权利要求3所述的一种高温高压泡沫静态滤失仪，其特征在于，所述第二氮气瓶与所述气体流量计之间采用内径为3mm不锈钢管线连通；所述样品杯为不锈钢圆桶形密封罐。

6.根据权利要求1所述的一种高温高压泡沫静态滤失仪，其特征在于，所述样品杯包括罐体和罐底，所述罐底与所述罐体通过螺纹连接；在所述样品杯内设置有滤纸。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述高温高压泡沫静态滤失仪的应用方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)排空：

打开第六阀门、第五阀门、第三阀门、第一阀门；关闭第二阀门、第四阀门；设定回压阀的流出压力为大气压，打开气体流量计，设定气体流量为标况下30～50mL/min，保持排空10-20min；

(2)形成泡沫：

打开第六阀门、第五阀门、第三阀门、第四阀门，关闭第二阀门、第一阀门，设定回压阀控制滤出压力到测试压力，打开温度控制器，调节加热套温度升高到相比测试温度高4～5℃,打开平流泵，设定驱替速度为Q_液＝5mL/min～10mL/min，打开气体流量计，设定气体流量其中P_常为常压,P_常＝0.1013MPa；P_测为测试压力，MPa；T_常为常温，T_常＝298.5K,T_测为测试温度，℃；从回压阀中流出液体开始计时，保持10-15min后，关闭第六阀门、第五阀门、第三阀门、第一阀门，关闭气体流量计及平流泵；

(3)静态滤失测试：

调节调压器使流出第一氮气瓶的气体压力升到测试压力，打开第二阀门、第一阀门，分别记录测量温度和测试压力下的滤出液体和滤出气体的体积。

8.根据权利要求7所述高温高压泡沫静态滤失仪的应用方法，其特征在于，在步骤(1)排空之前，在所述样品杯底部设置滤纸。