CN108343406A - 一种超临界co2携砂铺砂可视化模拟系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种超临界CO₂携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：包括超临界CO₂模块、注入模块、混砂模块、模型主体模块和出口控制模块；采用的超临界CO₂携砂铺砂可视化模拟系统，将循环系统的中的CO₂经过液化后注入模块注入到混砂模块中，通过液态的CO₂与砂在混砂罐中搅拌后注入到模型主体模块中通过摄像模块观察液态CO₂与砂在岩层中的流动和铺设，该系统用于不同相态下CO₂干法压裂液携砂性能的性能，实现了可视化，结构简单，测量精度高，易于实施，搅拌速度、温度和压力可调节，能够实现较大压力和温度内从液态到超临界状态下CO₂压裂液携砂性能的定量测量，为压裂设计和现场试验提供可靠的携砂性能数据。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气增产改造领域，尤其涉及一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统。
背景技术
超临界CO2干法压裂是一种低渗透和非常规油气藏压裂的清洁压裂技术手段，增粘后的超临界CO2的携砂能力、支撑剂在裂缝中的铺置形态等对压裂效果起着至关重要的作用。
设备需要能够清晰地观察到压裂施工与返排过程中，支撑剂在不同的实验材料与不同的实验制度下裂缝内部的运移轨迹和砂堤形态，为压裂设计中施工参数的优化提供保障。
用于支撑剂运移沉降规律研究与施工参数优化，大型可视裂缝模拟系统透过可视平板可以清晰地观察到压裂施工过程与返排过程中支撑剂的运移规律与形成的砂堤形态，针对性地解决了支撑剂在裂缝中铺置规律认识模糊的问题。通过改变实验条件，可研究不同的实验材料与不同的实验制度对支撑剂铺置的影响效果， 从而优选施工材料，优化施工参数，确定返排制度，最终实现支撑剂分布最优化。
进行压裂新技术与新材料等的研制与测试，大型可视裂缝模拟系统可高度模拟实际储层的温度、 压裂液滤失、 储层岩性等多种特征，适用于新型压裂液、支撑剂、新工艺新技术的研究，如纤维压裂技术、 高速通道压裂技术研究等，对于压裂工艺设计与评价具有重要意义。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可视化，结构简单，测量精度高，易于实施，搅拌速度、温度和压力可调节，能够实现较大压力和温度内从液态到超临界状态下CO2压裂液携砂性能的定量测量，为压裂设计和现场试验提供可靠的携砂性能数据的超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其创新点在于：包括超临界CO2模块、注入模块、混砂模块、模型主体模块和出口控制模块；所述超临界CO2模块、注入模块、混砂模块、模型主体模块和出口控制模块依次通过一主流道连接形成回路；
所述超临界CO2模块包括CO2气瓶组和CO2液化装置；所述CO2气瓶组和CO2液化装置依次相连；所述CO2气瓶组包括若干互相并联的气瓶单元，各CO2气瓶单元的输出端汇集后并联在主流道上；所述CO2液化装置包括集液罐和制冷机组；所述制冷机组与集液罐并联，集液罐并联在主流道上；
所述注入模块包括若干互相并联的泵送单元，各泵送单元的输出端并联在主流道上；
所述混砂模块包括混砂罐、高压螺旋加砂泵和增稠剂注入泵，所述混砂罐串联在主流道上，所述螺旋加砂泵并联在混砂罐上；所述增稠剂注入泵连接在混砂罐上；
所述模型主体模块串联在混砂模块的输出端，所述模型主体模块包括模型单元和模型封头；所述模型单元具有若干个，两模型单元对称设置形成一模型组，所述模型组之间互相串联形成模型主体模块的主体部；所述模型封头分别设置在模型主体模块主体部分的两端，所述模型封头上分别设置有进液口和出液口；所述两模型单元中间形成一容纳腔，该容纳腔内填充有岩层；所述模型单元的侧边设置有若干可视窗；
所述出口控制模块串联在模型主体模块的输出端，所述出口控制模块包括气液固分离器、干燥分离器和背压阀组；所述气液固分离器、干燥分离器和背压阀组依次串联在主流道上，所述背压阀组包括一对并联的背压阀，所述背压阀的输出端与CO2气瓶组的输出端相串联。
进一步的，所述各CO2气瓶单元的输出端均独立设置有控制阀门和压力表。
进一步的，所述泵送单元包括柱塞泵和单向阀，柱塞泵与单向阀串联，单向阀的输出端并联在主流道上。
进一步的，所述混砂罐内设置有由电机驱动的搅拌桨。
进一步的，所述模型主体模块的输入端和输出端分别设置有一压力测试表。
进一步的，所述混砂模块的混砂罐以及模型主体模块设置在一温控箱内。
进一步的，所述模型主体模块的外侧设置有若干摄像模块。
本发明的优点在于：
1）本发明中采用的超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，将循环系统的中的CO2经过液化后注入模块注入到混砂模块中，通过液态的CO2与砂在混砂罐中搅拌后注入到模型主体模块中通过摄像模块观察液态CO2与砂在岩层中的流动和铺设情况，本发明提供的超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统用于不同相态下CO2干法压裂液携砂性能的性能，实现了可视化，结构简单，测量精度高，易于实施，搅拌速度、温度和压力可调节，能够实现较大压力和温度内从液态到超临界状态下CO2压裂液携砂性能的定量测量，为压裂设计和现场试验提供可靠的携砂性能数据。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统原理图。
具体实施方式
下面的实施例可以使本专业的技术人员更全面地理解本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
如图1所示的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，包括超临界CO2模块1、注入模块2、混砂模块3、模型主体模块4和出口控制模块5；所述超临界CO2模块1、注入模块2、混砂模块3、模型主体模块4和出口控制模块5依次通过一主流道6连接形成回路。
超临界CO2模块1包括CO2气瓶组11和CO2液化装置12；所述CO2气瓶组11和CO2液化装置12依次相连；所述CO2气瓶组11包括若干互相并联的气瓶单元111，各CO2气瓶单元11的输出端汇集后并联在主流道6上；所述CO2液化装置12包括集液罐121和制冷机组122；所述制冷机组122与集液罐121并联，集液罐121并联在主流道6上。
注入模块2包括若干互相并联的泵送单元21，各泵送单元21的输出端并联在主流道6上。
混砂模块3包括混砂罐31、高压螺旋加砂泵32和增稠剂注入泵33，所述混砂罐31串联在主流道6上，所述螺旋加砂泵32并联在混砂罐31上；所述增稠剂注入泵33连接在混砂罐31上；
模型主体模块4串联在混砂模块3的输出端，所述模型主体模块4包括模型单元41和模型封头42；所述模型单元41具有若干个，两模型单元41对称设置形成一模型组，所述模型组之间互相串联形成模型主体模块的主体部43；所述模型封头42分别设置在模型主体模块主体部43的两端，所述模型封头42上分别设置有进液口和出液口；所述两模型单元中间形成一容纳腔，该容纳腔内填充有岩层；所述模型单元41的侧边设置有若干可视窗44。
出口控制模块5串联在模型主体模块4的输出端，所述出口控制模块5包括气液固分离器51、干燥分离器52和背压阀组53；所述气液固分离器51、干燥分离器52和背压阀组53依次串联在主流道6上，所述背压阀组53包括一对并联的背压阀，所述背压阀53的输出端与CO2气瓶组11的输出端相串联。
各CO2气瓶单元11的输出端均独立设置有控制阀门和压力表。
泵送单元21包括柱塞泵211和单向阀212，柱塞泵211与单向阀212串联，单向阀212的输出端并联在主流道6上。
混砂罐31内设置有由电机驱动的搅拌桨。
模型主体模块4的输入端和输出端分别设置有一压力测试表。
混砂模块3的混砂罐31以及模型主体模块4设置在一温控箱内。
模型主体模块4的外侧设置有若干摄像模块7。
本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (7)
1.一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：包括超临界CO2模块、注入模块、混砂模块、模型主体模块和出口控制模块；所述超临界CO2模块、注入模块、混砂模块、模型主体模块和出口控制模块依次通过一主流道连接形成回路；
所述超临界CO2模块包括CO2气瓶组和CO2液化装置；所述CO2气瓶组和CO2液化装置依次相连；所述CO2气瓶组包括若干互相并联的气瓶单元，各CO2气瓶单元的输出端汇集后并联在主流道上；所述CO2液化装置包括集液罐和制冷机组；所述制冷机组与集液罐并联，集液罐并联在主流道上；
所述注入模块包括若干互相并联的泵送单元，各泵送单元的输出端并联在主流道上；
所述混砂模块包括混砂罐、高压螺旋加砂泵和增稠剂注入泵，所述混砂罐串联在主流道上，所述螺旋加砂泵并联在混砂罐上；所述增稠剂注入泵连接在混砂罐上；
所述模型主体模块串联在混砂模块的输出端，所述模型主体模块包括模型单元和模型封头；所述模型单元具有若干个，两模型单元对称设置形成一模型组，所述模型组之间互相串联形成模型主体模块的主体部；所述模型封头分别设置在模型主体模块主体部分的两端，所述模型封头上分别设置有进液口和出液口；所述两模型单元中间形成一容纳腔，该容纳腔内填充有岩层；所述模型单元的侧边设置有若干可视窗；
所述出口控制模块串联在模型主体模块的输出端，所述出口控制模块包括气液固分离器、干燥分离器和背压阀组；所述气液固分离器、干燥分离器和背压阀组依次串联在主流道上，所述背压阀组包括一对并联的背压阀，所述背压阀的输出端与CO2气瓶组的输出端相串联。
2.根据权利要求1所述的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：所述各CO2气瓶单元的输出端均独立设置有控制阀门和压力表。
3.根据权利要求1所述的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：所述泵送单元包括柱塞泵和单向阀，柱塞泵与单向阀串联，单向阀的输出端并联在主流道上。
4.根据权利要求1所述的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：所述混砂罐内设置有由电机驱动的搅拌桨。
5.根据权利要求1所述的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：所述模型主体模块的输入端和输出端分别设置有一压力测试表。
6.根据权利要求1所述的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：所述混砂模块的混砂罐以及模型主体模块设置在一温控箱内。
7.根据权利要求1所述的一种超临界CO2携砂铺砂可视化模拟系统，其特征在于：所述模型主体模块的外侧设置有若干摄像模块。
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