CN108709826A - 一种二氧化碳摩阻测量装置和方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种二氧化碳摩阻测量装置和方法，一种二氧化碳摩阻测量装置，包括通过管线依次连接形成循环回路的动力单元、流量计、摩阻测试单元，所述摩阻测试单元和动力单元之间的管线上并列连通有液相管线和气相管线。通过模拟液态二氧化碳在不同管径下的流动，测量其流动摩阻，为研究现场二氧化碳干法加砂压裂施工时管道内液态二氧化碳的摩阻特性提供了一种方法，从而定量分析研究液态二氧化碳的气化问题，解决现场遇到的压裂车走空泵、排量波动大且难以提高的问题。
Description
技术领域
本发明属于油气田开发技术领域，具体涉及一种二氧化碳摩阻测量装置和方法。
背景技术
二氧化碳干法加砂压裂技术作为无水压裂技术的一种，对低渗透、低压油气藏具有较好的适用性，该技术能够实现“无水压裂”，消除储层和水敏和水锁伤害，提高压后效果；压裂液无残渣，能够保护储层和支撑裂缝，实现自主返排。
在施工过程中液态二氧化碳处于临界状态，在管线流动中存在流动摩阻，流动摩阻大小直接影响到液态二氧化碳相态，若流动摩阻过大，液态二氧化碳会产生气化，压裂车走空泵，会导致施工排量波动大且难以提高等等，针对于现场二氧化碳干法加砂压裂施工中液态二氧化碳在管线里的摩阻特性研究处于理论研究阶段，目前国内还没有一种完全模拟现场施工情况的测量装置。
发明内容
本发明的目的在于提供一种二氧化碳摩阻测量装置，模拟液态二氧化碳在不同管径下的流动，测量其流动摩阻。
本发明的另一个目的在于提供一种二氧化碳摩阻测量方法，从而定量分析研究液态二氧化碳的气化问题，解决现场遇到的压裂车走空泵、排量波动大且难以提高的问题。
本发明提供的技术方案如下：
一种二氧化碳摩阻测量装置，包括通过管线依次连接形成循环回路的动力单元、流量计、摩阻测试单元，所述摩阻测试单元和动力单元之间的管线上并列连通有液相管线和气相管线。
所述摩阻测试单元包括压力传感器、测试阀和透明测试管，所述透明测试管并列设置多根，每根透明测试管对应连接一个测试阀，所述压力传感器包括压力传感器一和压力传感器二，分别设于多根透明测试管并列管线的两端。
所述动力单元包括多个并列设置的二氧化碳循环泵，每个二氧化碳循环泵的两端均设有循环泵入口阀和循环泵出口阀。
还包括缓冲罐，所述动力单元、流量计、摩阻测试单元和缓冲罐通过管线依次连接形成循环回路，所述缓冲罐和动力单元之间的管线上设有安全阀一，所述动力单元和流量计之间的管线上设有循环总阀，所述摩阻测试单元和缓冲罐之间设有缓冲罐入口阀。
所述多根透明测试管直径相同或不同，所述多根透明测试管与管线可拆连接。
还包括充装回收单元，所述充装回收单元设于液相管线上，所述充装回收单元包括第一充装阀、第二充装阀、二氧化碳转存泵、第一回收阀和第二回收阀，所述第一充装阀、二氧化碳转存泵和第二充装阀依次连接，所述第一回收阀和第二回收阀的一端并列连通第一充装阀和二氧化碳转存泵之间的管线，所述第一回收阀和第二回收阀的另一端分别连通第二充装阀的两端；所述气相管线上设有气相充装阀。
所述缓冲罐上通过两根管线连有消音器，一根管线上设有缓冲罐气相排空阀，另一根管线上设有缓冲罐排液阀。
所述的缓冲罐为立式罐体，所述缓冲罐的顶部与底部分别为入口与出口。
一种二氧化碳摩阻测量方法，使用二氧化碳摩阻测量装置，包括以下步骤：
步骤1）将气相管线与二氧化碳槽车连接，对二氧化碳摩阻测量装置进行充压，观察压力传感器数值，直至与二氧化碳槽车压力一致，完成充压；
步骤2）将液相管线与二氧化碳槽车连接，打开一个测试阀，启动动力单元，模拟现场施工排量，观察流量计数值，待其稳定后，循环1min，记录压力传感器一和压力传感器二数值，该测试阀对应的透明测试管的液态二氧化碳摩阻测试完毕；
保持循环状态，依次打开其他测试阀，测得其他尺寸透明测试管的液态二氧化碳摩阻。
本发明的有益效果是：
通过模拟液态二氧化碳在不同管径下的流动，测量其流动摩阻，为研究现场二氧化碳干法加砂压裂施工时管道内液态二氧化碳的摩阻特性提供了一种方法，从而定量分析研究液态二氧化碳的气化问题，解决现场遇到的压裂车走空泵、排量波动大且难以提高的问题。
本发明动力单元为二个或多个二氧化碳循环泵，并联连接，配合专用流量计，可以模拟现场二氧化碳干法加砂压裂施工时的不同排量大小。使用缓冲罐为二氧化碳循环泵提供稳定持续的液态二氧化碳，保证循环管路中液态二氧化碳的连续性，提高测量的精确度。使用透明测试管，该透明测试管可更换，便于模拟现场不同管径下液态二氧化碳的流动，可以实时观测。充装回收单元，既可以完成二氧化碳的充装，测量完成之后还能进行液态二氧化碳的回收，这对于重复性试验非常有益，大大降低成本，保护环境的同时提高了液态二氧化碳的利用效率。
下面将结合附图做进一步详细说明。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式示意图。
图中：1、安全阀一；2、循环泵入口阀；3、二氧化碳循环泵；4、循环泵出口阀；5、循环总阀；6、流量计；7、压力传感器一；8、安全阀二；9、测试阀；10、透明测试管；11、安全阀三；12、压力传感器二；13、液相接口；14、气相接口；15、气相充装阀；16、第一充装阀；17、第一回收阀；18、二氧化碳转存泵；19、消音器；20、缓冲罐气相排空阀；21、缓冲罐排液阀；22、缓冲罐入口阀；23、缓冲罐；24、第二充装阀；25、第二回收阀；A、动力单元；B、摩阻测试单元；C、充装回收单元。
具体实施方式
实施例1：
本实施例提供了一种二氧化碳摩阻测量装置，包括通过管线依次连接形成循环回路的动力单元A、流量计6、摩阻测试单元B，所述摩阻测试单元B和动力单元A之间的管线上并列连通有液相管线和气相管线。
本发明通过摩阻测试单元B，模拟，测量液态二氧化碳在不同管径下的流动摩阻，为研究现场二氧化碳干法加砂压裂施工时管道内液态二氧化碳的摩阻特性提供了一种方法，从而定量分析研究液态二氧化碳的气化问题，解决现场遇到的压裂车走空泵、排量波动大且难以提高的问题。
实施例2：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种二氧化碳摩阻测量装置，所述摩阻测试单元B包括压力传感器、测试阀9和透明测试管10，所述透明测试管10并列设置多根，每根透明测试管10对应连接一个测试阀9，所述压力传感器包括压力传感器一7和压力传感器二12，分别设于多根透明测试管10并列管线的两端。
其中，所述多根透明测试管10直径相同或不同，所述多根透明测试管10与管线可拆连接。
使用透明测试管10，便于模拟现场不同管径下液态二氧化碳的流动，可以实时观测。
实施例3：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种二氧化碳摩阻测量装置，所述动力单元A包括多个并列设置的二氧化碳循环泵3，每个二氧化碳循环泵3的两端均设有循环泵入口阀2和循环泵出口阀4。
动力单元A采用多个二氧化碳循环泵3，并联连接，配合专用流量计6，可以模拟现场二氧化碳干法加砂压裂施工时的不同排量大小。使用缓冲罐23为二氧化碳循环泵3提供稳定持续的液态二氧化碳，保证循环管路中液态二氧化碳的连续性，提高测量的精确度。
实施例4：
在实施例1的基础上，本实施例提供了一种二氧化碳摩阻测量装置，还包括缓冲罐23，所述动力单元A、流量计6、摩阻测试单元B和缓冲罐23通过管线依次连接形成循环回路，所述缓冲罐23和动力单元A之间的管线上设有安全阀一1，所述动力单元A和流量计6之间的管线上设有循环总阀5，所述摩阻测试单元B和缓冲罐23之间设有缓冲罐入口阀22。
如图1所示，还包括充装回收单元C，所述充装回收单元C设于液相管线上，所述充装回收单元C包括第一充装阀16、第二充装阀24、二氧化碳转存泵18、第一回收阀17和第二回收阀25，所述第一充装阀16、二氧化碳转存泵18和第二充装阀24依次连接，所述第一回收阀17和第二回收阀25的一端并列连通第一充装阀16和二氧化碳转存泵18之间的管线，所述第一回收阀17和第二回收阀25的另一端分别连通第二充装阀24的两端；所述气相管线上设有气相充装阀15。
充装回收单元C，既可以完成二氧化碳的充装，测量完成之后还能进行液态二氧化碳的回收，这对于重复性试验非常有益，大大降低成本，保护环境的同时提高了液态二氧化碳的利用效率。
在本实施例中，所述缓冲罐23上通过两根管线连有消音器19，一根管线上设有缓冲罐气相排空阀20，另一根管线上设有缓冲罐排液阀21。摩阻测试单元B中透明测试管10并列设置四根。缓冲罐23与动力单元A之间设有安全阀一1，多根透明测试管10并列管线的两端干路上分别设有安全阀二8和安全阀三11。
使用过程：
1）充压
将液相管线的液相接口13与气相管线的气相接口14分别与二氧化碳槽车连接，开启气相充装阀15给整个测量装置充压，直到与二氧化碳槽车压力一致，充压完毕。
2）充液
关闭缓冲罐入口阀22、循环泵入口阀2，打开两个充装阀，开启二氧化碳转存泵18，给缓冲罐23充液，观察缓冲罐23液位计，当液位到达1300mm时，充液完成。
3）摩阻测试
①打开缓冲罐入口阀22、循环泵入口阀2、四个测试阀9当中的第一个（其他的关闭）；
②启动二氧化碳循环泵3，模拟现场施工排量，构成测量循环，观察流量计6数值，待其稳定后，循环1min，记录压力传感器一7和压力传感器二12的数值；此尺寸透明测试管10的液态二氧化碳摩阻测试完毕；
③保持循环状态，打开四个测试阀9当中的第二个（其他的关闭），观察流量计6数值，待其稳定后，循环1min，记录压力传感器一7和压力传感器二12的数值；此尺寸透明测试管10的液态二氧化碳摩阻测试完毕；
④重复步骤③，可以测得其他尺寸透明测试管10的液态二氧化碳摩阻。
4）回收
关闭缓冲罐入口阀22、循环泵入口阀2，打开回收阀组，开启二氧化碳转存泵18，将缓冲罐23内液态二氧化碳回收至二氧化碳槽车。
5）泄压
打开缓冲罐排液阀21，将不能回收的液态二氧化碳排放完全，最后开启缓冲罐气相排空阀20将测量流程的压力放至零。
使用前，需对二氧化碳摩阻测量装置的气密性进行检测：
打开循环泵入口阀2、循环泵出口阀4、循环总阀5、测试阀9、缓冲罐入口阀22，连通测量装置，将液相接口13、气相接口14连接到二氧化碳槽车上，打开气相充装阀15，为测量装置充压，观察压力传感器的数值，当达到0.7MPa时，关闭气相充装阀15，检查装置所有管线的密封情况。检查完成后，如果测量装置有泄漏的地方，则打开缓冲罐气相排空阀20，观察压力传感器数值，将测量流程压力放压至零，然后重新紧固泄漏部位。检查直至无泄露后开始充压。
实施例5：
本实施例提供了一种二氧化碳摩阻测量方法，使用实施例2提供的二氧化碳摩阻测量装置，包括以下步骤：
步骤1)将气相管线与二氧化碳槽车连接，对二氧化碳摩阻测量装置进行充压，观察压力传感器数值，直至与二氧化碳槽车压力一致，完成充压；
步骤2）将液相管线与二氧化碳槽车连接，打开一个测试阀9，启动动力单元A，模拟现场施工排量，观察流量计6数值，待其稳定后，循环1min，记录压力传感器一7和压力传感器二12数值，该测试阀9对应的透明测试管10的液态二氧化碳摩阻测试完毕；
保持循环状态，依次打开其他测试阀9，测得其他尺寸透明测试管10的液态二氧化碳摩阻。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。
Claims (9)
1.一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：包括通过管线依次连接形成循环回路的动力单元（A）、流量计（6）、摩阻测试单元（B），所述摩阻测试单元（B）和动力单元（A）之间的管线上并列连通有液相管线和气相管线。
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：所述摩阻测试单元（B）包括压力传感器、测试阀（9）和透明测试管（10），所述透明测试管（10）并列设置多根，每根透明测试管（10）对应连接一个测试阀（9），所述压力传感器包括压力传感器一（7）和压力传感器二（12），分别设于多根透明测试管（10）并列管线的两端。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：所述动力单元（A）包括多个并列设置的二氧化碳循环泵（3），每个二氧化碳循环泵（3）的两端均设有循环泵入口阀（2）和循环泵出口阀（4）。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：还包括缓冲罐（23），所述动力单元（A）、流量计（6）、摩阻测试单元（B）和缓冲罐（23）通过管线依次连接形成循环回路，所述缓冲罐（23）和动力单元（A）之间的管线上设有安全阀一（1），所述动力单元（A）和流量计（6）之间的管线上设有循环总阀（5），所述摩阻测试单元（B）和缓冲罐（23）之间设有缓冲罐入口阀（22）。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：所述多根透明测试管（10）直径相同或不同，所述多根透明测试管（10）与管线可拆连接。
6.根据权利要求4所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：还包括充装回收单元（C），所述充装回收单元（C）设于液相管线上，所述充装回收单元（C）包括第一充装阀（16）、第二充装阀（24）、二氧化碳转存泵（18）、第一回收阀（17）和第二回收阀（25），所述第一充装阀（16）、二氧化碳转存泵（18）和第二充装阀（24）依次连接，所述第一回收阀（17和第二回收阀（25）的一端并列连通第一充装阀（16）和二氧化碳转存泵（18）之间的管线，所述第一回收阀（17）和第二回收阀（25）的另一端分别连通第二充装阀（24）的两端；所述气相管线上设有气相充装阀（15）。
7.根据权利要求4所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：所述缓冲罐（23）上通过两根管线连有消音器（19），一根管线上设有缓冲罐气相排空阀（20），另一根管线上设有缓冲罐排液阀（21）。
8.根据权利要求4所述的一种二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于：所述的缓冲罐（23）为立式罐体，所述缓冲罐（23）的顶部与底部分别为入口与出口。
9.一种二氧化碳摩阻测量方法，使用权利要求2所述的二氧化碳摩阻测量装置，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1）将气相管线与二氧化碳槽车连接，对二氧化碳摩阻测量装置进行充压，观察压力传感器数值，直至与二氧化碳槽车压力一致，完成充压；
步骤2）将液相管线与二氧化碳槽车连接，打开一个测试阀（9），启动动力单元（A），模拟现场施工排量，观察流量计（6）数值，待其稳定后，循环1min，记录压力传感器一（7）和压力传感器二（12）数值，该测试阀（9）对应的透明测试管（10）的液态二氧化碳摩阻测试完毕；
保持循环状态，依次打开其他测试阀（9），测得其他尺寸透明测试管（10）的液态二氧化碳摩阻。
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