CN109406335A - 高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置及测试方法，其中，装置中的高温高压容器安装在实验台上，高温高压容器的器壁上安装有电加热系统，实验台具有一个倒L型支撑梁，梁上安装有起降机，起降机通过钢缆连接起降挂钩，容器盖通过螺栓密封固定在高温高压容器顶上，高温高压容器底部具有排放管，排放管上安装有放空阀，排放管下部与计量系统对接，高温高压容器的侧壁上留有用于测试温度和测试压力的部位。本发明提出了模拟储层温度和流体条件下桥塞溶解率室内评价装置及测试方法，能够定量评价可溶桥塞的溶解率，可以指导桥塞材质的选择，为现场施工环节优化提供理论支撑，实现压裂井的快速求产。

Description

高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置及方法
技术领域
本发明属于油气勘探技术领域，尤其涉及一种评价桥塞溶解率的室内评价装置及方法。
背景技术
随着油气勘探开发对象逐渐向低渗透、低品位资源转变，水平井分段压裂技术成为储层改造、有效提高单井产量的重要手段。作为分段压裂的重要工具之一，桥塞的应用日益广泛。可溶桥塞能将中途坐封的可能性降至最低，可以大幅降低压裂作业的后期施工费用。可溶桥塞的溶解性是桥塞性能评价和材质选取的重要指标，准确评价桥塞在储层流体条件下的溶解时间，有利于可溶桥塞材质优选和现场施工优化。
发明内容
本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，能够模拟桥塞溶解的特点，对研究桥塞在外部井下的封堵特性就有一定的研究价值。
高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，包括电加热系统2、高温高压容器3、实验台4、计量系统5、传感器、数据采集系统8，起降机13，所述高温高压容器3安装在实验台4上，高温高压容器3的器壁上安装有电加热系统2，实验台4具有一个倒L型支撑梁，梁上安装有起降机13，起降机13通过钢缆连接起降挂钩12，容器盖通过法兰螺栓(螺栓a1、螺栓b14)密封固定在高温高压容器3顶上，高温高压容器3底部具有排放管，排放管上安装有排液阀6，排放管下部与计量系统5对接，高温高压容器3的侧壁上留有用于测试温度和测试压力的部位；
其中测试压力的部位为一旁支管，其一端通入高温高压容器3内部，另一端设有压力传感器11；
测试温度部位为一连接孔，温度传感器7的探测头塞入其内，使其能测量高温高压容器3内的温度，温度传感器7和压力传感器11分别通过各自的导线将信号输送至数据采集系统8。
本发明进一步的技术方案是，起降挂钩12的位置与高温高压容器3的中心对应。
本发明进一步的技术方案是，起降挂钩12用于挂接高温高压容器3的容器盖。
本发明进一步的技术方案是，测试压力传感器部位在测试温度传感器部位的上部。
本发明进一步的技术方案是，测试压力的部位的旁支管，设有压力传感器11的一端上安装有放空阀10。
高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置的测试方法，具体步骤为：
步骤1、制备实验用柱状可溶桥塞样品，用游标卡尺在样品的不同位置测试样品的长度和直径，并取算数平均值，直径为L1，直径为D1，其表面积A0＝2π(D1/2)2+πD1L1，用高精度天平测试样品的质量m0。
步骤2、根据实际工作需要，可以任选氯化钾溶液、氯化钠溶液、模拟地层水或实际地层水等任意一种溶液作为测试流体，用酸碱测试仪测定实验前流体的pH值，K1。
步骤3、将不少于800ml的实验流体倒入高温高压容器3内，打开电加热系统2对高温高压容器3内的流体加热，加热至90℃～140℃，稳定半小时以上，保证系统温度达到稳定。
步骤4、将步骤1中的柱状可溶桥塞样品放入步骤3中的高温高压容器3内并开始计时，启动升降机13迅速将高温高压容器2的容器盖体吊入高温高压容器3上，并使用法兰螺栓(螺栓a1、螺栓b14)将容器盖与高温高压容器3密封固定。
步骤5、将高温高压容器3内流体的温度调至地层温度(100℃以上)，恒温下容器内进行反应，测试时保证高温高压容器3不发生晃动。
步骤6、实时记录测试过程中高温高压容器3内的压力和温度。
步骤7、测试时间达到后，打开放空阀10，迅速将高温高压容器3内的压力卸掉。
步骤8、打开高温高压容器3下部的排液阀6，使容器内流体进入计量系统5、记录反应后流体体积，如体积小于700ml，则测试无效，待流体温度降至室温后测试其pH值，K2。
步骤9、迅速使用起降机13卸掉容器盖，将柱状可溶桥塞样品取出；
步骤10、使用纯水连续冲洗，并用硬毛刷将柱状桥塞样品表面附着毛刺清除干净。
步骤11、将柱状桥塞样品放至烘箱中，烘干至恒重。
步骤12、使用游标卡尺在柱状桥塞样品的不同位置测试反应后样品的长度和直径，长度为L2，直径为D2，其表面积A1＝2π(D2/2)2+πD2L2，用高精度天平测试反应后的样品质量m1。
步骤13、使用公式，计算获得样品的溶解率：
其中，Δt为测试时间，A0为实验前柱状桥塞样品表面积，A1实验后样品表面积，m0为实验前样品质量，m1实验后样品质量。
本发明提出模拟储层温度和流体条件下桥塞溶解率室内评价装置及方法，能够定量评价桥塞的溶解率，科学指导可溶桥塞材质的选择；本发明评价结果可用于页岩气井实际开发中，结合地质环境和实际工况，选取适合实际井的压裂用封堵桥塞，为现场施工环节优化提供理论支撑，实现压裂井的快速求产，大幅降低压裂作业的后期施工费用。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图中，1-螺栓a、2-电加热系统、3-高温高压容器、4-实验台、5-计量系统、6-排液阀、7-温度传感器(测量范围室温-200℃)、8-数据采集系统、9-导线、10-放空阀、11-压力传感器(测量范围0～40MPa)、12-起升挂钩、13-起降机、14-螺栓b。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本发明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作出创造性劳动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。
高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置包括以下实验器材：
实验台4、起降机13、高温高压容器3(体积1L)、电加热系统2、压力传感器11(测量范围0-40MPa)、温度传感器7(测量范围0-200℃)、放空管线、计量系统5、数据采集系统8。
高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置的测试方法具体步骤为：
步骤1、制备实验用柱状可溶桥塞样品，用游标卡尺在样品的不同位置测试样品的长度和直径，并取算数平均值，直径为L1，直径为D1，其表面积A0＝2π(D1/2)2+πD1L1，用高精度天平测试样品的质量m0。
步骤2、根据实际工作需要，可以任选氯化钾溶液、氯化钠溶液、模拟地层水或实际地层水等任意一种溶液作为测试流体，用酸碱测试仪测定实验前流体的pH值，用数值表示K1。
步骤3、将不少于800ml的实验流体倒入高温高压容器3内，打开电加热系统2对高温高压容器3内的流体加热，加热至90℃～140℃，稳定半小时以上，保证系统温度达到稳定。
步骤4、将步骤1中的柱状可溶桥塞样品放入步骤3中的高温高压容器3内并开始计时，启动升降机13迅速将高温高压容器3的容器盖体吊入高温高压容器3上，并使用法兰螺栓(包括螺栓a1、螺栓b14)将容器盖与高温高压容器3密封固定。
步骤5、将高温高压容器3内流体的温度调至地层温度(100℃以上)，恒温下容器内进行反应(根据材料设计溶解时间选定，保证溶解后样块可以进行长度和直径等参数测定)，测试时保证高温高压容器3不发生晃动。
步骤6、实时记录测试过程中高温高压容器3内的压力和温度。
步骤7、测试时间达到后，打开放空阀10，迅速将高温高压容器3内的压力卸掉。
步骤8、打开高温高压容器3下部的排液阀6，使容器内流体进入计量系统5、记录反应后流体体积，如体积小于700ml，则测试无效，待流体温度降至室温后测试其pH值，K2。
步骤9、迅速使用起降机13卸掉容器盖，将柱状可溶桥塞样品取出；
步骤10、使用纯水连续冲洗，并用硬毛刷将柱状桥塞样品表面附着毛刺清除干净。
步骤11、将柱状桥塞样品放至烘箱中，烘干至恒重。
步骤12、使用游标卡尺在柱状桥塞样品的不同位置测试反应后样品的长度和直径，长度为L2，直径为D2，其表面积A1＝2π(D2/2)2+πD2L2，用高精度天平测试反应后的样品质量m1。
步骤13、使用公式，计算获得样品的溶解率：
其中，Δt为测试时间，A0为实验前柱状桥塞样品表面积，A1实验后样品表面积，m0为实验前样品质量，m1实验后样品质量。
如图1所示，实施上述测量高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，包括电加热系统2、高温高压容器3、实验台4、计量系统5、测量传感器、数据采集系统8，起降机13，所述高温高压容器3安装在实验台4上，高温高压容器3的器壁上安装有电加热系统2，实验台4具有一个倒L型支撑梁，梁上安装有起降机13，起降机13的通过钢缆连接起降挂钩12，容器盖通过法兰螺栓(包括螺栓a1、螺栓b14)密封固定在高温高压容器3顶上，高温高压容器3底部具有排放管，排放管上安装有排液阀6，排放管下部与计量系统5对接，高压高压容器3的侧壁上留有用于测试温度和测试压力的部位，
其中测试压力的部位为一旁支管，其一端通入高温高压容器内部，另一端设有压力传感器11；
测试温度部位为一连接孔，温度传感器7的探测头塞入其内，使其能测量高温高压容器3内的温度，温度传感器7和压力传感器11分别通过各自的导线将信号输送至数据采集系统8。
本发明进一步的技术方案是，起降挂钩12的位置与高温高压容器3的中心对应。
本发明进一步的技术方案是，起降挂钩12用于挂接高温高压容器3的容器盖。
本发明进一步的技术方案是，测试压力传感器部位在测试温度传感器部位的上部。
本发明进一步的技术方案是，测试压力的部位的旁支管，设有压力传感器的一端上安装有放空阀10。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，包括电加热系统(2)、高温高压容器(3)、实验台(4)、计量系统(5)、传感器、数据采集系统(8)，起降机(13)，其特征在于，所述高温高压容器(3)安装在实验台(4)上，高温高压容器(3)的器壁上安装有电加热系统(2)，实验台(4)具有一个倒L型支撑梁，梁上安装有起降机(13)，起降机(13)通过钢缆连接起降挂钩(12)，容器盖通过螺栓密封固定在高温高压容器(3)顶上，高温高压容器(3)底部具有排放管，排放管上安装有排液阀(6)，排放管下部与计量系统(5)对接，高温高压容器(5)的侧壁上留有用于测试温度和测试压力的部位；
其中测试压力的部位为一旁支管，其一端通入高温高压容器(3)内部，另一端设有压力传感器(11)；测试温度部位为一连接孔，温度传感器(7)的探测头塞入其内，使其能测量高温高压容器(3)内的温度，温度传感器(7)和压力传感器(11)分别通过各自的导线将信号输送至数据采集系统(8)。
2.根据权利要求1所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，起降挂钩(12)的位置与高温高压容器(3)的中心对应。
3.根据权利要求1或2所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，起降挂钩(12)用于挂接高温高压容器(3)的容器盖。
4.根据权利要求1所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，测试压力传感器部位在测试温度传感器部位的上部。
5.根据权利要求1或4所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，测试压力的部位的旁支管，设有压力传感器(11)的一端上安装有放空阀(10)。
6.如权利要求1所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，其测试方法包括以下步骤：
步骤1.制备实验用柱状可溶桥塞样品，用游标卡尺在样品的不同位置测试样品的长度和直径，用高精度天平测试样品的质量m0；
步骤2.根据实际需要，选择测试流体，用酸碱测试仪测定实验前流体的pH值；
步骤3.将不少于800ml的步骤2中实验测试流体倒入高温高压容器(3)，打开电加热系统(2)对容器和测试流体进行加热至90°～140°，并稳定半小时以上保证系统温度达到稳定；
步骤4.将柱状可溶桥塞样品放入高温高压容器(3)内并开始计时，启动升降机(13)迅速将容器盖调入高温高压容器(3)顶部，利用法兰螺栓将容器盖固定在高温高压容器(3)上；
步骤5.利用电加热系统(2)将高温高压容器(3)内温度调至地层温度，恒温下高温高压容器(3)进行反应；
步骤6.实时记录测试过程中高温高压容器(3)内的压力和温度；
步骤7.测试时间达到要求后，打开高温高压容器(3)的放空阀(10)，迅速将高温高压容器(3)内压力卸掉；
步骤8.打开高温高压容器(3)下部排液阀(6)，使高温高压容器(3)内流体进入计量系统(5)，记录反应后流体的体积，待流体温度降至室温后测试其pH值；
a.反应后流体体积少于700ml则测试无效，返回步骤1重新开始测试；
b.反应后流体体积不少于700ml则继续下一步测试；
步骤9.迅速用起降机卸掉高温高压容器(3)的容器盖，将可溶桥塞样品取出；
步骤10.使用纯水连续冲洗，并用硬毛刷将样品表面附着毛刺清除干净；
步骤11.将柱状可溶桥塞样品放置于烘箱中，烘干至恒重；
步骤12.使用游标卡尺在柱状可溶桥塞样品的不同位置测试反应后样品的长度和直径，用高精度天平测试反应后柱状可溶桥塞样品的质量；
步骤13.使用公式，计算获得可溶桥塞样品的溶解率：
其中，Δt为测试时间；A0为实验前柱状可溶桥塞样品的表面积；A1为实验后柱状可溶桥塞样品的表面积；m0为实验前样品质量；m1为实验后样品质量。
7.根据权利要求6所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，所述的步骤2中的测试流体为：氯化钾溶液、氯化钠溶液、模拟地层水、实际地层水中任意一种溶液。
8.根据权利要求6所述的高温高压环境下桥塞溶解率室内评价装置，其特征在于，步骤5中测试期间保证高温高压容器(3)不发生晃动。
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