CN109959580A - 一种长管路管道摩阻测试装置与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及到一种长管路管道摩阻测试装置与方法，该装置包括摩阻测试系统和配液输砂系统，方法利用摩阻测试装置，测量样品液或携砂液和水在不同的泵速下流经测试管道后的压差，然后进一步的计算降阻率，本发明可以精确的测试及评价不同管径、施工参数、压裂液类型等条件下的摩阻变化规律及降阻率，为压裂设计提供合理的施工参数，提高压裂设计针对性和可靠性。
Description
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，具体涉及到一种长管路管道摩阻测试装置与方法。
背景技术
在油气开采过程中，压裂液从泵出口经地面管线、井筒管柱和射孔孔眼进入裂缝，在每个流动通道内都会因为摩阻而产生压力损失，计算这些压力损失并分析其影响因素，对准确地确定施工压力和成功压裂都是十分重要的。
目前，对于液体摩阻测试实验，最大测量管路长度仅为10m，难以精确测量液体在较长运移过程的摩阻变化。近年来，随着压裂液类型不断变化，急需综合评价优选压裂液，分析其降阻性能。研究不同管径、施工参数、压裂液类型等条件下压裂液及降阻剂的摩阻变化规律，对提出摩阻经验公式，进而指导压裂设计优化及准确确定施工压力具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的之一是为了解决现有技术存在的不足，提供了一种长管路管道摩阻测试装置，目的之二是提供了该长管路管道摩阻测试装置的测试方法。
本发明的目的之一通过以下技术方案来实现：
一种长管路管道摩阻测试装置，包括摩阻测试系统和配液输砂系统，所述的配液输砂系统结构包括：输液泵；出液口设有配液罐阀门的配液罐；出料口处设有混砂罐阀门的混砂罐；输液泵、配液罐和混砂罐并联后依次与电磁阀、测试管道、沉降罐、沉降罐阀门、配液罐串联连接形成循环管路；其中，混砂罐进料口设有自动加砂装置；所述的摩阻测试系统安装在测试管道处与配液输砂系统连接，用于测量所述的测试管道两端的压差。该装置形成的循环回路可以使测试样品液循环使用，节约原料。
本发明的目的之一还可以通过以下技术方案来实现：
所述的测试管道为U型管，长度为20-40m。
所述的U型管管径为10-60mm。
本发明的目的之二可以通过以下技术方案来实现：
该长管路管道摩阻测试装置的测试方法，包括以下步骤：
S1、连接管路；
S2、将配液罐注入样品液，或者将混砂罐注入携砂液；
S3、当测试样品液在长管路管道的摩阻时打开配液罐阀门；或者当测试携砂液在长管路管道的摩阻时打开混砂罐阀门，然后打开电磁阀和沉降罐阀门，再启动输液泵；
S4、调节输液泵泵速，待摩阻测试系统的压差示数稳定2-5分钟后，记录压差数据；
S5、提高输液泵泵速，重复步骤S4，得到不同输液泵泵速条件下的压差数据；
S6、停止实验，清洗装置；
S7、更换不同管径或不同长度的测试管道，重复步骤S1-S6，计算得到不同管径和不同长度测试管道的降阻率。
本发明的目的之二还可以通过以下技术方案来实现：
该长管路管道摩阻测试装置的测试方法，步骤S3中当测试样品液在长管路管道的摩阻时打开配液罐阀门；所述的测试管道管径为10-60mm，测试泵速为5-40Hz。
优选的，所述的测试管道管径为10mm，测试泵速分别为5Hz、7Hz、10Hz、12Hz。
优选的，所述的测试管道管径为20mm，测试泵速分别为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz。
优选的，所述的测试管道管径为30mm、40mm、50mm、60mm中的一种时，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
该长管路管道摩阻测试装置的测试方法，步骤S3中当测试携砂液在长管路管道的摩阻时打开混砂罐阀门，所述的测试管道管径为60mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
该长管路管道摩阻测试装置的测试方法，步骤S7中所述的不同管径或不同长度测试管道的降阻率为不同泵速下降阻率的平均值，特定泵速下降阻率的计算公式如式(1)所示：
式(1)中：
η——特定泵速下降阻率，用百分数表示；
ΔP1——水流经管路时稳定的压差，单位为Pa；
ΔP2——样品液或携砂液流经管路时稳定的压差，单位为Pa。
在计算降阻率时，去掉异常波动点，不同泵速阶梯下的降阻率取平均值即为该管径下压裂液或降阻剂相对于清水的降阻率。
本发明的有益之处在于，可以更精确的测试及评价不同管径、施工参数、压裂液类型等条件下的摩阻变化规律及降阻率，为压裂设计提供合理的施工参数，提高压裂设计针对性和可靠性。
附图说明
图1为实施例的长管路管道摩阻测试装置。
其中，1、输液泵；2、配液罐；3、混砂罐；4、测试管道；5、自动加砂装置；6、沉降罐；7、配液罐阀门；8、混砂罐阀门；9、电磁阀；10、沉降罐阀门；11、摩阻测试系统。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步详细描述。
实施例1一种长管路管道摩阻测试装置
测试装置连接方式如图1所示，结构包括：输液泵(1)；出液口设有配液罐阀门(7)的配液罐(2)；出料口处设有混砂罐阀门(8)的混砂罐(3)；输液泵(1)、配液罐(2)和混砂罐(3)并联后依次与电磁阀(9)、测试管道(4)、沉降罐(6)、沉降罐阀门(10)、配液罐(2)串联连接形成循环管路；其中，混砂罐(3)进料口设有自动加砂装置(5)；所述的摩阻测试系统(11)安装在测试管道(4)处与配液输砂系统连接，用于测量所述的测试管道(4)两端的压差。
实施例2一种长管路管道摩阻测试方法
采用实施例1所述的测试装置，包括以下步骤：
S1、按照附图1所示连接管路；
S2、将配液罐(2)注入样品液；
S3、打开配液罐阀门(7)；然后打开电磁阀(9)和沉降罐阀门(10)，再启动输液泵(1)；
S4、调节输液泵(1)泵速，待摩阻测试系统(11)的压差示数稳定2-5分钟后，记录压差数据；
S5、提高输液泵(1)泵速，重复步骤S4，得到不同输液泵泵速条件下的压差数据；计算降阻率；
S6、停止实验，清洗装置。
降阻率为不同泵速下降阻率的平均值，特定泵速下降阻率的计算公式如式(1)所示：
式(1)中：
η——特定泵速下降阻率，用百分数表示；
ΔP1——水流经管路时稳定的压差，单位为Pa；
ΔP2——样品液流经管路时稳定的压差，单位为Pa。
其中，样品液为粘度为50mpa·s胍胶压裂液或水，所述的测试管道长度为40m；测试管道管径为10mm，测试泵速分别为5Hz、7Hz、10Hz、12Hz。
实施例3一种长管路管道摩阻测试方法
与实施例2的区别是：所述的测试管道长度为28m；所述的测试管道管径为20mm，测试泵速分别为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz。
实施例4一种长管路管道摩阻测试方法
与实施例2的区别是：所述的测试管道长度为36m；所述的测试管道管径为30mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
实施例5一种长管路管道摩阻测试方法
与实施例2的区别是：所述的测试管道管径为40mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
实施例6一种长管路管道摩阻测试方法
与实施例2的区别是：所述的测试管道管径为50mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
实施例7一种长管路管道摩阻测试方法
与实施例1的区别是：所述的测试管道管径为60mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
实施例8一种长管路管道摩阻测试方法
采用实施例1所述的测试装置，包括以下步骤：
S1、按附图1所示连接管路；
S2、将混砂罐(3)注入携砂液，即：通过自动加砂装置(5)向混砂罐(3)内加入样品液和砂子，搅拌均匀；
S3、打开配液罐阀门(7)；然后打开电磁阀(9)和沉降罐阀门(10)，再启动输液泵(1)；
S4、调节输液泵(1)泵速，待摩阻测试系统(11)的压差示数稳定2-5分钟后，记录压差数据；
S5、提高输液泵(1)泵速，重复步骤S4，得到不同输液泵泵速条件下的压差数据；计算降阻率；
S6、停止实验，清洗装置。
降阻率为不同泵速下降阻率的平均值，特定泵速下降阻率的计算公式如式(1)所示：
式(1)中：
η——特定泵速下降阻率，用百分数表示；
ΔP1——水流经管路时稳定的压差，单位为Pa；
ΔP2——携砂液流经管路时稳定的压差，单位为Pa。
其中，携砂液包括样品液和砂子，样品液为粘度为300L的100mpa·s胍胶压裂液，砂子为50kg的20/40目高密度陶粒，所述的测试管道长度为40m；测试管道管径为60mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
Claims (10)
1.一种长管路管道摩阻测试装置，包括摩阻测试系统和配液输砂系统，其特征在于，所述的配液输砂系统结构包括：输液泵；出液口设有配液罐阀门的配液罐；出料口处设有混砂罐阀门的混砂罐；输液泵、配液罐和混砂罐并联后依次与电磁阀、测试管道、沉降罐、沉降罐阀门、配液罐串联连接形成循环管路；其中，混砂罐进料口设有自动加砂装置；所述的摩阻测试系统安装在测试管道处与配液输砂系统连接，用于测量所述的测试管道两端的压差。
2.根据权利要求1所述的长管路管道摩阻测试装置，其特征在于，所述的测试管道为U型管，长度为20-40m。
3.根据权利要求2所述的长管路管道摩阻测试装置，其特征在于，所述的U型管管径为10-60mm。
4.使用权利要求1-3任一项所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、连接管路；
S2、将配液罐注入样品液，或者将混砂罐注入携砂液；
S3、当测试样品液在长管路管道的摩阻时打开配液罐阀门；或者当测试携砂液在长管路管道的摩阻时打开混砂罐阀门，然后打开电磁阀和沉降罐阀门，再启动输液泵；
S4、调节输液泵泵速，待摩阻测试系统的压差示数稳定2-5分钟后，记录压差数据；
S5、提高输液泵泵速，重复步骤S4，得到不同输液泵泵速条件下的压差数据；
S6、停止实验，清洗装置；
S7、更换不同管径或不同长度的测试管道，重复步骤S1-S6，计算得到不同管径和不同长度测试管道的降阻率。
5.根据权利要求4所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，步骤S3中当测试样品液在长管路管道的摩阻时打开配液罐阀门；所述的测试管道管径为10-60mm，测试泵速为5-40Hz。
6.根据权利要求5所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，所述的测试管道管径为10mm，测试泵速分别为5Hz、7Hz、10Hz、12Hz。
7.根据权利要求5所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，所述的测试管道管径为20mm，测试泵速分别为5Hz、10Hz、15Hz、20Hz。
8.根据权利要求5所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，所述的测试管道管径为30mm、40mm、50mm、60mm中的一种时，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
9.根据权利要求4所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，步骤S3中当测试携砂液在长管路管道的摩阻时打开混砂罐阀门，所述的测试管道管径为60mm，测试泵速分别为10Hz、20Hz、30Hz、40Hz。
10.根据权利要求4所述的长管路管道摩阻测试装置的测试方法，其特征在于，步骤S7中所述的不同管径或不同长度测试管道的降阻率为不同泵速下降阻率的平均值，特定泵速下降阻率的计算公式如式(1)所示：
式(1)中：
η——特定泵速下降阻率，用百分数表示；
ΔP1——水流经管路时稳定的压差，单位为Pa；
ΔP2——样品液或携砂液流经管路时稳定的压差，单位为Pa。
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