CN110244079A - 一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置及方法，包括支撑架、垂直固定在所述支撑架上的玻璃管、上浮剂储容器、储液罐；所述玻璃管沿轴向方向均匀分布若干个圆孔，所述圆孔安装用于测定液体浊度的浊度计；所述储液罐通过管线与玻璃管的上端的内腔相通，所述上浮剂储容器通过控制阀与玻璃管的下端的内腔相连。本发明通过浊度计准确监测上浮剂上浮过程中有机玻璃管内液体浑浊度的变化，实现上浮剂上浮关键时刻的准确判断和上浮速率的准确计算，克服肉眼通过颜色判断液体浑浊度变化的误差。本发明原理可靠，操作简便，提高了所测上浮剂上浮速率的准确度，为油气藏储层改造上浮剂室内评价及实际应用提供了可靠的上浮数据，具有广阔的市场前景。

Description

一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置及方法

技术领域

本发明涉及一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置及方法。

背景技术

顺北油田碳酸盐岩油藏具有埋藏深、高温、非均质性强的特点，井筒下部有明显异常体。酸压是碳酸盐岩储层油气增产的有效方法。但由于钻井工艺的限制，钻井井眼一般在储集体上方且距离较远，常规酸压技术压开裂缝向下延伸距离较短，裂缝纵向延伸深度不足会降低酸压裂缝沟通下方远距离的储集体，不利于单井的稳产。裂缝向下延伸酸压技术可以提高碳酸盐岩的酸压改造效果。

目前的碳酸盐岩裂缝向下延伸酸压技术主要采用空心玻璃微珠作为控缝高上浮剂，当上浮剂进入酸蚀裂缝后，会向上漂浮聚集，在裂缝顶部形成低渗透层，堵塞裂缝向上延伸通道，迫使酸压裂缝向下延伸沟通下部储集体，达到增产的目的。控缝高上浮剂的速度影响人工隔层的形成，如果上浮剂上升过快，在到达预定位置之前，已经大量漂浮，不易在预定位置全部形成人工隔层，导致人工隔层阻挡作用减弱；如果上浮剂上浮速度过慢，到达目的地仍留在携带液中保持漂浮状态，上浮剂就失去了形成人工隔层的阻挡作用。因此，测定上浮剂速度对于优选上浮剂和优化施工排量、优化上浮剂用量至关重要。

目前用于上浮剂的上浮速率的测量方法主要是“视觉观察法”。“视觉观察法”通过肉眼观测上浮剂在竖直量筒上浮过程，记录大多数上浮剂颗粒在液体中上浮一定距离所耗费的总时间来来求取上浮速度，此方法无法连续地测定上浮剂的上浮速率且不适合定量测定上浮剂的上浮速率。此外，对于上浮剂与携带液颜色相近的固液两相混合物，观察法就不适用。

现有的上浮剂速度测定方法均存在一定程度的不足，目前还没有一套合适的方法和装置能使用上浮剂的上浮速率的测试。为克服现有上浮速度测试装置和方法之不足，本发明提出了一套新的控缝高上浮剂上浮速率的测试装置和方法。

发明内容

本发明主要是克服现有技术中的不足之处，提出一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置及方法，本发明通过浊度计准确监测上浮剂上浮过程中有机玻璃管内液体浑浊度的变化，实现上浮剂上浮关键时刻的准确判断和上浮速率的准确计算，克服了肉眼通过颜色判断液体浑浊度变化的误差。本发明原理可靠，操作简便，提高了所测上浮剂上浮速率的准确度，为油气藏储层改造上浮剂室内评价及实际应用提供了可靠的上浮数据，具有广阔的市场前景。

本发明解决上述技术问题所提供的技术方案是：一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，包括支撑架、垂直固定在所述支撑架上的玻璃管、上浮剂储容器、控制阀A、储液罐；所述玻璃管沿轴向方向均匀分布若干个圆孔，所述圆孔安装用于测定液体浊度的浊度计；所述储液罐通过管线与玻璃管的上端内腔相通，所述上浮剂储容器通过控制阀A与玻璃管的下端的内腔相连

进一步的技术方案是，所述玻璃管与储液罐之间设有控制阀B。

进一步的技术方案是，所述控制阀A为二通阀，控制阀A两端分别与上浮剂储容器和玻璃管下端内腔相连。

进一步的技术方案是，该测试装置还包括与浊度计电连接的浊度数据处理系统。

进一步的技术方案是，所述圆孔的个数为五个且为均匀分布，圆孔之间的间隔为200mm。

进一步的技术方案是，所述玻璃管为有机玻璃管。

一种控缝高上浮剂上浮速率的测试方法，包括以下步骤：

A、关闭控制阀A、控制阀B，将控缝高上浮剂装入上浮剂储容器内，将蒸馏水注入储液罐内；

B、打开控制阀B，玻璃管内充满无杂质蒸馏水，再记录5个浊度计在实验前的浊度数据z₁₀、z₂₀、z₃₀、z₄₀、z₅₀；

C、打开控制阀A使上浮剂接触玻璃管内的蒸馏水，开始上浮过程，并以该时刻为上浮初始时刻t₀；

D、每隔一段时间记录上浮剂上浮过程中5个浊度计的浊度数据，记第n个浊度计、第i个时刻t_i所记录的浊度数据为z_ni；

E、绘制每个浊度计所监测到的浊度随时间的变化曲线z_nt＝f(t)，根据曲线分别确定每个浊度计处浊度值开始发生变化的时刻t_nf和达到顶峰后回归基准值的时刻t_nl；

F、根据每个浊度计的时刻数据t_nf和t_nl，利用下式计算的上浮剂上浮速率：

式中：u_nf为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率，mm/s；u_nl为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最小上浮速率，mm/s；D_n为第n个浊度计对应的上浮剂上浮距离，mm；t₀为实验时上浮剂上浮的初始时刻，s；t_nf为第n个浊度计处浊度值开始由基准值发生变化的时刻，s；t_nl为第n个浊度计处浊度值达到顶峰后回归基准值的时刻，s；

G、将基于每个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率和最小上浮速率分别进行平均，得到上浮剂的平均最大上浮速率u_max和平均最小上浮速率u_min：

式中：N为浊度计的数量，无量纲；u_nf为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率，mm/s；u_nl为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最小上浮速率，mm/s；u_max为平均最大上浮速率，mm/s；u_min为平均最小上浮速率，mm/s。

进一步的技术方案是，所述控缝高上浮剂粒径为70-200目，体积密度为0.33g/cm³。

本发明的有益效果：本发明避免了人为通过颜色判断液体浑浊度变化所造成的观测误差，低浓度上浮剂在蒸馏水中的颜色较浅，容易造成液体浑浊度判断上的误差；

实现了上浮剂上浮过程中有机玻璃管内液体浑浊度的定量、连续监测，使上浮剂上浮速率的计算更加准确；

可用于水力压裂工艺、酸压工艺控缝高理论及工艺技术研究领域所涉及的上浮剂上浮速率的测定，其测量结果更为准确可靠具有较高的实用价值。

附图说明

图1是一种控缝高上浮剂上浮速率的测定装置的结构示意图；

图2是实施例1绘制于直角坐标系液体浊度与时间关系曲线。

图中所示：1—玻璃管；2—支撑架；3—上浮剂储容器；4—浊度计A；5—浊度计B；6—、浊度计C；7—浊度计D；8—浊度计E；9—控制阀A；10—浊度数据处理系统；11—储液罐；12—控制阀B。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做更进一步的说明。

本发明的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，包括支撑架2、垂直固定在所述支撑架2上长度、直径分别为1.4m和5cm的玻璃管1、上浮剂储容器3、浊度数据处理系统10、储液罐11；所述玻璃管1沿轴向方向均匀分布五个圆孔，五个圆孔从上到下依次安装用于测定液体浊度的浊度计A4、浊度计B5、浊度计C6、浊度计D8、浊度计E9，浊度数据处理系统10与上述五个浊度计电连接，用于采集数据；所述储液罐11通过管线与玻璃管1的上端的内腔相通，所述上浮剂储容器3通过控制阀A9与玻璃管1的下端的内腔相连，所述玻璃管1与储液罐11之间设有控制阀B12。

本实施例中，所述控制阀A9为二通阀，控制阀A两端分别与上浮剂储容器和玻璃管下端内腔相连。

所述玻璃管1在实验时充满蒸馏水；所述上浮剂储存容器3实验前装满压裂用控缝高上浮剂，控缝高上浮剂粒径为70-200目，体积密度为0.33g/cm³。

本实施例中，所述玻璃管1为有机玻璃管。

利用上述测定装置，测定上浮剂在携带液中上浮速率，为某油田断溶体油藏中控缝高研究提供基础参数。详细步骤如下：

步骤S10、选取长度和直径分别为1.4m和5cm的有机玻璃管，装入支撑架2并装配好支撑架2；

步骤S20、在有机玻璃管上沿长度方向选取5个等距圆孔，并依次安装用于测定液体浊度的浊度计A4、浊度计B5、浊度计C6、浊度计D8、浊度计E9，并连好管线；

步骤S30、称取质量60克的控缝高上浮剂，装入上浮剂储存容器3中，然后通过控制阀A与有机玻璃管下端内腔相连；

步骤S40、打开控制阀A前，记录5个浊度计在实验前的浊度数据z₁₀、z₂₀、z₃₀、z₄₀、z₅₀，以实验前玻璃管内无杂质蒸馏水的浊度值作为整个实验的浊度基准值，5个浊度计对应的上浮剂上浮距离分别为200mm、400mm、600mm、800mm、1000mm；

步骤S50、打开控制阀A使上浮剂接触玻璃管内的蒸馏水，开始上浮过程，并以该时刻为上浮初始时刻t₀；

步骤S60、每隔一段时间记录上浮剂上浮过程中5个浊度计的浊度数据，记第n个浊度计、第i个时刻t_i所记录的浊度数据为z_ni；

步骤S70、浊度数据处理系统可以时间t为横坐标，以浊度Z为纵坐标，自主绘制每个浊度计所监测到的浊度随时间的变化曲线z_nt＝f(t)(如图2)，根据曲线分别确定每个浊度计处浊度值开始发生变化的时刻t_nf和达到顶峰后回归基准值的时刻t_nl；

步骤S80、根据每个浊度计的时刻数据t_nf和t_nm，利用式(1)计算的上浮剂上浮速率：

式中：u_nf为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率，mm/s；u_nl为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最小上浮速率，mm/s；D_n为第n个浊度计对应的上浮剂上浮距离，mm；t₀为实验时上浮剂上浮的初始时刻，s；t_nf为第n个浊度计处浊度值开始由基准值发生变化的时刻，s；t_nl为第n个浊度计处浊度值达到顶峰后回归基准值的时刻，s；

步骤S90、基于每个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率和最小上浮速率分别进行平均(如表1)，即可得到上浮剂的平均最大上浮速率为22.63mm/s和平均最小上浮速率0.329mm/s；

式中：N为浊度计的数量，无量纲；u_nf为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率，mm/s；u_nl为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最小上浮速率，mm/s；u_max为平均最大上浮速率，mm/s；u_min为平均最小上浮速率，mm/s。

表1

以上所述，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已通过上述实施例揭示，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些变动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，其特征在于，包括支撑架(2)、垂直固定在所述支撑架(2)上的玻璃管(1)、上浮剂储容器(3)、控制阀A(9)、储液罐(11)；所述玻璃管(1)沿轴向方向均匀分布若干个圆孔，所述圆孔安装用于测定液体浊度的浊度计；所述储液罐(11)通过管线与玻璃管(1)的上端内腔相通，所述上浮剂储容器(3)通过控制阀A(9)与玻璃管(1)的下端的内腔相连。

2.根据权利要求1所述的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，其特征在于，所述玻璃管(1)与储液罐(11)之间设有控制阀B(12)。

3.根据权利要求1所述的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，其特征在于，所述控制阀A(9)为二通阀，控制阀A两端分别与上浮剂储容器和玻璃管下端内腔相连。

4.根据权利要求1或2所述的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，其特征在于，该测试装置还包括与浊度计电连接的浊度数据处理系统(10)。

5.根据权利要求3所述的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，其特征在于，所述圆孔的个数为五个且为均匀分布，圆孔之间的间隔为200mm。

6.根据权利要求2所述的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试装置，其特征在于，所述玻璃管(1)为有机玻璃管。

7.一种控缝高上浮剂上浮速率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、关闭控制阀A(9)、控制阀B(12)，将控缝高上浮剂装入上浮剂储容器(3)内，将蒸馏水注入储液罐(11)内；

B、打开控制阀B(12)，玻璃管(1)内充满无杂质蒸馏水流入，再记录5个浊度计在实验前的浊度数据z₁₀、z₂₀、z₃₀、z₄₀、z₅₀；

C、打开控制阀A(9)使上浮剂接触玻璃管内的蒸馏水，开始上浮过程，并以该时刻为上浮初始时刻t₀；

D、每隔一段时间记录上浮剂上浮过程中5个浊度计的浊度数据，记第n个浊度计、第i个时刻t_i所记录的浊度数据为z_ni；

E、绘制每个浊度计所监测到的浊度随时间的变化曲线z_nt＝f(t)，根据曲线分别确定每个浊度计处浊度值开始发生变化的时刻t_nf和达到顶峰后回归基准值的时刻t_nl；

F、根据每个浊度计的时刻数据t_nf和t_nl，利用下式计算的上浮剂上浮速率：

式中：u_nf为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率，mm/s；u_nl为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最小上浮速率，mm/s；D_n为第n个浊度计对应的上浮剂上浮距离，mm；t₀为实验时上浮剂上浮的初始时刻，s；t_nf为第n个浊度计处浊度值开始由基准值发生变化的时刻，s；t_nl为第n个浊度计处浊度值达到顶峰后回归基准值的时刻，s；

G、将基于每个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率和最小上浮速率分别进行平均，得到上浮剂的平均最大上浮速率u_max和平均最小上浮速率u_min：

式中：N为浊度计的数量，无量纲；u_nf为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最大上浮速率，mm/s；u_nl为基于第n个浊度计数据计算的上浮剂最小上浮速率，mm/s；u_max为平均最大上浮速率，mm/s；u_min为平均最小上浮速率，mm/s。

8.根据权利要求7所述的一种控缝高上浮剂上浮速率的测试方法，其特征在于，所述控缝高上浮剂粒径为70-200目，体积密度为0.33g/cm³。