CN110702524A - 自支撑固相破碎率测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了自支撑固相破碎率测试装置及方法，涉及石油开采领域。该测试装置包括：顶板和底座；设于顶板和底座之间的导轨；沿导轨上下移动的加压台；用于驱动加压台上下移动的驱动机构；设于加压台上表面，且具有破碎腔的破碎室，破碎室的顶部设有与破碎腔连通的过孔；设于顶板下表面，且用于穿过过孔伸入至破碎腔内的加压件；用于对破碎室进行加热的加热机构；用于测定加压件对装填于破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力的测压件。通过将设定温度调整为满足地层温度，将设定压力调整为地层裂缝内部压力，该装置可准确获得自支撑固相在地层条件下的破碎率，该测试装置结构简单，易操作，便于规模化推广应用。
Description
技术领域
本发明涉及石油开采领域，特别涉及一种自支撑固相破碎率测试装置及方法。
背景技术
自支撑压裂技术是利用不混相的多种流体压开并形成一定几何尺寸的人工裂缝，通过化学方法使人工裂缝中的部分流体形成多个自支撑固相，以支撑人工裂缝，进而形成稳定可控的油气通道。
上述在压裂过程中形成的自支撑固相的破碎率直接决定了压裂效果的好坏，通过测定自支撑固相在地层温度下的破碎率，对于压裂施工过程中的施工参数设计具有重要的意义。
目前，并未发现有效地对自支撑固相的破碎率进行测试的装置或方法。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种自支撑固相破碎率测试装置及方法。具体而言，包括以下的技术方案：
一种自支撑固相破碎率测试装置，所述测试装置包括：顶板和底座；
设置于所述顶板和所述底座之间的导轨；
沿所述导轨上下移动的加压台；
用于驱动所述加压台上下移动的驱动机构；
设置于所述加压台上表面，且具有破碎腔的破碎室，所述破碎室的顶部设置有与所述破碎腔连通的过孔；
设置于所述顶板下表面，且用于穿过所述过孔伸入至所述破碎腔内的加压件；
用于对所述破碎室进行加热的加热机构；以及
用于测定所述加压件对装填于所述破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力的测压件。
在一种可能的实现方式中，所述驱动机构的驱动方式为液压驱动。
在一种可能的实现方式中，所述驱动机构包括：固定于所述底座上的液压套筒；
在所述液压套筒内伸缩的液压杆；
用于驱动所述液压杆伸缩的手柄；
所述液压杆的上端与所述加压台接触。
在一种可能的实现方式中，所述测压件为设置于所述液压套筒上，用于测定所述液压套筒内部压力的压力表。
在一种可能的实现方式中，所述加热机构为设置于所述破碎室的侧壁上的电加热棒。
在一种可能的实现方式中，所述测试装置还包括：设置于所述破碎室的侧壁上的温度传感器。
在一种可能的实现方式中，所述加压件为圆柱状，
所述过孔的形状与所述加压件相适配圆形孔，且所述加压件与所述过孔之间的间隙尺寸小于待测试的自支撑固相的尺寸。
在一种可能的实现方式中，所述导轨为对称设置于所述底座和所述顶板两侧的圆柱杆。
还提供了一种自支撑固相破碎率测试方法，所述测试方法应用于上述的自支撑固相破碎率测试装置，所述测试方法包括：
称取第一质量的直径大于n的自支撑固相，将所述自支撑固相放入破碎室的破碎腔内；
利用所述加热机构将所述破碎室加热到设定温度，利用所述驱动机构驱动所述加压台向上移动，以使所述加压件相对于所述破碎腔向下移动，以对所述自支撑固相施加向下的压力；
根据测压件，使所述加压件对所述自支撑固相所施加的压力达到设定压力，停止施压；
取出所述自支撑固相，并进行筛分，留取直径大于n的所述自支撑固相，称量，得到第二质量；
所述第二质量与所述第一质量之比，作为所述自支撑固相的破碎率。
本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：
本发明实施例提供的自支撑固相破碎率测试装置，通过称取一定质量的直径大于n(n的值根据实验需求确定即可)的自支撑固相，将其放入破碎室的破碎腔内。组装该测试装置，利用加热机构将破碎室加热到设定温度，利用驱动机构驱动加压台向上移动，进而带动加压台上的破碎室向上移动。在破碎室向上移动的过程中，加压件相对于破碎腔向下移动，以对其内的自支撑固相施加向下的压力。其中，根据测压件的压力测试数据来确定加压件对装填于破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力是否满足要求，并且待满足要求后，停止施压，取出破碎腔内的自支撑固相即可。对取出的自支撑固相进行筛分，留取直径大于n的自支撑固相，称量其质量，该质量与施压前称取的自支撑固相的质量之比即为自支撑固相的破碎率。
可见，本发明实施例提供的自支撑固相破碎率测试装置，能够在设定温度下，对施加了设定压力的自支撑固相的破碎率进行测试。通过将设定温度调整为满足地层温度，将设定压力调整为地层裂缝内部压力，即可准确获得该自支撑固相在地层条件下的破碎率，对于压裂施工过程中的施工参数设计具有重要的意义。并且，该测试装置结构简单，易操作，便于规模化推广应用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例提供的自支撑固相破碎率测试装置的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的破碎室的结构示意图；
图3是本发明实施例提供的导轨与顶板和底座的连接关系示意图；
图4是本发明实施例提供的加压台的结构示意图。
附图标记分别为：
1-顶板，2-底座，3-导轨，4-加压台，
5-驱动机构，501-液压套筒，502-液压杆，503-手柄，
6-破碎室，601-过孔，602-容纳孔，603-底盘，
7-加压件，8-加热机构，9-测压件，10-温度传感器。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。需要说明的是，本发明实施例中，所涉及的方位名词“上、下”等均以图1所示的方位为基准，其仅仅是用来更清楚地描述自支撑固相破碎率测试装置的结构，并不具有限定的意义。
一方面，本发明实施例提供了一种自支撑固相破碎率测试装置，如附图1至附图4所示，该测试装置包括：顶板1和底座2；设置于顶板1和底座2之间的导轨3；沿导轨3上下移动的加压台4；用于驱动加压台4上下移动的驱动机构5；设置于加压台4上表面，且具有破碎腔的破碎室6，破碎室6的顶部设置有与破碎腔连通的过孔601；设置于顶板1下表面，且用于穿过过孔601伸入至破碎腔内的加压件7；用于对破碎室6进行加热的加热机构8；以及用于测定加压件7对装填于破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力的测压件9。
本发明实施例提供的自支撑固相破碎率测试装置的工作原理如下所示：
称取一定质量的直径大于n(n的值根据实验需求确定即可)的自支撑固相，将其放入破碎室6的破碎腔内。组装该测试装置，利用加热机构8将破碎室6加热到设定温度，利用驱动机构5驱动加压台4向上移动，进而带动加压台4上的破碎室6向上移动。在破碎室6向上移动的过程中，加压件7相对于破碎腔向下移动，以对其内的自支撑固相施加向下的压力。其中，根据测压件9的压力测试数据来确定加压件7对装填于破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力是否满足要求，并且待满足要求后，停止施压，取出破碎腔内的自支撑固相即可。对取出的自支撑固相进行筛分，留取直径大于n的自支撑固相，称量其质量，该质量与施压前称取的自支撑固相的质量之比即为自支撑固相的破碎率。
可见，本发明实施例提供的自支撑固相破碎率测试装置，能够在设定温度下，对施加了设定压力的自支撑固相的破碎率进行测试。通过将设定温度调整为满足地层温度，将设定压力调整为地层裂缝内部压力，即可准确获得该自支撑固相在地层条件下的破碎率，对于压裂施工过程中的施工参数设计具有重要的意义。并且，该测试装置结构简单，易操作，便于规模化推广应用。
以下就该自支撑固相破碎率测试装置中的各个部件分别给予阐述：
对于驱动机构5来说，其用来驱动加压台4上下移动，举例来说，其驱动方式可以为液压驱动，也可以为电驱动(例如，电机配合滚动丝杠)。考虑到液压驱动对于压力的可控性，本发明实施例中，驱动机构5的驱动方式可以为液压驱动。
基于上述，示例地，如附图1所示，该驱动机构5包括：固定于底座2上的液压套筒501；在液压套筒501内伸缩的液压杆502；用于驱动液压杆502伸缩的手柄503；液压杆502的上端与加压台4接触。通过操作手柄503，即可驱动液压杆502在液压套筒501内上下伸缩，由于液压杆502的上端与加压台4连接，进而可驱动加压台4上下移动。
基于驱动机构5的上述结构，该测压件9可以为设置于液压套筒501上，用于测定液压套筒501内部压力的压力表。可以理解的是，压力表所测定的液压套筒501内部压力为液压杆502对加压台4所施加的压力，即可确定破碎腔与加压件7之间所形成的压力。
在一种可能的实现方式中，压力表的接头穿过开设与液压套筒501上的开孔与其内腔的上端连接，以精确测试到上述压力。
考虑到该测试装置的拆装便利性，且同时确保驱动机构5的放置稳定性，可以在底板上设置定位机构，以对放置于底板上的驱动机构5进行定位。举例来说，该定位机构可以为与液压套筒501底部相适配的限位槽。
本发明实施例中，利用加热机构8对破碎室6进行加热，使其破碎腔内部的自支撑固相的温度达到设定温度。考虑到结构简单，以及可控性，该加热机构8可以为设置于破碎室6的侧壁上的电加热棒。示例地，如附图2所示，该电加热棒可以插装于破碎室6的侧壁内部的容纳孔602内，并且，可设置多个，多个电加热棒可沿破碎室6的周向均匀分布。
进一步地，为了实时观测破碎室6的加热温度，该测试装置还包括：设置于破碎室6的侧壁上的温度传感器10，通过温度传感器10来实时测定破碎室6的温度，以确保达到并稳定在设定温度。
本发明实施例中，破碎室6可采用圆筒状结构，其顶壁上设置有过孔601，其底壁为封闭的，以容纳自支撑固相。考虑到自支撑固相于破碎室6的底部被加压件7下压，其底部须有足够的支撑强度。作为一种示例，如附图2所示，可以在破碎室6的底部连接一个起加强作用的底盘603。
可以理解的是，破碎室6可放置于加压台4上，并且，当其最加压台4向下移动至下限位置时，加压件7可由其破碎腔内退出，如此可便于移动破碎室6，以向其内部加入自支撑固相。
本发明实施例中，加压件7用于穿过破碎室6顶部的过孔601，伸入到破碎腔内部。可以理解的是，过孔601的尺寸稍大于加压件7的尺寸。考虑到制作简单，该加压件7可以为圆柱状，过孔601的形状可以为与加压件7相适配圆形孔，且加压件7与过孔601之间的间隙尺寸小于待测试的自支撑固相的尺寸，以避免自支撑固相由过孔601溢出破碎室6。
导轨3对加压台4的上下移动起到导向作用，本发明实施例中，导轨3为对称设置于底座2和顶板1两侧的圆柱杆。可以理解的是，如附图4所示，加压台4上设置有通孔，导轨3间隙地穿过通孔，以使加压台4可移动。
在一种可能的示例中，导轨3的上端与顶板1连接，例如焊接、卡接、插接等，导轨3的下端与底座2连接，例如焊接、卡接、插接等。
另一方面，本发明实施例还提供了一种自支撑固相破碎率测试方法，该测试方法应用于上述的自支撑固相破碎率测试装置。
具体地，该测试方法可包括：称取一定质量(第一质量)的直径大于n(n的值根据实验需求确定即可)的自支撑固相，将其放入破碎室6的破碎腔内。组装该测试装置，利用加热机构8将破碎室6加热到设定温度，利用驱动机构5驱动加压台4向上移动，进而带动加压台4上的破碎室6向上移动。在破碎室6向上移动的过程中，加压件7相对于破碎腔向下移动，以对其内的自支撑固相施加向下的压力。其中，根据测压件9的压力测试数据来确定加压件7对装填于破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力是否满足要求，并且待满足要求后，停止施压，取出破碎腔内的自支撑固相即可。对取出的自支撑固相进行筛分，留取直径大于n的自支撑固相，称量其质量(第二质量)，该质量与施压前称取的自支撑固相的质量之比即为自支撑固相的破碎率。
以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，并不用以限制本发明。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述测试装置包括：顶板(1)和底座(2)；
设置于所述顶板(1)和所述底座(2)之间的导轨(3)；
沿所述导轨(3)上下移动的加压台(4)；
用于驱动所述加压台(4)上下移动的驱动机构(5)；
设置于所述加压台(4)上表面，且具有破碎腔的破碎室(6)，所述破碎室(6)的顶部设置有与所述破碎腔连通的过孔(601)；
设置于所述顶板(1)下表面，且用于穿过所述过孔(601)伸入至所述破碎腔内的加压件(7)；
用于对所述破碎室(6)进行加热的加热机构(8)；以及
用于测定所述加压件(7)对装填于所述破碎腔内部的自支撑固相所施加的压力的测压件(9)。
2.根据权利要求1所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述驱动机构(5)的驱动方式为液压驱动。
3.根据权利要求2所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述驱动机构(5)包括：固定于所述底座(2)上的液压套筒(501)；
在所述液压套筒(501)内伸缩的液压杆(502)；
用于驱动所述液压杆(502)伸缩的手柄(503)；
所述液压杆(502)的上端与所述加压台(4)接触。
4.根据权利要求3所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述测压件(9)为设置于所述液压套筒(501)上，用于测定所述液压套筒(501)内部压力的压力表。
5.根据权利要求1所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述加热机构(8)为设置于所述破碎室(6)的侧壁上的电加热棒。
6.根据权利要求5所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述测试装置还包括：设置于所述破碎室(6)的侧壁上的温度传感器(10)。
7.根据权利要求1所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述加压件(7)为圆柱状，
所述过孔(601)的形状与所述加压件(7)相适配圆形孔，且所述加压件(7)与所述过孔(601)之间的间隙尺寸小于待测试的自支撑固相的尺寸。
8.根据权利要求1所述的自支撑固相破碎率测试装置，其特征在于，所述导轨(3)为对称设置于所述底座(2)和所述顶板(1)两侧的圆柱杆。
9.一种自支撑固相破碎率测试方法，其特征在于，所述测试方法应用于权利要求1-8任一项所述的自支撑固相破碎率测试装置，所述测试方法包括：
称取第一质量的直径大于n的自支撑固相，将所述自支撑固相放入破碎室的破碎腔内；
利用所述加热机构将所述破碎室加热到设定温度，利用所述驱动机构驱动所述加压台向上移动，以使所述加压件相对于所述破碎腔向下移动，以对所述自支撑固相施加向下的压力；
根据测压件，使所述加压件对所述自支撑固相所施加的压力达到设定压力，停止施压；
取出所述自支撑固相，并进行筛分，留取直径大于n的所述自支撑固相，称量，得到第二质量；
所述第二质量与所述第一质量之比，作为所述自支撑固相的破碎率。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20200117 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |