CN111155965A - 暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，通过暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置来实现，装置包括缓冲罐、阻尼管、液体池、第一离心泵、第一压力计、阻尼塞、第一阀门、第二阀门以及第一液压管线、第二液压管线和第三液压管线。所述方法包括步骤：打开第二阀门，关闭第一阀门，向缓冲罐中加入预定剂量的暂堵剂；启动第一离心泵将液体泵入缓冲罐中与暂堵剂混合后进入阻尼管中，推动阻尼塞移动的同时暂堵剂开始胶结；在第一压力计的压力值出现明显上涨并达到第二压力值且阻尼塞不再移动的情况下，记录暂堵剂的胶结时间和阻尼塞的移动距离，关闭第一离心泵。本发明具有能够模拟测试暂堵剂在裂缝内胶结时间、暂堵效果等优点。

Description

暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法
技术领域
本发明属于油气开采技术领域，具体来讲，涉及一种暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法。
背景技术
暂堵剂作为当前压裂改造中常用的一种功能性材料，通常用于实现分段压裂改造中的转层功能。目前也存在各种实验装置和方法用于验证暂堵剂的性能(例如专利文献CN201910725211.4，CN201910679857.3等)。前者以实际岩样为实验对象，且实验用的暂堵剂的一种细长条状的纤维颗粒，该实验方法由于岩样尺寸及实验方案的限制，只能验证该特定的暂堵剂依靠自身封堵裂缝的暂堵效果，无法模拟及评价暂堵剂依靠自身胶结后的暂堵效果；后者虽然也可以模拟把暂堵剂泵入裂缝的过程，但是也是评估暂堵剂泵注到位后静止状态下的暂堵性能。
发明内容
本发明的目的在于解决现有技术存在的上述不足中的至少一项。例如，本发明的目的在于提供一种测试暂堵剂在裂缝中运动过程中的胶结时间和暂堵效果的动态性能评价方法。又如，本发明的进一步目的在于提供一种测试暂堵剂在裂缝中运动过程中的胶结时间、暂堵效果和溶解时间的动态性能评价方法。
为了实现上述目的，本发明提供了一种暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法。所述方法通过暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置来实现，所述装置包括缓冲罐、阻尼管、液体池、第一离心泵、第一压力计、阻尼塞、第一阀门、第二阀门以及第一液压管线、第二液压管线和第三液压管线，其中，所述缓冲罐具有用于加入暂堵剂的可开合的混料口、通过设置有第一离心泵的第一液压管线与所述液体池连接的进液口、与水平设置的所述阻尼管的一端连接的第一出口、以及通过设置有第一阀门的第二液压管线与所述液体池连接的第二出口；所述阻尼管的另一端通过设置有第二阀门的第三液压管线与液体池连通；所述阻尼塞设置在阻尼管内部并能够在受到大于或等于模拟裂缝延伸压力值的推动下而在阻尼管中从所述一端向所述另一端移动，所述阻尼塞的初始位置在阻尼管的所述一端处；所述第一压力计设置在所述缓冲罐上或设置第一液压管线的位于第一离心泵与进液口之间的部分上；其中，所述第一离心泵能够提供从第一压力值逐渐增大至第二压力值的液体压力，所述第一压力值不大于模拟裂缝延伸压力值，所述第二压力值比所述模拟的裂缝延伸压力值高预定值；且所述方法包括以下步骤：打开第二阀门，关闭第一阀门，通过混料口向缓冲罐中加入预定剂量的暂堵剂；启动第一离心泵将液体池中的液体泵入缓冲罐中与暂堵剂混合后进入阻尼管中，推动阻尼塞在阻尼管中移动的同时暂堵剂开始发生胶结；在第一压力计的压力值出现明显上涨并达到第二压力值且不能推动阻尼塞在阻尼管中移动的情况下，说明暂堵剂胶结性能良好，具有良好的暂堵效果，同时记录暂堵剂的胶结时间和阻尼塞在阻尼管中移动的距离，关闭第一离心泵。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置可包括两组以上彼此间具有不同摩擦力的阻尼管和阻尼塞。
在本发明的一个示例性实施例中，所述阻尼管可具有可调节的长度。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置可将所述阻尼塞在阻尼管内从所述一端向所述另一端移动的距离作为模拟裂缝的长度。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置还可包括能够为液体池中的液体或阻尼管进行加热的加热构件。
在本发明的一个示例性实施例中，所述暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置还可包括：第四液压管线、第二压力计、以及设置在第四液压管线上的第二离心泵，其中，所述第四液压管线将第三液压管线的位于第二阀门与阻尼管的所述另一端之间的部分连接，所述第二压力计设置在第三液压管线或第四液压管线上且位于第二离心泵与阻尼管之间，所述第二离心泵能够提供从所述第二压力值逐渐降低至所述模拟裂缝延伸压力值的液体压力；且所述方法还可包括以下步骤：在所述关闭第一离心泵的步骤之后，关闭第二阀门，打开第一阀门，每隔预定时间段启动一次第二离心泵，以所述第二压力值逐渐降低至所述模拟裂缝延伸压力值的泵送压力向阻尼管中泵入液体；在第二压力计的压力值等于模拟裂缝延伸压力值且阻尼塞能够在阻尼管中移动的情况下，关闭第二离心泵，同时记录暂堵剂的溶解时间。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置可包括两组以上彼此间具有不同摩擦力的阻尼管和阻尼塞。
在本发明的一个示例性实施例中，所述阻尼管可具有可调节的长度。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置可将所述阻尼塞在阻尼管内从所述一端向所述另一端移动的距离作为模拟裂缝的长度。
在本发明的一个示例性实施例中，所述装置还可包括能够为液体池中的液体或阻尼管进行加热的加热构件。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：
(1)可以模拟和测试不同种类暂堵剂在裂缝中的胶结后的暂堵效果；
(2)可以模拟和测试暂堵剂在裂缝中运动过程中的胶结时间和暂堵效果；
(3)可以模拟和测试暂堵剂在裂缝中运动过程中的胶结时间和暂堵效果和溶解时间。
附图说明
图1示出了根据本发明的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法所使用的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置的一个示例性实施例的结构示意图；
图2示出了根据本发明的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法所使用的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置的一个示例性实施例的结构示意图。
附图标记说明如下：
1-第一离心泵、2-第一液压管线、3-缓冲罐、4-阻尼塞、5-阻尼管、6-液体池、7-混料口、8-第二离心泵、9-第一阀门、10-第二液压管线、11-第二阀门、12-第一压力计、13-第二压力计、14-第三液压管线、15-第四液压管线。
具体实施方式
在下文中，将结合示例性实施例来详细说明本发明的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法。需要说明的是，“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等仅仅是为了方便描述和便于区分，而不能理解为指示或暗示相对重要性。“左”、“右”、“上”、“下”等仅仅为了便于描述和构成相对的方位或位置关系，而并非指示或暗示所指的部件必须具有该特定方位或位置。
图1示出了根据本发明的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法所使用的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置的一个示例性实施例的结构示意图。
如图1中所示，在本发明的一个示例性实施例中，暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法通过暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置来实现，所述装置包括缓冲罐3、阻尼管5、液体池6、第一离心泵1、第一压力计12、阻尼塞4、第一阀门9、第二阀门11以及第一液压管线2、第二液压管线10和第三液压管线14。
在本示例性实施例中，缓冲罐3具有用于加入暂堵剂的可开合的混料口7、通过设置有第一离心泵1的第一液压管线2与液体池6连接的进液口、与水平设置的阻尼管5的一端连接的第一出口、以及通过设置有第一阀门9的第二液压管线10与液体池6连接的第二出口。具体来讲，如图1中所示，缓冲罐3设置在液体池6上方，缓冲罐3可以为长方体或圆柱体形罐体。混料口7设置在缓冲罐3的上部，混料口7为带有封盖的可开合结构，需要加料时打开封盖将暂堵剂加入缓冲罐3中并盖上封盖。缓冲罐3的右端设置有进液口，进液口通过第一液压管线2与液体池6连通，第一离心泵1设置在第一液压管线上以将液体池6中的液体泵入缓冲罐3中与暂堵剂混合。缓冲罐3的下部设置有第二出口，第二出口通过第二液压管线10与液体池6连通，在第二液压管线10上设置有第一阀门9，通过第一阀门9的开关来控制第二液压管线10的开闭。在缓冲罐3的左端设置有第一出口，第一出口与水平设置的阻尼管5的一端相连，缓冲罐3中的暂堵剂能够通过第一出口进入阻尼管中。然而，本发明不限于此，缓冲罐也可以为其它结构和形状。
在本示例中，阻尼管5的另一端通过设置有第二阀门11的第三液压管线14与液体池6连通；阻尼塞4设置在阻尼管5内部并能够在受到大于或等于模拟裂缝延伸压力值的推动下而在阻尼管5中从一端向另一端移动，阻尼塞4的初始位置在阻尼管5的一端处。具体来讲，如图1中所示，阻尼管5的左端(即另一端)通过第三液压管线14与液体池6连通，第三液压管线14上设置有第二阀门11以对第三液压管线14进行开关；阻尼塞4设置在阻尼管5中且其初始位置位于阻尼管5的右端(即所述一端)，当阻尼塞4受到大于或等于模拟裂缝延伸压力值的推力推动下能够在阻尼管5中从右端向左端移动。这里，模拟裂缝延伸压力值为在未加入暂堵剂或暂堵剂未胶结的情况下推动阻尼塞4在阻尼管5中移动所需的压力值。例如，暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置可包括两组以上彼此间具有不同摩擦力的阻尼管5和阻尼塞4。通过设置两组以上的具有不同摩擦力的阻尼管5和阻尼塞4，可以使得推动阻尼塞4在阻尼管5中移动的压力值不同，从而模拟不同的裂缝延伸压力值。阻尼管5可具有可调节的长度，可将阻尼塞4在阻尼管5内从一端向另一端移动的距离作为模拟裂缝的长度。这里，通过将阻尼管5的长度设置为可调节，可以确保在暂堵剂胶结以前，阻尼塞4都能在阻尼管5内运动，从而确定暂堵剂胶结时的模拟裂缝长度。阻尼管5的内径可以调整，用于模拟不同宽度的裂缝。阻尼管5的材质可以为透明材质(例如，玻璃或透明塑料等)，以方便观察阻尼塞4在阻尼管5中移动的距离。同时，也能确定暂堵剂在阻尼管5内保持运动状态下，需要多长时间才能成功胶结，即确定暂堵剂的胶结时间。
在本示例中，第一压力计12设置在缓冲罐上3或设置第一液压管线2的位于第一离心泵1与进液口之间的部分上；第一离心泵1能够提供从第一压力值逐渐增大至第二压力值的液体压力。其中，第一压力值不大于模拟裂缝延伸压力值，第二压力值比所述模拟的裂缝延伸压力值高预定值(例如，1Mpa)。具体来讲，通过将第一压力计12设置在缓冲罐3或第一液压管线2的位于第一离心泵1与进液口之间的部分上，使得第一压力计12能够显示第一离心泵1向缓冲罐3中泵送液体的压力值，随着暂堵剂在阻尼管5中向左运动推动阻尼塞4向左移动，第一离心泵1的泵送压力值逐渐升高，当第一压力计12显示的压力值达到第二压力值时，说明暂堵剂胶结成功。
在本示例中，暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置还可包括能够为液体池6中的液体或阻尼管5进行加热的加热构件。具体来讲，通过设置加热构建，可以对液体池6内的液体或者对阻尼管5进行加热使暂堵剂具有一定的温度，以便更好的模拟暂堵剂在地层裂缝中运动时的温度和环境。例如，加热构件可以电加热器等。然而，本发明不限于此，其它具有加热功能的装置也可。
在本示例中，暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法可包括以下步骤：
打开第二阀门11，关闭第一阀门9，通过混料口向缓冲罐3中加入预定剂量的暂堵剂。具体来讲，打开暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估的第二阀门11，并关闭第一阀门9，打开混料口7的封盖向缓冲罐3中加入预定计量的暂堵剂并盖上封盖。这里，加入暂堵剂的量根据暂堵剂的种类和性能进行确定。
启动第一离心泵1将液体池6中的液体泵入缓冲罐3中与暂堵剂混合后进入阻尼管5中，推动阻尼塞4在阻尼管5中移动的同时暂堵剂开始发生胶结。具体来讲，暂堵剂加入缓冲罐3中之后，随即启动第一离心泵1，液体池6中的液体通过第一液压管线2经进液口进入缓冲罐中3中，液体与暂堵剂混合后通过第一出口进入阻尼管5中推动阻尼塞4移动(即图1中从左到右方向)，同时暂堵剂自身也开始发生胶结，使得第一离心泵的泵送压力值(即第一压力计12显示的压力值)开始上升。
在第一压力计12的压力值出现明显上涨并达到第二压力值且不能推动阻尼塞4在阻尼管5中移动的情况下，说明暂堵剂胶结性能良好，具有良好的暂堵效果，同时记录暂堵剂的胶结时间和阻尼塞在阻尼管中移动的距离，关闭第一离心泵1。具体来讲，随着暂堵剂在阻尼管5中胶结程度的增加：若暂堵剂的胶结性能良好，具有良好的暂堵效果，则第一压力计12的压力值会出现明显上涨；当胶结过后的暂堵剂最终封堵阻尼管5内部时，不再推动阻尼塞4在阻尼管中移动，第一压力计12的压力值会上涨到第二压力值(即第一离心泵的最高泵送压力值)。此时，关闭第一离心泵，暂堵剂进入阻尼管5中到第一压力计压力值达到第二压力值的时间即为暂堵剂的胶结时间，阻尼塞4在阻尼管中移动的距离即为模拟的裂缝的长度。若暂堵剂胶结性能不好，则第一压力计12的压力值不会出现明显上涨，暂堵剂仍然会推动阻尼塞4在阻尼管5中移动。
图2示出了根据本发明的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法一个示例性实施例中暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置的结构示意图。
在本发明的又一示例性实施例中，如图2中所示，暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置还可在上一示例性实施例的基础上进一步包括：第四液压管线15、第二压力计13、以及设置在第四液压管线15上的第二离心泵8。
在本示例中，第四液压管线15将第三液压管线14的位于第二阀门11与阻尼管5的另一端之间的部分连接，第二压力计13设置在第三液压管线14或第四液压管线15上且位于第二离心泵8与阻尼管5之间，第二离心泵8能够提供从第二压力值逐渐降低至模拟裂缝延伸压力值的液体压力。具体来讲，通过设置第四液压管线15、第二离心泵8和第二压力计13，能够将液体池6中的液体通过第三液压管线沿从左到右(如图2中所示)方向注入阻尼管5中，液体经过阻尼塞4接触胶结的暂堵剂并溶解暂堵剂，当第二压力计13显示的压力值等于模拟裂缝延伸压力值就能推动阻尼塞4在阻尼管5中从左端向右端移动，则暂堵剂溶解成功。
在本示例中，暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法还可上一示例性实施例的基础上进一步包括步骤：
在所述关闭第一离心泵1的步骤之后，关闭第二阀门11，打开第一阀门9，每隔预定时间段启动一次第二离心泵8，以所述第二压力值逐渐降低至所述模拟裂缝延伸压力值的泵送压力向阻尼管5中泵入液体。具体来讲，在关闭暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置的第一离心泵1的步骤之后，关闭第二阀门11，打开第一阀门9，每隔预定时间段(例如30min)启动一次第二离心泵8，以泵送压力值为第二压力值逐渐降低至该暂堵剂的模拟裂缝延伸压力值向阻尼管5中泵入液体，泵入的液体经过阻尼塞4与胶结的暂堵剂接触并开始溶解胶结的暂堵剂。
在第二压力计13的压力值等于模拟裂缝延伸压力值且阻尼塞4能够在阻尼管5中移动的情况下，关闭第二离心泵8，同时记录暂堵剂的溶解时间。具体来讲，随着胶结的暂堵剂的溶解，第二离心泵8的泵送压力值(即第二压力计显示的压力值)会逐渐降低，当第二压力计13的压力值降低到等于暂堵剂的模拟裂缝延伸压力值就能推动阻尼塞4在阻尼管5中移动时，则认为暂堵剂溶解成功，记录下暂堵剂的溶解时间。这里，暂堵剂的溶解时间可以有两种：(1)从暂堵剂投入缓冲罐3中到以模拟裂缝延伸压力值就能够推动阻尼塞4在阻尼管5中移动的总时间作为暂堵剂的溶解时间；(2)从第一次启动第二离心泵8到以模拟裂缝延伸压力值就能够推动阻尼塞4在阻尼管5中移动的时间作为暂堵剂的溶解时间。
综上所述，本发明的有益效果包括以下内容中的至少一项：
(1)可以模拟和测试不同种类暂堵剂的胶结后的暂堵效果；
(2)可以模拟和测试暂堵剂在裂缝中运动过程中的胶结时间和暂堵效果；
(3)可以模拟和测试暂堵剂在裂缝中运动过程中的胶结时间和暂堵效果和溶解时间；
(4)能够对液体池中的液体或阻尼管进行加热，模拟暂堵剂在地层裂缝中运动时的环境温度。
尽管上面已经结合示例性实施例及附图描述了本发明，但是本领域普通技术人员应该清楚，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下，可以对上述实施例进行各种修改。

Claims (10)

1.一种暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述方法通过暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置来实现，所述装置包括缓冲罐、阻尼管、液体池、第一离心泵、第一压力计、阻尼塞、第一阀门、第二阀门以及第一液压管线、第二液压管线和第三液压管线，其中，
所述缓冲罐具有用于加入暂堵剂的可开合的混料口、通过设置有第一离心泵的第一液压管线与所述液体池连接的进液口、与水平设置的所述阻尼管的一端连接的第一出口、以及通过设置有第一阀门的第二液压管线与所述液体池连接的第二出口；
所述阻尼管的另一端通过设置有第二阀门的第三液压管线与液体池连通；
所述阻尼塞设置在阻尼管内部并能够在受到大于或等于模拟裂缝延伸压力值的推动下而在阻尼管中从所述一端向所述另一端移动，所述阻尼塞的初始位置在阻尼管的所述一端处；
所述第一压力计设置在所述缓冲罐上或设置第一液压管线的位于第一离心泵与进液口之间的部分上；
其中，所述第一离心泵能够提供从第一压力值逐渐增大至第二压力值的液体压力，所述第一压力值不大于模拟裂缝延伸压力值，所述第二压力值比所述模拟的裂缝延伸压力值高预定值；
且所述方法包括以下步骤：
打开第二阀门，关闭第一阀门，通过混料口向缓冲罐中加入预定剂量的暂堵剂；
启动第一离心泵将液体池中的液体泵入缓冲罐中与暂堵剂混合后进入阻尼管中，推动阻尼塞在阻尼管中移动的同时暂堵剂开始发生胶结；
在第一压力计的压力值出现明显上涨并达到第二压力值且不能推动阻尼塞在阻尼管中移动的情况下，说明暂堵剂胶结性能良好，具有良好的暂堵效果，同时记录暂堵剂的胶结时间和阻尼塞在阻尼管中移动的距离，关闭第一离心泵。
2.根据权利要求1所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述装置包括两组以上彼此间具有不同摩擦力的阻尼管和阻尼塞。
3.根据权利要求1所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述阻尼管具有可调节的长度。
4.根据权利要求3所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述装置将所述阻尼塞在阻尼管内从所述一端向所述另一端移动的距离作为模拟裂缝的长度。
5.根据权利要求1所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述装置还包括能够为液体池中的液体或阻尼管进行加热的加热构件。
6.根据权利要求1所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置还包括：第四液压管线、第二压力计、以及设置在第四液压管线上的第二离心泵，
其中，所述第四液压管线将第三液压管线的位于第二阀门与阻尼管的所述另一端之间的部分连接，所述第二压力计设置在第三液压管线或第四液压管线上且位于第二离心泵与阻尼管之间，所述第二离心泵能够提供从所述第二压力值逐渐降低至所述模拟裂缝延伸压力值的液体压力；
且所述方法还包括以下步骤：
在所述关闭第一离心泵的步骤之后，关闭第二阀门，打开第一阀门，每隔预定时间段启动一次第二离心泵，以所述第二压力值逐渐降低至所述模拟裂缝延伸压力值的泵送压力向阻尼管中泵入液体；
在第二压力计的压力值等于模拟裂缝延伸压力值且阻尼塞能够在阻尼管中移动的情况下，关闭第二离心泵，同时记录暂堵剂的溶解时间。
7.根据权利要求6所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述装置包括两组以上彼此间具有不同摩擦力的阻尼管和阻尼塞。
8.根据权利要求6所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述阻尼管具有可调节的长度。
9.根据权利要求8所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述装置将所述阻尼塞在阻尼管内从所述一端向所述另一端移动的距离作为模拟裂缝的长度。
10.根据权利要求6所述的暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估方法，其特征在于，所述装置还包括能够为液体池中的液体或阻尼管进行加热的加热构件。
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