CN111829730B - 一种暂堵效果评价装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种暂堵效果评价装置，属于模拟实验测试领域，包括混合罐，所述混合罐内盛放有清水或暂堵剂；两个岩芯加持装置，所述岩芯加持装置能够以可调节的压力加持带有裂缝的岩心；连接所述混合罐的泵注装置，所述泵注装置将所述混合管中清水或暂堵剂稳定地泵注到所述岩芯加持装置中；以及连接所述岩芯加持装置的数据采集装置，所述数据采集装置构造成能够测量所述岩芯加持装置的入口端和出口端的压力。本发明还涉及一种暂堵效果评价方法。本发明能够用于评价不同类型、不同尺寸和不同浓度暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能。
Description
技术领域
本发明涉及一种暂堵效果评价装置，属于模拟实验测试装置。本发明还涉及一种暂堵效果评价的方法。
背景技术
在进行暂堵压裂及酸化压裂过程中，暂堵剂的性能在很大程度上影响着裂缝的有效转向。为保证暂堵材料有效封堵已有裂缝，提高缝内净压力，实现裂缝转向，在井筒周围形成复杂缝网，需要对不同类型暂堵材料在不同储层及施工条件下的暂堵性能进行评价。通过研究不同类型、不同浓度暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能，评估和认识某一具体暂堵液体系在某一浓度下的裂缝封堵极限宽度，可为暂堵剂在压裂现场的应用提供指导，提高压裂改造效果。因此，发明一种可精确评价暂堵剂暂堵效果的装置及应用方法非常必要。
发明内容
针对上述问题，本发明提出了一种暂堵效果评价装置和方法，其能够用于评价不同类型、不同尺寸和不同浓度暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能。
本发明的一个方面，提出了一种暂堵效果评价装置，包括：
混合罐，所述混合罐内盛放有清水或暂堵剂；
两个岩芯加持装置，所述岩芯加持装置能够以可调节的压力加持带有裂缝的岩心；
连接所述混合罐的泵注装置，所述泵注装置将所述混合管中清水或暂堵剂稳定地泵注到所述岩芯加持装置中；以及
连接所述岩芯加持装置的数据采集装置，所述数据采集装置构造成能够测量所述岩芯加持装置的入口端和出口端的压力。
本发明的进一步改进在于，还包括控制及数据采集系统，所述控制及数据采集系统连接所述泵注装置并控制泵注的流速；所述控制及采集系统连接所述岩芯加持装置并控制岩芯受到的压力；
并且，所述控制及采集系统还连接所述数据采集装置，并接受所述数据采集装置传递的测量数据。
本发明的进一步改进在于，所述岩芯加持装置连接有围压加载装置，所述围压加载装置向所述岩芯提供压力；并且所述围压加载装置受到所述控制及数据采集系统而改变对所述岩芯的压力。
本发明的进一步改进在于，所述数据采集装置包括设置在所述岩芯加持装置入口端的前置压力计量设备，以及设置在所述岩芯加持装置出口端的后置压力计量设备。
本发明的进一步改进在于，所述岩芯加持装置的出口端设置有回压阀，所述回压阀设置在所述后置压力计量设备的下游；并且，所述控制及数据采集系统连接并控制所述回压阀。
本发明的进一步改进在于，所述岩芯加持装置的出口连接有流体流速检测装置。
本发明的另一个方面，提出了一种评价暂堵剂的暂堵效果的方法，其包括：
步骤一，两个的岩芯加持装置中安装不同裂缝宽度的岩芯，并向岩芯施加一定的压力；在混合罐中加入清水，并通过泵注装置将清水泵注到岩芯加持装置中；
步骤二，在岩芯加持装置的出口端流出的液体流速稳定时，分别记录岩芯加持装置入口端和出口端的压力值；
步骤三，将混合罐中加入暂堵剂，再通过泵注装置将暂堵剂注入到岩芯加持装置中，通过数据采集装置采集岩芯加持装置入口端和出口端的压力值，并观测液体流出情况。
本发明的进一步改进在于，如果在步骤三中，两个岩芯加持装置的出口端液体流速稳定，并且采集的岩芯加持装置入口端和出口端的压力差基本不变，则将两个岩芯更换为裂缝宽度较小的岩芯，并重复步骤一至步骤三。
本发明的进一步改进在于，如果在步骤三中，两个岩芯加持装置的出口端无液体流出，并且采集的岩芯加持装置入口端和出口端的压力增大到压限，则将两个岩芯更换为裂缝宽度较大的岩芯，并重复步骤一至步骤三。
本发明的进一步改进在于，如果在步骤三中，加持裂缝宽度较小的岩芯的岩芯加持装置的出口端无流体流出，加持裂缝宽度较大的岩芯的岩芯夹持装置出口端有流体流出，并且入口端和出口端的压力稳定；则增大泵注流速，判断暂堵剂的暂堵效果。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
本发明所述的暂堵效果评价装置和方法，可评价不同类型、不同浓度、不同尺寸暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能，为压裂现场用暂堵剂性能评价和分析及室内实验暂堵剂性能的评价提供便利。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施方案的暂堵效果评价装置的结构示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例绘制。
在附图中各附图标记的含义如下：1、混合罐，2、岩芯加持装置，3、泵注装置，4、数据采集装置，5、控制及数据采集系统，21、围压加载装置，41、前置压力计量设备，42、后置压力计量设备，43、回压阀，44、流体流速检测装置。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
图1示意性地显示了根据本发明的一个实施例的暂堵效果评价装置。根据本发明的暂堵效果评价装置，尤其能够用于评价不同类型、不同尺寸和不同浓度暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能。
如图1所示，本实施例所述的暂堵效果评价装置，包括混合罐1。混合罐1内根据实验步骤的需要可以盛放有清水或暂堵剂。在本实施例中，混合罐1优选具有搅拌混合的功能，主要是将暂堵材料及携带流体混合均匀，以便泵送。当暂堵材料为流体，可以不用搅拌，混合罐1直接作为储存暂堵流体的存储装置。但当暂堵材料为颗粒或粉剂，需要先与携带液配制后倒入混合罐1内，混合罐1在实验过程中应保持混合后的暂堵材料与携带流体混合均匀温度，以便于泵送。
本实施例所述的暂堵效果评价装置还包括两个岩芯加持装置2，所述岩芯加持装置2能够加持带有裂缝的岩心，并且能够向岩芯施加一定的压力。岩芯加持装置2向岩芯施加的压力保持稳定，并且其大小可以调节。本实施例所述的暂堵效果评价装置还包括泵注装置3，所述泵注装置3所述混合管中清水或暂堵剂通过管道稳定地泵注到所述岩芯加持装置2中，其中泵注速度可以调节。本实施例所述的暂堵效果评价装置还包括数据采集装置4，所述数据采集装置4连接所述岩芯加持装置2，其能够测量所述岩芯加持装置2的入口端和出口端的压力。
在根据本实施例所述的暂堵效果评价装置中，混合罐1内能够盛放清水，在试验前进行对比；也可以盛放不同类型、不同浓度的暂堵剂。岩芯加持装置2能够加持不同裂缝宽度的岩芯。根据不同裂缝宽度的岩芯的暂堵效果能够检测暂堵剂的暂堵效果。因此，通过本实施例所述的暂堵效果评价装置可评价不同类型、不同浓度、不同尺寸暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能，为压裂现场用暂堵剂性能评价和分析及室内实验暂堵剂性能的评价提供便利。
在一个实施例中，还包括控制及数据采集系统5，所述控制及数据采集系统5连接所述泵注装置3，并且控制及数据采集系统5能够控制泵注装置3的泵注液体的流速。所述控制及采集系统连接所述岩芯加持装置2，并控制岩芯受到的压力。在本实施例中，所述控制及采集系统还连接所述数据采集装置4，并接受所述数据采集装置4传递的测量数据。
在根据本实施例所述的暂堵效果评价装置中，控制及数据采集系统5主要分为两个方面功能。第一方面是起到流程控制的作用，其通过控制泵注装置3来控制流速，主要针对岩心夹持器的围压和出口端的回压压力数据进行传输控制。另一方面是起到数据采集和记录的作用，用于分析和评价暂堵剂的暂堵效果。其通过接收数据采集装置4，针对岩心夹持器进出端压力计量设备计量的压力数据，以及流出液体质量信息数据进行记录。
在一个优选的实施例中，所述岩芯加持装置2连接有围压加载装置21，所述围压加载装置21向所述岩芯提供压力。并且，所述围压加载装置21连接所述控制及数据采集系统5，控制及数据采集系统5控制围压加载装置21对岩芯提供压力，通过控制及数据采集系统5能够改变围压加载装置21的压力值。
在一个实施例中，所述数据采集装置4包括前置压力计量设备41，前置压力计量设备41设置在岩芯加持装置2的入口端，检测岩芯加持装置2入口处的压力。数据采集装置4还包括后置压力计量设备42，后置压力计量设备42设置在岩芯加持装置2的出口端，用于检测岩芯加持装置2出口处的压力。前置压力计量设备41和后置压力计量设备42分别连接所述控制及数据采集系统5，将检测的压力数据传递到控制及数据采集系统5。
在一个实施例中，所述岩芯加持装置2的出口端设置有回压阀43，所述回压阀43设置在所述后置压力计量设备42的下游。并且，所述控制及数据采集系统5连接并控制所述回压阀43。
在使用根据本实施例所述的暂堵效果评价装置时，在检测暂堵剂的暂堵效果之前添加清水进行测试。控制及数据采集系统5能够对回压阀43施加压力，再通过数据采集系统持续记录两个岩心加持器进口端和出口端的压力数据。观测岩心夹持器出口端，直到清水稳定流出，说明流程管线通畅。
在一个优选的实施例中，所述岩芯加持装置2的出口连接有流体流速检测装置44。流体流速检测装置44能够检测岩芯加持装置2中流出的液体的流速。优选地，所述岩芯加持装置2包括天平装置，以及设置在所述天平装置上的流体收集杯。
根据本发明的另一个方面，还公开了一种评价暂堵剂的暂堵效果的方法。本实施例所述的方法根据上述实施例所述的堵效果评价装置来实现的。
在一个实施例中，所述方法包括以下步骤：
步骤一，两个的岩芯加持装置2中安装不同裂缝宽度的岩芯，并向岩芯施加一定的压力。在混合罐1中加入清水，并通过泵注装置3将清水泵注到岩芯加持装置2中。
步骤二，在岩芯加持装置2的出口端流出的液体流速稳定时，分别记录岩芯加持装置2入口端和出口端的压力值。
步骤三，将混合罐1中加入暂堵剂，再通过泵注装置3将暂堵剂注入到岩芯加持装置2中，通过数据采集装置4采集岩芯加持装置2入口端和出口端的压力值，并观测液体流出情况。根据采集岩芯加持装置2入口端和出口端的压力值和液体流出情况判断暂堵剂的暂堵效果。
更换不同类型和浓度的暂堵剂，重复上述方法，判断不同类型和浓度的暂堵剂的暂堵效果。
在一个实施例中，如果在步骤三中，两个岩芯加持装置2的出口端液体流速稳定，并且采集的岩芯加持装置2入口端和出口端的压力差基本不变，则将两个岩芯更换为裂缝宽度较小的岩芯，并重复步骤一至步骤三。在本实施例中，优选地，更换岩芯前的两个岩芯加持装置2所述加持的岩芯的裂缝宽度差为1mm，更换岩芯后的两个岩芯之间的宽度差为1mm，更换后的岩芯中裂缝宽度较大的岩芯的裂缝宽度比更换前的岩芯中裂缝宽度较小的岩芯的裂缝宽度小1mm。
在根据本实施例所述的方法中，如果出现本实施例情况，两个岩芯加持装置2的出口端液体流速稳定，并且采集的岩芯加持装置2入口端和出口端的压力差基本不变，则表示被测的暂堵剂对该宽度裂缝的岩芯不能起到暂堵的作用。更换裂缝宽度较小的岩芯进行评价。
在一个实施例中，如果在步骤三中，两个岩芯加持装置2的出口端无液体流出，并且采集的岩芯加持装置2入口端和出口端的压力增大到压限，则将两个岩芯更换为裂缝宽度较大的岩芯，并重复步骤一至步骤三。在本实施例中，优选地，更换岩芯前的两个岩芯加持装置2所述加持的岩芯的裂缝宽度差为1mm，更换岩芯后的两个岩芯之间的宽度差为1mm，更换后的岩芯中裂缝宽度较小的岩芯的裂缝宽度比更换前的岩芯中裂缝宽度较大的岩芯的裂缝宽度大1mm。
在根据本实施例所述的方法中，如果出现本实施例情况，两个岩芯加持装置2的出口端无液体流出，并且采集的岩芯加持装置2入口端和出口端的压力增大到压限，则表示被测的暂堵剂对该宽度裂缝的岩芯能够起到较好的暂堵的作用。更换裂缝宽度较大的岩芯进行评价。
在一个实施例中，如果在步骤三中，加持裂缝宽度较小的岩芯的岩芯加持装置2的出口端无流体流出，加持裂缝宽度较大的岩芯的岩芯夹持装置出口端有流体流出，并且入口端和出口端的压力稳定；则增大泵注流速，根据不同的情况进行分析。
第一种情况：裂缝宽度较小的岩心夹持器出口端无流体流出，裂缝宽度较大的岩心夹持器出口端有流体流出，泵注压力逐渐增大达到限压，说明在当前裂缝宽度下的液体暂堵效果良好，记录对应的极限封堵缝宽和封堵压力。
第二中情况：裂缝宽度较大的岩心夹持器出口端有流体流出，且入口端和出口端压力恒定，而裂缝宽度较小的岩心夹持器出口端有流体流出，说明裂缝封堵被突破，对应突破前岩心夹持器入口段压力。
第三种情况：如果裂缝宽度较大的岩心夹持器出口端无流体流出，并在压力上涨至限压前均无流体流出，说明裂缝宽度较大的岩心已被封堵；如果裂缝宽度较大的岩心夹持器出口端出现先断流，在压力上涨过程中，又出现突破，则记录突破前对应的压力。
根据本实施例所述的方法，可用于评价不同类型、不同尺寸和不同浓度暂堵剂在不同缝宽条件下的暂堵性能，可针对不同目标储层、不同施工条件进行针对性的评价，为压裂用暂堵材料暂堵性能评价提供便利。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (6)
1.一种暂堵效果评价方法，其特征在于，使用暂堵效果评价装置对暂堵剂进行评价，所述暂堵效果评价装置包括：
混合罐(1)，所述混合罐(1)内盛放有清水或暂堵剂；
两个岩芯加持装置(2)，所述岩芯加持装置(2)能够以可调节的压力加持带有裂缝的岩心；
连接所述混合罐(1)的泵注装置(3)，所述泵注装置(3)将所述混合罐中清水或暂堵剂稳定地泵注到所述岩芯加持装置(2)中；以及
连接所述岩芯加持装置(2)的数据采集装置(4)，所述数据采集装置(4)构造成能够测量所述岩芯加持装置(2)的入口端和出口端的压力；
还包括控制及数据采集系统(5)，所述控制及数据采集系统(5)连接所述泵注装置(3)并控制泵注的流速；所述控制及采集系统连接所述岩芯加持装置(2)并控制岩芯受到的压力；
并且，所述控制及采集系统还连接所述数据采集装置(4)，并接受所述数据采集装置(4)传递的测量数据；
所述方法包括：
步骤一，两个的岩芯加持装置(2)中安装不同裂缝宽度的岩芯，并向岩芯施加一定的压力；在混合罐(1)中加入清水，并通过泵注装置(3)将清水泵注到岩芯加持装置(2)中；
步骤二，在岩芯加持装置(2)的出口端流出的液体流速稳定时，分别记录岩芯加持装置(2)入口端和出口端的压力值；
步骤三，将混合罐(1)中加入暂堵剂，再通过泵注装置(3)将暂堵剂注入到岩芯加持装置(2)中，通过数据采集装置(4)采集岩芯加持装置(2)入口端和出口端的压力值，并观测液体流出情况；
如果在步骤三中，两个岩芯加持装置(2)的出口端液体流速稳定，并且采集的岩芯加持装置(2)入口端和出口端的压力差基本不变，则将两个岩芯更换为裂缝宽度较小的岩芯，并重复步骤一至步骤三；
如果在步骤三中，两个岩芯加持装置(2)的出口端无液体流出，并且采集的岩芯加持装置(2)入口端和出口端的压力增大到压限，则将两个岩芯更换为裂缝宽度较大的岩芯，并重复步骤一至步骤三。
2.根据权利要求1所述的暂堵效果评价方法，其特征在于，所述岩芯加持装置(2)连接有围压加载装置(21)，所述围压加载装置(21)向所述岩芯提供压力；并且所述围压加载装置(21)受到所述控制及数据采集系统(5)而改变对所述岩芯的压力。
3.根据权利要求2所述的暂堵效果评价方法，其特征在于，所述数据采集装置(4)包括设置在所述岩芯加持装置(2)入口端的前置压力计量设备(41)，以及设置在所述岩芯加持装置(2)出口端的后置压力计量设备(42)。
4.根据权利要求3所述的暂堵效果评价方法，其特征在于，所述岩芯加持装置(2)的出口端设置有回压阀(43)，所述回压阀(43)设置在所述后置压力计量设备(42)的下游；并且，所述控制及数据采集系统(5)连接并控制所述回压阀(43)。
5.根据权利要求4所述的暂堵效果评价方法，其特征在于，所述岩芯加持装置(2)的出口连接有流体流速检测装置(44)。
6.根据权利要求5所述的暂堵效果评价方法，其特征在于，如果在步骤三中，加持裂缝宽度较小的岩芯的岩芯加持装置(2)的出口端无流体流出，加持裂缝宽度较大的岩芯的岩芯夹持装置出口端有流体流出，并且入口端和出口端的压力稳定；则增大泵注流速，判断暂堵剂的暂堵效果。
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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 | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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