CN111929170A - 一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置及评价方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，包括储液罐、驱替泵、加料仓、缓冲罐、岩心夹持器和围压泵，储液罐的出料端与驱替泵的进料端通过管路连接，加料仓的出料端与缓冲罐的进料端通过管路连接，缓冲罐的出料端与驱替泵的出料端汇集在一起，并与岩心夹持器的进料端连接，钢岩心固定在岩心夹持器内，围压泵与岩心夹持器连接；还公开了其评价方法。本发明的优点在于：用于研究动态条件下暂堵材料的承压性能、动态条件下暂堵材料尺寸与裂缝（炮眼）尺寸的关系；实时判断暂堵材料对携带液摩阻的影响，通过暂堵材料对携带液摩阻的影响来判断是否适合加暂堵材料，施工有没有超压的风险；可判断不同粘度携带液对不同密度暂堵材料携带能力。
Description
技术领域
本发明涉及油气田开发技术领域，特别是一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置及评价方法。
背景技术
随着油气田勘探开发的不断深入，暂堵转向技术成为储层改造中的热点技术，在老井重复压裂、水平井分段压裂、直井分层压裂等领域都得到成功应用。暂堵转向技术的基本原理是通过一次或多次投送暂堵材料，在炮眼处或高渗透区产生滤饼桥堵，通过憋压迫使压裂液转向，开启一条或多条新的裂缝，最大限度解放储层产能。
CN106285613A公布了一种压裂酸化暂堵剂性能评价方法通过介入井筒的方式提供了一种对压裂酸化暂堵剂的性能评价方法，能测评暂堵剂的性能，选择适用的暂堵剂，对页岩裂缝网形态加以控制，从而提高页岩气单井产能，但装置不能无法研究动态条件下暂堵材料的承压性能、动态条件下暂堵材料尺寸与裂缝(炮眼)尺寸的关系；也不能实时判断暂堵材料对携带液摩阻的影响。
CN204255929U公布了一种裂缝颗粒转向剂暂堵能力评价装置，通过在夹持器外筒中部设置环压孔，环压测量表通过环压孔外筒与夹持器外筒和橡胶筒形成的密闭空间导通，环压测量表的另一端依次连接有环压泵、环压储液罐，可真实模拟裂缝转向剂暂堵过程，集配液、试压、注入测压等流程为一体，但该装置无法实时判断暂堵材料对携带液摩阻的影响，也无法判断不同粘度携带液对不同密度暂堵材料的携带能力。
CN111155965A公布了一种暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态试验评估方法，通过暂堵剂在裂缝内暂堵效果动态实验评估装置来记录暂堵剂的胶结时间和阻尼塞的移动距离，能够模拟测试暂堵剂在裂缝内胶结时间、暂堵效果，但无法究动态条件下暂堵材料的承压性能、动态条件下暂堵材料尺寸与裂缝(炮眼)尺寸的关系，也无法实时判断暂堵材料对携带液摩阻的影响。
目前，暂堵材料的评价方法不完善，承压作为暂堵材料主要性能指标，开发暂堵材料承压性能在线评价装置及形成配套评价方法对暂堵材料的设计、现场应用具有重要的意义。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置及评价方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，包括储液罐、驱替泵、加料仓、缓冲罐、岩心夹持器、钢岩心和围压泵，所述储液罐的出料端与驱替泵的进料端通过管路连接，所述加料仓的出料端与缓冲罐的进料端通过管路连接，所述缓冲罐的出料端与驱替泵的出料端汇集在一起，并与岩心夹持器的进料端连接，所述钢岩心固定在岩心夹持器内，所述围压泵与岩心夹持器连接，并能够为岩心夹持器和钢岩心加围压，所述加料仓与缓冲罐之间的管路上安装有阀门A，所述缓冲罐出料端的管路上安装有阀门B，所述岩心夹持器进料端的管路上安装有采集液体管路摩阻的压力传感器。
进一步地，所述岩心夹持器的出料端与安全罐连通，在所述岩心夹持器出料端管路上安装有阀门C。
进一步地，所述钢岩心为裂缝钢岩心或炮眼钢岩心。
进一步地，所述裂缝钢岩心的内部具有长度1～8mm的裂缝。
进一步地，所述炮眼钢岩心内部具有锥形炮眼，锥形炮眼的直径范围为5～18mm。
利用所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置的评价方法，包括以下步骤：
S1、配制暂堵材料携带液，并置于储液罐中；将暂堵材料置于加料仓内；
S2、开启阀门A，关闭阀门B，将暂堵材料从加料仓放入缓冲罐内，并记录暂堵材料的尺寸组合，最大尺寸为N1，关闭阀门A；
S3、将准备好的钢岩心置于岩心夹持器中，并固定，控制围压泵，加围压至3MPa；
S4、将驱替泵设置为恒压模式，打开阀门C，以0.5MPa的压力开始驱替，记录压力传感器的读数，记录为P1；
S5、打开阀门B，待暂堵材料进入管线后，关闭阀门B，记录压力传感器的读数，记录为P2；
S6、在0.5MPa压力下，将暂堵材料驱替入钢岩心，待憋压且安全罐内无液体漏失；
S7、以1～2MPa为阶梯对高压泵加压驱替，同时保持围压压力高于驱替压力2MPa，持续加压到安全罐再次有液体漏失时，停止实验，并记录高压泵驱替压力即为暂堵材料承压性能；
S8、停止实验后，取出钢岩心，用游标卡尺测试钢岩心内部堵点位置，推算堵点钢岩心裂缝或炮眼尺寸，记录为N2，对暂堵材料最大尺寸N1和堵点裂缝或炮眼尺寸N2进行对比，对比加暂堵材料前后压差P1、P2，判断分析暂堵材料对携带液摩阻的影响：若P1＜P2，说明暂堵材料会增大携带液的摩阻，在现场加注后会引起施工压力的上升，施工压力上升可能引起超压影响施工顺利进行；若P1≥P2，说明暂堵材料对携带液摩阻的影响不会造成施工压力的风险。
进一步地，所述暂堵材料携带液为清水、低粘滑溜水、高粘滑溜水或胶液中的一种。
进一步地，所述低粘滑溜水为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有0.4～1g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
进一步地，所述高粘滑溜水为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有1～2g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
进一步地，所述胶液为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有2～5g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
本发明具有以下优点：
1、可用于研究动态条件下暂堵材料的承压性能。
2、可用于研究动态条件下暂堵材料尺寸与裂缝(炮眼)尺寸的关系。
3、可实时判断暂堵材料对携带液摩阻的影响，对于压力窗口窄的施工井，可以通过暂堵材料对携带液摩阻的影响来判断是否适合加暂堵材料，施工有没有超压的风险。
4、可判断不同粘度携带液对不同密度暂堵材料携带能力。
5、操作安全便捷。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为炮眼钢岩心的剖面结构示意图；
图中：1-储液罐，2-驱替泵，3-加料仓，4-缓冲罐，5-阀门A，6-阀门B，7-岩心夹持器，8-钢岩心，9-围压泵，10-安全罐，11-阀门C，12-压力传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的描述，但本发明的保护范围不局限于以下所述。
如图1所示，一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，包括储液罐1、驱替泵2、加料仓3、缓冲罐4、岩心夹持器7、钢岩心8和围压泵9，储液罐1作用为储存暂堵材料携带液，所述储液罐1的出料端与驱替泵2的进料端通过管路连接，驱替泵2作用为驱替储液罐1中暂堵材料携带液，所述加料仓3的出料端与缓冲罐4的进料端通过管路连接，加料仓3和缓冲罐4的作用为储存暂堵材料(暂堵颗粒、暂堵纤维或暂堵球)，所述缓冲罐4的出料端与驱替泵2的出料端汇集在一起，并与岩心夹持器7的进料端连接，岩心夹持器7作用为固定模拟炮眼或者裂缝的钢岩心，所述钢岩心8固定在岩心夹持器7内，所述围压泵9与岩心夹持器7连接，并能够为岩心夹持器7和钢岩心8加围压，所述加料仓3与缓冲罐4之间的管路上安装有阀门A5，所述缓冲罐4出料端的管路上安装有阀门B6，所述岩心夹持器7进料端的管路上安装有采集液体管路摩阻的压力传感器12。
进一步地，所述岩心夹持器7的出料端与安全罐10连通，在所述岩心夹持器7出料端管路上安装有阀门C11，安全罐10作用为收集暂堵材料携带液，并防止高压条件下液体喷出，起安全的作用。
进一步地，所述钢岩心8为裂缝钢岩心或炮眼钢岩心。所述裂缝钢岩心的内部具有长度1～8mm的裂缝；所述炮眼钢岩心内部具有锥形炮眼，锥形炮眼的直径范围为5～18mm。
利用所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置的评价方法，包括以下步骤：
S1、配制暂堵材料携带液，并置于储液罐1中；将暂堵材料置于加料仓3内；
S2、开启阀门A5，关闭阀门B6，将暂堵材料从加料仓3放入缓冲罐4内，并记录暂堵材料的尺寸组合，最大尺寸为N1，关闭阀门A5；
S3、将准备好的钢岩心8置于岩心夹持器7中，并固定，控制围压泵9，加围压至3MPa；
S4、将驱替泵2设置为恒压模式，打开阀门C11，以0.5MPa的压力开始驱替，记录压力传感器12的读数，记录为P1；
S5、打开阀门B6，待暂堵材料进入管线后，关闭阀门B6，记录压力传感器12的读数，记录为P2；
S6、在0.5MPa压力下，将暂堵材料驱替入钢岩心8，待憋压且安全罐10内无液体漏失；
S7、以1～2MPa为阶梯对高压泵加压驱替，同时保持围压压力高于驱替压力2MPa，持续加压到安全罐10再次有液体漏失时，停止实验，并记录高压泵驱替压力即为暂堵材料承压性能；
S8、停止实验后，取出钢岩心8，用游标卡尺测试钢岩心内部堵点位置，推算堵点钢岩心裂缝或炮眼尺寸，记录为N2，对暂堵材料最大尺寸N1和堵点裂缝或炮眼尺寸N2进行对比，对比加暂堵材料前后压差P1、P2，判断分析暂堵材料对携带液摩阻的影响：若P1＜P2，说明暂堵材料会增大携带液的摩阻，在现场加注后会引起施工压力的上升，施工压力上升可能引起超压影响施工顺利进行；若P1≥P2，说明暂堵材料对携带液摩阻的影响不会造成施工压力的风险。
进一步地，所述暂堵材料携带液为清水、低粘滑溜水、高粘滑溜水或胶液中的一种。
进一步地，所述低粘滑溜水为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有0.4～1g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
进一步地，所述高粘滑溜水为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有1～2g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
进一步地，所述胶液为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有2～5g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
根据上述评价方法，分别进行三组实验，具体如下表所示：
| 序号 | N1 | N2 | P1 | P2 |
| 1 | 3mm | 5mm | 60kPa | 52kPa |
| 2 | 1mm | 2mm | 78kPa | 76kPa |
| 3 | 2mm | 3.5mm | 58kPa | 56kPa |
实施例1：
S1、配制暂堵材料携带液，并置于储液罐1中；将暂堵材料置于加料仓3内；
S2、开启阀门A5，关闭阀门B6，将暂堵材料从加料仓3放入缓冲罐4内，并记录暂堵材料的尺寸组合，最大尺寸为N1＝3mm，关闭阀门A5；
S3、将准备好的钢岩心8置于岩心夹持器7中，并固定，控制围压泵9，加围压至3MPa；
S4、将驱替泵2设置为恒压模式，打开阀门C11，以0.5MPa的压力开始驱替，记录压力传感器12的读数，记录为P1＝60KPa；
S5、打开阀门B6，待暂堵材料进入管线后，关闭阀门B6，记录压力传感器12的读数，记录为P2＝52KPa；
S6、在0.5MPa压力下，将暂堵材料驱替入钢岩心8，待憋压且安全罐10内无液体漏失；
S7、以1～2MPa为阶梯对高压泵加压驱替，同时保持围压压力高于驱替压力2MPa，持续加压到安全罐10再次有液体漏失时，停止实验，并记录高压泵驱替压力即为暂堵材料承压性能；
S8、停止实验后，取出钢岩心8，用游标卡尺测试钢岩心内部堵点位置，推算堵点钢岩心裂缝或炮眼尺寸，记录为N2＝5mm，对暂堵材料最大尺寸N1＝3mm和堵点裂缝或炮眼尺寸N2＝5mm进行对比，对比加暂堵材料前后压差P1＝60KPa、P2＝52KPa，判断分析暂堵材料对携带液摩阻的影响：P1>P2，即暂堵材料对携带液摩阻的影响不会造成施工压力的风险。
实施例2：
S1、配制暂堵材料携带液，并置于储液罐1中；将暂堵材料置于加料仓3内；
S2、开启阀门A5，关闭阀门B6，将暂堵材料从加料仓3放入缓冲罐4内，并记录暂堵材料的尺寸组合，最大尺寸为N1＝1mm，关闭阀门A5；
S3、将准备好的钢岩心8置于岩心夹持器7中，并固定，控制围压泵9，加围压至3MPa；
S4、将驱替泵2设置为恒压模式，打开阀门C11，以0.5MPa的压力开始驱替，记录压力传感器12的读数，记录为P1＝78KPa；
S5、打开阀门B6，待暂堵材料进入管线后，关闭阀门B6，记录压力传感器12的读数，记录为P2＝76KPa；
S6、在0.5MPa压力下，将暂堵材料驱替入钢岩心8，待憋压且安全罐10内无液体漏失；
S7、以1～2MPa为阶梯对高压泵加压驱替，同时保持围压压力高于驱替压力2MPa，持续加压到安全罐10再次有液体漏失时，停止实验，并记录高压泵驱替压力即为暂堵材料承压性能；
S8、停止实验后，取出钢岩心8，用游标卡尺测试钢岩心内部堵点位置，推算堵点钢岩心裂缝或炮眼尺寸，记录为N2＝2mm，对暂堵材料最大尺寸N1＝1mm和堵点裂缝或炮眼尺寸N2＝2mm进行对比，对比加暂堵材料前后压差P1＝78KPa、P2＝76KPa，判断分析暂堵材料对携带液摩阻的影响：P1>P2，即暂堵材料对携带液摩阻的影响不会造成施工压力的风险。
实施例3：
S1、配制暂堵材料携带液，并置于储液罐1中；将暂堵材料置于加料仓3内；
S2、开启阀门A5，关闭阀门B6，将暂堵材料从加料仓3放入缓冲罐4内，并记录暂堵材料的尺寸组合，最大尺寸为N1＝2mm，关闭阀门A5；
S3、将准备好的钢岩心8置于岩心夹持器7中，并固定，控制围压泵9，加围压至3MPa；
S4、将驱替泵2设置为恒压模式，打开阀门C11，以0.5MPa的压力开始驱替，记录压力传感器12的读数，记录为P1＝58KPa；
S5、打开阀门B6，待暂堵材料进入管线后，关闭阀门B6，记录压力传感器12的读数，记录为P2＝56KPa；
S6、在0.5MPa压力下，将暂堵材料驱替入钢岩心8，待憋压且安全罐10内无液体漏失；
S7、以1～2MPa为阶梯对高压泵加压驱替，同时保持围压压力高于驱替压力2MPa，持续加压到安全罐10再次有液体漏失时，停止实验，并记录高压泵驱替压力即为暂堵材料承压性能；
S8、停止实验后，取出钢岩心8，用游标卡尺测试钢岩心内部堵点位置，推算堵点钢岩心裂缝或炮眼尺寸，记录为N2＝2mm，对暂堵材料最大尺寸N1＝3.5mm和堵点裂缝或炮眼尺寸N2＝3.5mm进行对比，对比加暂堵材料前后压差P1＝58KPa、P2＝56KPa，判断分析暂堵材料对携带液摩阻的影响：P1>P2，即暂堵材料对携带液摩阻的影响不会造成施工压力的风险。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，其特征在于：包括储液罐（1）、驱替泵（2）、加料仓（3）、缓冲罐（4）、岩心夹持器（7）、钢岩心（8）和围压泵（9），所述储液罐（1）的出料端与驱替泵（2）的进料端通过管路连接，所述加料仓（3）的出料端与缓冲罐（4）的进料端通过管路连接，所述缓冲罐（4）的出料端与驱替泵 （2）的出料端汇集在一起，并与岩心夹持器（7）的进料端连接，所述钢岩心（8）固定在岩心夹持器（7）内，所述围压泵（9）与岩心夹持器（7）连接，并能够为岩心夹持器（7）和钢岩心（8）加围压，所述加料仓（3）与缓冲罐（4）之间的管路上安装有阀门A（5），所述缓冲罐（4）出料端的管路上安装有阀门B（6），所述岩心夹持器（7）进料端的管路上安装有采集液体管路摩阻的压力传感器（12）。
2.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，其特征在于：所述岩心夹持器（7）的出料端与安全罐（10）连通，在所述岩心夹持器（7）出料端管路上安装有阀门C（11）。
3.根据权利要求1所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，其特征在于：所述钢岩心（8）为裂缝钢岩心或炮眼钢岩心。
4.根据权利要求3所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，其特征在于：所述裂缝钢岩心的内部具有长度1～8mm的裂缝。
5.根据权利要求3所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置，其特征在于：所述炮眼钢岩心内部具有锥形炮眼，锥形炮眼的直径范围为5～18mm。
6.利用如权利要求1～5任意一项所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价装置的评价方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、配制暂堵材料携带液，并置于储液罐（1）中；将暂堵材料置于加料仓（3）内；
S2、开启阀门A（5），关闭阀门B（6），将暂堵材料从加料仓（3）放入缓冲罐（4）内，并记录暂堵材料的尺寸组合，最大尺寸为N1，关闭阀门A（5）；
S3、将准备好的钢岩心（8）置于岩心夹持器（7）中，并固定，控制围压泵（9），加围压至3MPa；
S4、将驱替泵（2）设置为恒压模式，打开阀门C（11），以0.5MPa的压力开始驱替，记录压力传感器（12）的读数，记录为P1；
S5、打开阀门B（6），待暂堵材料进入管线后，关闭阀门B（6），记录压力传感器（12）的读数，记录为P2；
S6、在0.5MPa压力下，将暂堵材料驱替入钢岩心（8），待憋压且安全罐（10）内无液体漏失；
S7、以1～2MPa为阶梯对高压泵加压驱替，同时保持围压压力高于驱替压力2MPa，持续加压到安全罐（10）再次有液体漏失时，停止实验，并记录高压泵驱替压力即为暂堵材料承压性能；
S8、停止实验后，取出钢岩心（8），用游标卡尺测试钢岩心内部堵点位置，推算堵点钢岩心裂缝或炮眼尺寸，记录为N2，对暂堵材料最大尺寸N1和堵点裂缝或炮眼尺寸N2进行对比，对比加暂堵材料前后压差P1、P2，判断分析暂堵材料对携带液摩阻的影响：若P1＜P2，说明暂堵材料会增大携带液的摩阻，在现场加注后会引起施工压力的上升，施工压力上升可能引起超压影响施工顺利进行；若P1≥P2，说明暂堵材料对携带液摩阻的影响不会造成施工压力的风险。
7.根据权利要求6所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价方法，其特征在于：所述暂堵材料携带液为清水、低粘滑溜水、高粘滑溜水或胶液中的一种。
8.根据权利要求7所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价方法，其特征在于：所述低粘滑溜水为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有0.4～1g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
9.根据权利要求7所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价方法，其特征在于：所述高粘滑溜水为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有1～2g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
10.根据权利要求7所述的一种压裂酸化用暂堵材料承压性能评价方法，其特征在于：所述胶液为改性聚丙烯酰胺、增效剂和水的混合物，其中，每1000g低粘滑溜水中含有2～5g的改性聚丙烯酰胺和1g的增效剂。
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