CN113109221B - 一种支撑剂沉降速率测量装置 - Google Patents
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Abstract
本文提供了一种支撑剂沉降速率测量装置，方法包括：第一测量筒、第二测量筒、动力设备及压差测量器，其中，所述第一测量筒及所述第二测量筒为封闭结构；所述第一测量筒用于容纳所述动力设备，在所述动力设备的带动下转动；所述第二测量筒用于容置第一测量筒及混砂液，所述第一测量筒转动使得混砂液产生剪切速率；所述压差测量器设置于所述第二测量筒上，用于测量第二测量筒内预定距离间的压差信号，将测得的压差信号发送至信号采集设备，以便根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率。本实施例能够测得剪切速度变化情况下的支撑剂沉降速度，提高了支撑剂沉降速度计算的准确率。进一步的，还为支撑剂在竖直方向的运动提供更加准确的理论基础。
Description
技术领域
本文涉及支撑剂领域，尤其涉及一种支撑剂沉降速率测量装置。
背景技术
随着多级水力压裂水平的进步，近些年来非常规储层的油气产量也在大幅度的增加。水力压裂技术是采用高压在地层中形成裂缝，并在裂缝形成与传播的过程中将支撑剂注入其中的一种技术。而支撑剂在裂缝中的运移距离与支撑高度决定着裂缝的导流能力，也就决定着储层的产能，因此有必要探究支撑剂在裂缝中的沉降与运移规律。目前，均是在实验室条件下，对支撑剂沉降速率进行探究，一般都采用光滑的玻璃管，模拟在无界流体中的沉降。
对支撑剂沉降速率的研究也仅限于无剪切速率的一定浓度的支撑剂中。在实际的水力压裂过程中，使用的压裂液大都为非牛顿流体，而非牛顿流体的流变性会随着剪切速率的变化而发生变化，这就导致了现有液体无剪切速率的假设无法获得符合实际情况的支撑剂沉降速率。另外，支撑剂的浓度可能会发生变化，由于肉眼观察能力有限，无法检测到部分支撑剂还没有沉降，因此，存在沉降速度读取有误的缺陷。
发明内容
现有技术中采用的支撑剂沉降实验装置只能测定静态无剪切速率下支撑剂的沉降速率，但实际上，剪切速率是动态变化的，因此，现有支撑剂沉降实验装置测定的支撑剂沉降速率存在不准确的问题。
为了解决现有支撑剂沉降速度检测不准确的问题，本文的第一方面提供一种支撑剂沉降速率测量装置，包括：第一测量筒、第二测量筒、动力设备及压差测量器，其中，所述第一测量筒及所述第二测量筒为封闭结构；
所述第一测量筒用于容纳所述动力设备，在所述动力设备的带动下转动；
所述第二测量筒用于容置第一测量筒及混砂液，所述第一测量筒转动使得混砂液产生剪切速率；
所述压差测量器设置于所述第二测量筒上，用于测量第二测量筒内预定距离间的压差信号，将测得的压差信号发送至信号采集设备，以便根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率。
本文进一步实施例中，支撑剂沉降速率测量装置还包括：预混砂罐、第一搅拌器及循环泵；
所述预混砂罐用于容置压裂液及预定浓度的支撑剂，所述第一搅拌器设置于预混砂罐内，用于搅拌所述压裂液及支撑剂，得到混砂液；
所述循环泵通过管路连接预混砂罐及第二测量筒的两侧，用于将预混砂罐内的混砂液泵入至所述第二测量筒内，还用于将所述第二测量筒底部的混砂液泵入至第二测量筒的顶部。
本文进一步实施例中，所述第二测量筒上设置有多个测压端口；所述压差测量器包括多个压差测量单元；
每相邻两个测压端口之间设置有一压差测量单元，所述压差测量单元用于测量两个相邻测压端口间的压差信号。
本文进一步实施例中，支撑剂沉降速率测量装置还包括：多个开关设备，设置于所述测压端口与所述压差测量单元之间，用于接入或断开所述测压端口与所述压差测量单元之间的线路。
本文进一步实施例中，支撑剂沉降速率测量装置还包括：第二搅拌器，设置于第二测量筒内，连接所述动力设备，用于在所述动力设备的驱动下对所述第二测量筒混砂液进行搅拌。
本文进一步实施例中，支撑剂沉降速率测量装置还包括：信号采集设备及处理器；
所述信号采集设备连接所述压差测量器，用于采集所述压差信号；
所述处理器连接所述信号采集设备，用于根据所述压差信号，计算支撑剂沉降速率。
本文进一步实施例中，支撑剂沉降速率测量装置还包括：加热器，所述第二测量筒连同所述第一测量筒设置于所述加热器内，所述加热器用于调整所述混砂液的温度。
本文的第二方面提供一种支撑剂沉降速率测量方法，适用于前述任一实施例所述的支撑剂沉降速率测量装置，包括：
配置预定支撑剂浓度的混砂液，将所述混砂液注入至所述第一测量筒与第二测量筒之间的空间内；
根据预定剪切速度，启动所述动力设备驱动所述第一测量筒转动；
待所述第二测量筒内的混砂液搅拌均匀时，关闭所述动力设备并停止注入所述混砂液；
采集所述压差测量器测量的压差信号，根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率。
本文进一步实施例中，根据预定剪切速度，启动所述动力设备驱动所述第一测量筒转动，包括：
根据第一测量筒与第二测量筒之间空间的宽度及预定剪切速度，计算第一测量筒的旋转速度；
根据第一测量筒的旋转速度，启动所述动力设备驱动所述第一测量筒转动。
本文进一步实施例中，根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率，包括：
根据所述压差信号，计算预定距离内的沉降时间差；
根据所述预定距离及所述预定距离内的沉降时间差，计算支撑剂沉降速率。
本文提供的支撑剂沉降速率测量装置及方法，通过采用第一测量筒及第二测量筒之间的空间容纳混砂液，由连接第一测量筒的驱动设备驱动第一测量筒转动，从而使得第一测量筒及第二测量筒之间的混砂液具有一定的剪切速率。通过压差测量器能够测量因混砂液内的支撑剂下沉而引起的压降，发出压差测量器测得的压差信号，以便处理器根据压差信号计算支撑剂沉降速度。本文能够测得剪切速度变化情况下的支撑剂沉降速度，提高了支撑剂沉降速度计算的准确率。进一步的，本文为支撑剂在竖直方向的运动提供更加准确的理论基础，从而能够更加准确的获得支撑剂运移规律也就能够获得支撑剂在裂缝内的铺置形态，使压裂后的裂缝导流能力的测定更加真实。
为让本文的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本文实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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文的一些实施例，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示出了本文实施例支撑剂沉降速率测量装置的第一结构图；
图2示出了本文实施例支撑剂沉降速率测量装置的第二结构图；
图3示出了本文实施例支撑剂沉降速率测量装置的第三结构图；
图4示出了本文实施例支撑剂沉降速率测量装置的第四结构图；
图5示出了本文实施例支撑剂沉降速率测量方法的流程图；
图6示出了本文实施例混砂液密度与压差的对应关系图；
图7示出了本文实施例随时间变化的压差信号图；
图8示出了本文实施例计算机设备的结构图。
附图符号说明：
101、第一测量筒；
102、第二测量筒；
103、动力设备；
104、压差测量器；
105、预混砂罐；
106、第一搅拌器；
107、循环泵；
108、第二搅拌器；
109、加热器；
141、压差测量单元；
142、开关设备；
200、信号采集设备；
300、处理器；
802、计算机设备；
804、处理器；
806、存储器；
808、驱动机构；
810、输入/输出模块；
812、输入设备；
814、输出设备；
816、呈现设备；
818、图形用户接口；
820、网络接口；
822、通信链路；
824、通信总线。
具体实施方式
下面将结合本文实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。
现有技术中，对于支撑剂沉降速度的研究仅局限于无剪切速率的一定浓度的支撑剂中。在实际的水力压裂过程中，使用的压裂液大都为非牛顿流体，而非牛顿流体的流变性会随着剪切速率的变化而发生变化，这就导致了现有液体无剪切速率的假设无法获得符合实际情况的支撑剂沉降速率。另外，支撑剂的浓度可能会发生变化，由于肉眼观察能力有限，无法检测到部分支撑剂还没有沉降，因此，存在沉降速度读取有误的缺陷。
为了解决现有技术中存在的上述缺陷，本文一实施例中，提供一种支撑剂沉降速率测量装置，如图1所示，支撑剂沉降速率测量装置包括：第一测量筒101、第二测量筒102、动力设备103及压差测量器104，其中，第一测量筒101及第二测量筒102为封闭结构。
第一测量筒101用于容纳动力设备103，在动力设备103的带动下转动。
第二测量筒102用于容置第一测量筒101及混砂液，第一测量筒101转动使得混砂液产生剪切速率。
压差测量器104设置于第二测量筒102上，用于测量第二测量筒102内预定距离间的压差信号，将测得的压差信号发送至信号采集设备200，以便信号采集设备200相连接的处理器300根据压差信号计算支撑剂沉降速率。
详细的说，第一测量筒及第二测量筒可通过上下两端设置挡板的方式实现封闭。本文所述的混砂液为在压裂液(为混合溶液，用于模拟实际压裂液，例如水基溶液，即在水中加入一定材料的溶液，例如黄原胶溶液，羟丙基瓜尔胶液体等)中混入预定浓度的支撑剂(例如石英砂或陶粒)后得到液体，混砂液密度及容量可根据实验需求进行配置，本文对此不作限定。
实施时，为了给混砂液提供较大的容纳空间，第一测量筒101的长度小于第二测量筒102的长度。为了使得混砂液能够快速地在第一测量筒与第二测量筒之间的空间中均匀化，第一测量筒101设置于第二测量筒102中的中心位置。第一测量筒及第二测量筒可以为圆柱体、立方体等，本文对其具体尺寸及形状不做限定。第一测量筒与第二测量筒之间的环空宽度可通过更换不同直径的第一测量筒或改变第一测量筒的直径来实现，通过调整第一测量筒及第二测量筒之间的环空宽度，可以实现不同环空宽度下的支撑剂沉降速率，在更窄的环空宽度下，在获取非牛顿流体的流性指数的情况下，也可以测量非牛顿流体中的颗粒沉降速。同时，在改变内筒外壁面的粗糙程度，也可以获取不同粗糙壁面内的颗粒沉降速度。
一具体实施例中，第一测量筒及第二测量筒均为圆柱体，第一测量筒可称之为内圆筒，第二测量筒可称之为外圆筒。一些实施方式中，内圆筒外径0.064米，长0.31米。外圆筒内径0.076米，长0.41米，内外圆筒的环空宽度0.006米。其余实施方式中，还可根据需求设定内外筒的尺寸。对于外圆筒长度的要求只要保证颗粒沉降到第一测压端口时沉降速度达到匀速即可。对于内外圆筒间的环空宽度要尽量小，因为环空中流体流态受到内圆筒剪切影响，当内圆筒转速较大，环空宽度较大时，就会导致发生湍流时，剪切速率的计算误差较大。
动力设备103包括电动机，设置于第一测量筒内部，用于驱动第一测量筒转动，第一测量筒转动会使得混砂液具有一定的剪切速率。
压差测量器104设置于第二测量筒102上的测压端口之间，实际上，具体实施时，为了实现对各支撑剂浓度下混砂液压力变化的测量，如图2所示，压差测量器104包含多个压差测量单元141，第二测量筒102上设置有多个测压端口(测压端口的编号按照从上到下的顺序依次标号为1,2,3,…)，每相邻两个测压端口之间设置有一压差测量单元141，压差测量单元141用于测量两个相邻测压端口间的压差信号。具体的，每个测压端口的压差测量单元可以准确反映此测压端口以上的液体压力。由p＝ρgh可以知道，当液体中存在支撑剂时，混砂液密度大于纯水的密度，因此混砂液会大于纯水时的压力，所以可以通过压力反映出端口之上的液体中支撑剂的浓度。
压差测量单元141例如为压力传感器，压差测量单元的数量与测压端口的数量相关，压差测量单元141数量、测压端口数量以及测压端口间的间距可根据需求进行设定，本文对此不作限定。通过设置多个测压端口的方式能够实现多个间距下到的沉降速度测量，最终获得更加准确的沉降速度。
具体实施时，为了便于控制实际测量压力所需的压差测量单元141数量，压差测量器104还包括：多个开关设备142，设置于测压端口与压差测量单元141之间，用于接入或断开测压端口与压差测量单元141之间的线路，以改变接入压差测量单元的个数，从而实现对各支撑剂浓度混砂液压力变化的测量。
具体实施时，可根据支撑剂浓度确定所使用的压差测量单元的个数，也即选定测量端口。若支撑剂浓度较大，则说明支撑剂下降引起的压力变化较大，通过短距离间的压差测量单元即可实现压力变化的测量，若支撑剂浓度较小，则说明支撑剂下降引起的压力变化较小，通过长距离间的压差测量单元即可实现压力变化的测量，以图2所示附图为例，第一个测压端口距离第二测量筒102顶端的距离为0.020米、第二个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.038米、第三个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.114米、第四个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.190、第五个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.270米。通过第一个测压端口及第二个测压端口间的压差测量单元141可以实现对支撑剂密度为1.15g/cm3的混砂液压力变化的测量，通过第二个测压端口及第三个测压端口间的压差测量单元141可以实现对支撑剂密度为1.08g/cm3的混砂液压力变化的测量。其中，对于第一个测压端口距离第二测量筒顶端的距离可使得支撑剂到达第一个测压端口的沉降速度达到均匀。
本实施例通过采用第一测量筒及第二测量筒之间的空间容纳混砂液，由连接第一测量筒的驱动设备驱动第一测量筒转动，从而使得第一测量筒及第二测量筒之间的混砂液具有一定的剪切速率。通过压差测量器能够测量因混砂液内的支撑剂下沉而引起的压降，发出压差测量器测得的压差信号，以便处理器根据压差信号计算支撑剂沉降速度。本文能够测得剪切速度变化情况下毫米级别裂缝中支撑剂沉降速度，提高了支撑剂沉降速度计算的准确率。进一步的，本文为支撑剂在竖直方向的运动提供更加准确的理论基础，从而能够更加准确的获得支撑剂运移规律也就能够获得支撑剂在裂缝内的铺置形态，使压裂后的裂缝导流能力的测定更加真实。
本文一实施例中，配置好的混砂液可人工输入至第二测量筒内，为了保证混砂液输入的效率及精度，还可采用自动的方式将配置好的混砂液输入至第二测量筒内，如图3所示，支撑剂沉降速率测量装置还包括：预混砂罐105、第一搅拌器106、循环泵107及第二搅拌器108。
预混砂罐105用于容置压裂液及预定浓度的支撑剂，第一搅拌器106设置于预混砂罐105内，用于搅拌压裂液及支撑剂，得到混砂液。
循环泵107通过管路连接预混砂罐105及第二测量筒102的两侧，用于将预混砂罐105内的混砂液泵入至第二测量筒102内，还用于将第二测量筒102底部的混砂液泵入至第二测量筒102的顶部。
第二搅拌器108设置于第二测量筒102内，连接动力设备103，用于在动力设备103的驱动下对第二测量筒102内的混砂液进行搅拌。循环泵107还连接第二测量筒102的另一侧，还用于将第二测量筒102一侧的混砂液泵入至第二测量筒102的另一侧，从而实现第二测量筒102内混砂液的循环，提高第二测量筒内混砂液均匀分布的效率。
其中，预混砂罐105为石油领域常用设备，其具体结构可参考现有技术，本文此处不再详述。第一搅拌器106上设置有叶片类似的螺旋桨，用于实现原液体与支撑剂的混合。循环泵107包括但不限于离心泵、旋涡泵、转子泵、动力泵等，本文对循环泵的具体类型不做限定。第二搅拌器108上设置有两组叶片类似的螺旋桨，用于对第二搅拌器内混砂液进行循环搅拌，从而保证混砂液的均匀性。
本文一实施例中，支撑剂沉降速率测量装置还包括：信号采集设备200及处理器300。
信号采集设备200连接压差测量器104，用于采集压差信号。
处理器300连接信号采集设备200，用于根据压差信号，计算支撑剂沉降速率。
其中，信号采集设备200为现有设备，其工作原理及具体结构可参考现有技术，此处不再详述。
处理器300可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，或是其他可编程的一般用途或特殊用途的微处理器(Microprocessor)、数字信号处理器(DigitalSignal Processor，DSP)、可编程控制器、专用集成电路(Application SpecificIntegrated Circuit，ASIC)或其他类似元件或上述元件的组合，本文对此不作具体限定。
具体的，处理器300根据压差信号，计算支撑剂沉降速率的过程包括：
(1)根据压差信号，计算预定距离内的沉降时间差。
本步骤中，预定距离由压差测量器接入第二测量筒的测压端口间的距离而定。
(2)根据预定距离及预定距离内的沉降时间差，计算支撑剂沉降速率。
本步骤中，利用如下公式计算支撑剂沉降速率：v＝s/t。其中，v为支撑剂沉降速度，s为预定距离，t为沉降时间差。
本文一实施例中，为了能够模拟各温度状况下的混砂液中支撑剂的沉降速度，如图4所示，支撑剂沉降速率测量装置还包括：加热器109，第二测量筒102连同第一测量筒101设置于加热器109内，加热器109用于调整混砂液的温度。
本文一实施例中，对应于前述支撑剂沉降速度测量装置，还提供一种支撑剂沉降速率测量方法，如图5所示，支撑剂沉降速率测量方法包括：
步骤501，配置预定支撑剂浓度的混砂液，将混砂液注入至第一测量筒与第二测量筒之间的空间内。
本步骤中，可在图3至图4所示的预混砂罐105中配置一定量的原液体和支撑剂，并打开第一搅拌器106对原液体和支撑剂进行搅拌，搅拌均匀后还打开循环泵107，使得搅拌得到的混砂液泵入至第二测量筒内，打开第二搅拌器108，使得混砂液均匀分布于第二搅拌器108内。
步骤502，根据预定剪切速度，启动动力设备103驱动第一测量筒101转动。
本步骤具体实施过程包括：
(1)根据第一测量筒与第二测量筒之间空间的宽度及预定剪切速度，计算第一测量筒的旋转速度。
剪切速率γ＝dv/dr,1r/min代表内圆筒每分钟转一圈，v代表流体速度，dr代表半径方向的变化。具体的，例如内圆筒外径＝0.064m，则内圆筒外壁处线速度也就是流体流速：v＝3.14*0.064/60＝0.003349m/s，在缝宽较窄时，可以近似认为速度梯度从内圆筒外壁到外圆筒内壁为线性分布。则对应的剪切速率为：γ＝dv/dr＝0.003349(m/s)/0.06(s)＝0.558s-1，s-1为剪切速率，是指流体的流动速度相对圆流道半径的变化速率。因此可以通过内圆筒的转速找到与环空内流体剪切速率的对应关系：1r/min＝0.558s-1。
(2)根据第一测量筒的旋转速度，启动动力设备驱动第一测量筒转动。
本步骤中，通过动力设备103驱动第一测量筒101转动，能够对第二测量筒102内的混砂液产生剪切，进而具有一定的剪切速率。
步骤503，待第二测量筒内的混砂液搅拌均匀时，关闭动力设备并停止注入混砂液。
本步骤中，关于混砂液是否搅拌均匀，可通过如下方式判断：
根据测得的电压判断是否达到混砂液密度对应的电压，若判断结果为是，则说明混砂液搅拌均匀。如图6所示，图6示出了本文实施例混砂液密度与压差的对应关系图。例如当压裂液密度为1000kg/m3，石英砂为支撑剂时，砂堆积密度1500kg/m3，孔隙率为0.37时，则混砂液的密度确定方式：ρ＝(n×ρ堆积/(1-φ)+ρ压裂液)/(1+(1-φ)n)＝(n×1500/(1-0.37)+1000)/(1+(1-0.37)n)＝(1500n+630)/0.63(1+0.63n)，其中，φ为孔隙度(砂堆积的孔隙度)，ρ堆积为砂堆积密度，ρ压裂液为压裂液密度，n为混砂前支撑剂的体积比(即砂比，砂体积/压裂液体积)，密度与端口之间的压差确定方式：p＝ρgh，Ρ为端口间的压差信号，ρ为混砂液密度，g为重力加速度，h为端口间的距离。例如混砂液密度为1150kg/m3，压差信号为2820Pa。当压差信号达到2820Pa时，说明混砂液搅拌均匀。
步骤504，采集压差测量器测量的压差信号，根据压差信号计算支撑剂沉降速率。
本步骤中，开始实施时，开启的两个压力端口测得的混砂液密度为混砂液均匀情况下的密度，例如为1.15g/cm3，随着支撑剂在第二测量筒与第一测量筒间的环空中发生沉降，压力端口处的混砂液中砂量逐渐减少，因此密度逐渐降低，当压力端口密度接近原液体密度(通常为1.00g/cm3)可以认为支撑剂到达该压力端口，待两个压力端口均测出压力端口密度接近原液体密度时，结束采集压差信号。
具体的，根据压差信号计算支撑剂沉降速率，包括：根据压差信号，计算预定距离内的沉降时间差；根据预定距离及预定距离内的沉降时间差，计算支撑剂沉降速率。
一具体实施例中采集的压差信号如图7所示，从图7中可以读出沉降开始时间为1.7s，沉降结束时间为6.7s，沉降用时5s，可以算得沉降速度为：
y＝7.6cm/5s＝1.52cm/s。
本实施例提供的支撑剂沉降速率测量方法可由人工控制执行，还可采用程序自动的方式实现。
本实施例提供的支撑剂沉降速率测量方法通过采用第一测量筒及第二测量筒之间的空间容纳混砂液，由连接第一测量筒的驱动设备驱动第一测量筒转动，从而使得第一测量筒及第二测量筒之间的混砂液具有一定的剪切速率。通过压差测量器能够测量因混砂液内的支撑剂下沉而引起的压降，发出压差测量器测得的压差信号，以便处理器根据压差信号计算支撑剂沉降速度。本文能够测得剪切速度变化情况下的支撑剂沉降速度，提高了支撑剂沉降速度计算的准确率。进一步的，本文为支撑剂在竖直方向的运动提供更加准确的理论基础，从而能够更加准确的获得支撑剂运移规律也就能够获得支撑剂在裂缝内的铺置形态，使压裂后的裂缝导流能力的测定更加真实。
为了更清楚说明本文技术方案，下面以一具体实施例进行详细说明。
本实施例中，采用一组在0.30％黄原胶(非牛顿流体)，浓度10％支撑剂沉降实验，剪切速率为100s-1。
(1)配制0.30％的黄原胶溶液，用2L的量筒量取1.5L的蒸馏水，然后采用针筒获取3ml的黄原胶原浆，在磁力搅拌仪下搅拌配制0.30％的黄原胶水溶液。用量筒选取目数为40/45目的0.15L石英砂，砂比为10％。
(2)将黄原胶水溶液导入混砂液准备装置，然后加入石英砂。将混砂液注入到内圆筒中，打开搅拌装置使内部的混砂液搅拌均匀，打开然后打开内圆筒上部的电机，调节转速为110r/min，打开底部离心泵，使混砂液在内外圆筒能够循环搅拌。
(3)通过理论计算，当砂液搅拌均匀时，混砂液密度应为1.08g/cm3，所对应的电压为1.31V。当参考压力和第三个测压端口出的电压读数为1.31V左右时，可以认为混砂液搅拌均匀。
(4)开始测量时，关闭底部离心泵，关闭内部搅拌装置。封闭内外圆筒环空上部。通过第二个测压端口与第三个测压端口测量支撑剂沉降速率。第二个测压端口与第三个测压端口的压差曲线变化如图7。
(5)通过图7可以得到支撑剂沉降时间，第二个测压端口与第三个测压端口之间的距离已知，通过计算可以得到支撑剂沉降速率。
(6)s＝0.114m-0.038m＝0.076m,从图中可以读出沉降时间开始时间为1.7s，沉降结束时间为6.7s，沉降用时5s，可以算得沉降速度为：v＝7.6cm/5s＝1.52cm/s。
本文一实施例中，还提供一种计算机设备，用于根据压差信号计算支撑剂沉降速度，如图8所示，计算机设备802可以包括一个或多个处理器804，诸如一个或多个中央处理单元(CPU)，每个处理单元可以实现一个或多个硬件线程。计算机设备802还可以包括任何存储器806，其用于存储诸如代码、设置、数据等之类的任何种类的信息。非限制性的，比如，存储器806可以包括以下任一项或多种组合：任何类型的RAM，任何类型的ROM，闪存设备，硬盘，光盘等。更一般地，任何存储器都可以使用任何技术来存储信息。进一步地，任何存储器可以提供信息的易失性或非易失性保留。进一步地，任何存储器可以表示计算机设备802的固定或可移除部件。在一种情况下，当处理器804执行被存储在任何存储器或存储器的组合中的相关联的指令时，计算机设备802可以执行相关联指令的任一操作。计算机设备802还包括用于与任何存储器交互的一个或多个驱动机构808，诸如硬盘驱动机构、光盘驱动机构等。
计算机设备802还可以包括输入/输出模块810(I/O)，其用于接收各种输入(经由输入设备812)和用于提供各种输出(经由输出设备814))。一个具体输出机构可以包括呈现设备816和相关联的图形用户接口818(GUI)。在其他实施例中，还可以不包括输入/输出模块810(I/O)、输入设备812以及输出设备814，仅作为网络中的一台计算机设备。计算机设备802还可以包括一个或多个网络接口820，其用于经由一个或多个通信链路822与其他设备交换数据。一个或多个通信总线824将上文所描述的部件耦合在一起。
通信链路822可以以任何方式实现，例如，通过局域网、广域网(例如，因特网)、点对点连接等、或其任何组合。通信链路822可以包括由任何协议或协议组合支配的硬连线链路、无线链路、路由器、网关功能、名称服务器等的任何组合。
本文实施例还提供了一种计算机可读存储介质，该计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器运行时执行根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率的步骤。
本文实施例还提供一种计算机可读指令，其中当处理器执行所述指令时，其中的程序使得处理器执行根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率的步骤。
应理解，在本文的各种实施例中，上述各过程的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本文实施例的实施过程构成任何限定。
还应理解，在本文实施例中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系。例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本文的范围。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，上述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在本文所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统、装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口、装置或单元的间接耦合或通信连接，也可以是电的，机械的或其它的形式连接。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本文实施例方案的目的。
另外，在本文各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以是两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本文的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分，或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本文各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本文中应用了具体实施例对本文的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本文的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本文的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本文的限制。
Claims (7)
1.一种支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，包括：第一测量筒、第二测量筒、动力设备、压差测量器及多个开关设备，其中，所述第一测量筒及所述第二测量筒为封闭结构；
所述第一测量筒用于容纳所述动力设备，在所述动力设备带动下转动；
所述第二测量筒用于容置第一测量筒及混砂液，所述第一测量筒转动使得混砂液产生剪切速率；
所述压差测量器设置于所述第二测量筒上，用于测量第二测量筒内预定距离间的压差信号，将测得的压差信号发送至信号采集设备，以便根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率；
所述第二测量筒上设置有多个测压端口，第一个测压端口距离第二测量筒102顶端的距离为0.020米、第二个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.038米、第三个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.114米、第四个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.190、第五个测压端口距离第二测量筒102间的距离为0.270米；
所述压差测量器包括多个压差测量单元；
每相邻两个测压端口之间设置有一压差测量单元，所述压差测量单元用于测量两个相邻测压端口间的压差信号；
每一开关设备设置于所述测压端口与所述压差测量单元之间，用于接入或断开所述测压端口与所述压差测量单元之间的线路；
所述支撑剂沉降速率测量装置测量支撑剂沉降速度过程包括：
配置预定支撑剂浓度的混砂液，将所述混砂液注入至所述第一测量筒与第二测量筒之间的空间内；
根据预定剪切速度，启动所述动力设备驱动所述第一测量筒转动；
待所述第二测量筒内的混砂液搅拌均匀时，关闭所述动力设备并停止注入所述混砂液；
采集所述压差测量器测量的压差信号，根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率；
改变第一测量筒及第二测量筒之间的环空宽度以及第一测量筒外壁面的粗糙程度，重复上述过程，得到不同环空宽度及粗糙程度下的支撑剂沉降速度。
2.如权利要求1所述的支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，还包括：预混砂罐、第一搅拌器及循环泵；
所述预混砂罐用于容置压裂液及预定浓度的支撑剂，所述第一搅拌器设置于预混砂罐内，用于搅拌所述压裂液及支撑剂，得到混砂液；
所述循环泵通过管路连接预混砂罐及第二测量筒的一侧，用于将预混砂罐内的混砂液泵入至所述第二测量筒内。
3.如权利要求2所述的支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，还包括：第二搅拌器，设置于第二测量筒内，连接所述动力设备，用于在所述动力设备的驱动下对所述第二测量筒内的混砂液进行搅拌；
所述循环泵还连接所述第二测量筒的另一侧，还用于将所述第二测量筒一侧的混砂液泵入至第二测量筒的另一侧。
4.如权利要求1所述的支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，还包括：信号采集设备及处理器；
所述信号采集设备连接所述压差测量器，用于采集所述压差信号；
所述处理器连接所述信号采集设备，用于根据所述压差信号，计算支撑剂沉降速率。
5.如权利要求1所述的支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，还包括：加热器，所述第二测量筒连同所述第一测量筒设置于所述加热器内，所述加热器用于调整所述混砂液的温度。
6.如权利要求1所述的支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，根据预定剪切速度，启动所述动力设备驱动所述第一测量筒转动，包括：
根据第一测量筒与第二测量筒之间空间的宽度及预定剪切速度，计算第一测量筒的旋转速度；
根据第一测量筒的旋转速度，启动所述动力设备驱动所述第一测量筒转动。
7.如权利要求6所述的支撑剂沉降速率测量装置，其特征在于，根据所述压差信号计算支撑剂沉降速率，包括：
根据所述压差信号，计算预定距离内的沉降时间差；
根据所述预定距离及所述预定距离内的沉降时间差，计算支撑剂沉降速率。
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