CN203178161U - 一种压裂液管路摩阻测定装置 - Google Patents
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Abstract
一种压裂液管路摩阻测定装置，属于压裂液摩阻评价技术领域，测试管路由三根不同管径的耐蚀合金管组成；测试管路入口端通过第二四通阀门与动力泵出口端相连，测试管路出口端通过第一四通阀门与液体流量计的一端相连，液体流量计的另一端连接温度检测器,温度检测器的另一端连接三通阀门，三通阀门的另一端连接循环储液罐，循环储液罐的另一端通过第二三通阀门与动力泵入口端相连，形成循环闭合回路;两个测压点之间由测压管线、阀门、测压传感器连接在一起;两个循环储液罐并联在一起，循环储液罐为圆形桶，循环储液罐上方安装有搅拌器。本实用新型能测定室温至95℃范围内各种压裂液的摩阻，测试准确。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种压裂液管路摩阻测定装置，属于压裂液摩阻评价技术领域，涉及一种测定压裂液在不同温度、不同排量、不同剪切速率下摩阻的试验装置。
背景技术
压裂施工过程中，压裂液流经管柱时，由于压裂液对管壁的摩擦导致其流动时产生摩阻，影响施工压力和压裂液排量。由于压裂液在管柱中流动时存在摩阻，使得地面施工压力经压裂液传导至地层时已大大降低。同时，由于受地面施工设备的限制，不能无限度地增大地面施工压力，只能降低施工时的压裂液排量才能使压裂液进入地层。因此，压裂液摩阻就成为压裂施工成败的关键之一。
目前，压裂液摩阻的评价方法主要有两类：一是采用粘度计测定压裂液的剪切应力，从而间接评价压裂液摩阻；二是模拟压裂液在管路中的流动情况，通过各种管路摩阻测定装置来测定压裂液流动两端的压差，从而直接评价压裂液摩阻。采用旋转粘度计只能间接评价压裂液摩阻，定性了解压裂液流动过程中的摩阻情况。采用管路摩阻测定装置可以直接评价压裂液摩阻，模拟地层温度下压裂液在管柱中的流动情况，较为真实地反映了压裂液在不同温度、不同排量、不同剪切速率下的摩阻。中国专利公开号：CN201016972Y，提供了一种油品减阻剂室内测试简易装置；公开号：CN201034996Y，提供了一种油品减租剂室内测试环道；公开号：CN201060149Y，提供了一种液体管流阻力检测装置；公开号：CN101545843A，提供了一种表面活性剂溶液的减阻特性实验装置；公开号：CN101696925A，提供了一种两相流减阻剂性能的测试装置及测试方法；公开号：CN202255701U，提供了一种多功能流动回路摩阻测试装置。这些测定装置主要用于油品或低粘度流体在管路中的摩阻，管路单一、管路短，使得测试结果与现场情况差异较大，不能较为真实地模拟现场压裂液在管路中的流动情况。此外，由于受测试管路的管径大小和送液泵功率大小等限制，这些测定装置只能测定线性胶、滑溜水等非冻胶类的低粘度压裂液摩阻，无法测定冻胶类的高粘度压裂液摩阻。
本实用新型主要针对现有测定装置无法测定冻胶类的高粘度压裂液摩阻的问题，以及现有测定装置的管路单一、管路短，测试结果与现场情况差异较大的问题，提供一种设计合理、测试准确、工作性能可靠、能测定各种类型压裂液（1～800mPa·s）摩阻的测定装置与方法。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本实用新型提供一种压裂液管路摩阻测定装置。
本实用新型的目的是：提供一种压裂液管路摩阻测定装置，测定不同类型压裂液在不同温度、不同排量、不同剪切速率下的摩阻。克服现有测定装置不能测定冻胶类高粘度压裂液摩阻和管径单一、管路短引起的测定结果与现场情况差异大的问题。
本实用新型装置技术方案如下：一种压裂液摩阻测定装置，测试管路由三根不同管径的耐蚀合金管组成；测试管路入口端通过第二四通阀门与动力泵出口端相连，测试管路出口端通过第一四通阀门与液体流量计的一端相连，液体流量计的另一端连接温度检测器,温度检测器的另一端连接三通阀门，三通阀门的另一端连接循环储液罐，循环储液罐的另一端通过第二三通阀门与动力泵入口端相连，形成循环闭合回路；
测试管路的直管两端、弯管两端都设置了测压点，每根测试管路都有四个测压点，两个测压点之间由测压管线、阀门、测压传感器连接在一起；
测试管路及循环储液罐的外壁包有电加热套，电加热套外还包有石棉保温层;
温度检测器安装在测试管路出口端；液体流量计安装在测试管路出口端;
两个循环储液罐并联在一起，循环储液罐上方安装有搅拌器。
通过测试管路入口端及出口端上的阀门选择使用不同管径的测试管路；优点在于可根据现场实际施工的压裂液排量及剪切速率，选择合适管径的测试管路，能更加真实地模拟实际施工时的压裂液摩阻。
测试管路的直管两端、弯管两端都设置了测压点，可以分别测定直管之间及弯管之间的压裂液摩阻，了解压裂液在直管及弯管中流动时的摩阻差别。两个测压点之间通过耐压管线与测压传感器两端连接，测压传感器两端设有放空的阀门，可排除测压管线中的气泡，提高测压精度。
通过温控加热系统控制测试管路中压裂液的温度。温控加热系统包括电加热套和温度检测器。测试管路及循环储液罐的外壁包有电加热套，电加热套外还包有石棉保温层。温度检测器安装在测试管路出口端，检测测试管路内部的温度。
通过液体流量计来检测测试管路中压裂液的排量。液体流量计安装在测试管路出口端。
两个循环储液罐并联在一起，循环储液罐上方安装有搅拌器，可以在循环储液罐中随时添加药剂，实现在线配制。
测压传感器、液体流量计、温度传感器均通过数据采集系统实时传送至计算机，通过软件计算出压裂液实时的剪切应力、线速度、摩阻等数据，并可以任意显示出流量实时曲线、压差实时曲线、摩阻—流量曲线、摩阻—线速度曲线、线速度—流量曲线。
液体流量计为数字式质量流量控制器。动力泵为螺杆泵。
采用上述设计，本实用新型压裂液摩阻测试装置结构简单，操作方便，测量精度高、误差小，结果通过计算机直观显示。
简述一种压裂液管路摩阻测定装置的操作过程。
1、关闭所有阀门，打开数据采集系统和计算机，在计算机上运行测定程序；
2、通过开启和关闭阀门选择使用某一个循环储液罐，并在循环储液罐中装入清水，打开搅拌器，加入压裂液添加剂，搅拌均匀配制好压裂液，关闭搅拌器。
3、通过测试管路两端的阀门选择使用某一管径的测试管路；
4、开启动力泵，缓慢调节动力泵的转速，使整个测试管路充满测试压裂液；
5、打开测压传感器两端放空的阀门，排空耐压管线中的气体；
6、打开温控加热系统，设定测试温度，调整动力泵达到设定排量，待液体流量计上的排量和温度检测器上的温度读数稳定后，从计算机读取该管径、排量及温度下压裂液摩阻。
按照上述步骤，改变测试温度、测定管路的管径、压裂液排量，能测定不同类型压裂液在不同温度、不同排量、不同剪切速率下的摩阻。
本实用新型的有益效果：能测定室温至95℃范围内各种压裂液的摩阻，为油气井压裂设计和施工提供可靠的理论依据。测试准确，工作性能可靠，既可测定非冻胶类低粘度压裂液的摩阻，又可测定冻胶类高粘度压裂液的摩阻。
附图说明
当结合附图考虑时，通过参照下面的详细描述，能够更完整更好地理解本实用新型以及容易得知其中许多伴随的优点，但此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定，如图其中：
图1为本实用新型的结构示意图。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
具体实施方式
显然，本领域技术人员基于本实用新型的宗旨所做的许多修改和变化属于本实用新型的保护范围。
实施例1：一种压裂液管路摩阻测定装置主要由测试管路1、动力泵8、循环储液罐12、电加热套、温度检测器10、液体流量计9、阀门、测压传感器3等构成。
测试管路1由三根不同管径的耐蚀合金管组成，内径分别为4.6mm、8.0mm、13.8mm，三根耐蚀合金管的总长度分别为9.0m、9.5m、10.0m。
测试管路1入口端通过第二四通阀门17与动力泵8出口端相连，测试管路1出口端通过第一四通阀门7与液体流量计9一端相连，液体流量计9另一端通过温度检测器10和第一三通阀门11与循环储液罐12一端相连，循环储液罐12另一端通过第二三通阀门18与动力泵8入口端相连，形成循环闭合回路。
测试管路1的直管两端、弯管两端都设置了测压点2，每根测试管路1都有四个测压点2，两个测压点2之间由测压管线4、阀门5、测压传感器3连接在一起，可以分别测定直管之间及弯管之间的压裂液摩阻。
测试管路1的出入口连接第二阀门6或第五阀门16；
循环储液罐12的出入口连接第三阀门14；
循环储液罐12排液口连接第四阀门15；
测试管路1及循环储液罐12的外壁包有电加热套，电加热套外还包有石棉保温层。
电加热套对测试管路1和循环储液罐12外壁加热，温度检测器10安装在测试管路1出口端，检测测试管路1中压裂液的温度。液体流量计9安装在测试管路1出口端，检测测试管路1中压裂液的排量。
两个循环储液罐12并联在一起，循环储液罐12为圆形桶，容量为0.1m3，循环储液罐12上方安装有搅拌器13。
测试管路1为耐蚀合金钢管，内径在3.175mm～25.4mm之间。
如上所述，对本实用新型的实施例进行了详细地说明，但是只要实质上没有脱离本实用新型的发明点及效果可以有很多的变形，这对本领域的技术人员来说是显而易见的。因此，这样的变形例也全部包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种压裂液管路摩阻测定装置，其特征在于测试管路由三根不同管径的耐蚀合金管组成；测试管路入口端通过第二四通阀门与动力泵出口端相连，测试管路出口端通过第一四通阀门与液体流量计的一端相连，液体流量计的另一端连接温度检测器,温度检测器的另一端连接三通阀门，三通阀门的另一端连接循环储液罐，循环储液罐的另一端通过第二三通阀门与动力泵入口端相连，形成循环闭合回路；
测试管路的直管两端、弯管两端都设置了测压点，每根测试管路都有四个测压点，两个测压点之间由测压管线、阀门、测压传感器连接在一起；
测试管路及循环储液罐的外壁包有电加热套，电加热套外还包有石棉保温层;
温度检测器安装在测试管路出口端；液体流量计安装在测试管路出口端;
两个循环储液罐并联在一起，循环储液罐上方安装有搅拌器。
2.根据权利要求1所述的一种压裂液管路摩阻测定装置，其特征在于测试管路的三根耐蚀合金管的内径分别为4.6mm、8.0mm、13.8mm，三根耐蚀合金管的总长度分别为9.0m、9.5m、10.0m。
3.根据权利要求1所述的一种压裂液管路摩阻测定装置，其特征在于液体流量计为数字式质量流量控制器，动力泵为螺杆泵。
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