CN204630998U - 一种压裂液性能评价系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种压裂液性能评价系统，包括具有进口端和出口端的管式流变装置，进口端和出口端分别设置有压力测量装置；与管式流变装置连接的携砂模拟装置，携砂模拟装置包括的两距离可调的侧壁之间形成中空腔室，两侧壁成预定角度的夹角；用于采集在所述中空腔室中流动的压裂液的携砂信息和/或沉砂铺置信息的数据采集装置。本实用新型将用于测试压裂液的流变性能和/或摩阻性能的管式流变装置和用于评价压裂液携砂性能的携砂模拟装置串联组合起来，使完成流变性能和/或摩阻性能测试的压裂液紧接着进行携砂性能的评价，可一次性完成压裂液的多个性能的测试或评价，且测试或评价的连续性更加贴近实际压裂过程，测试结果的准确性大大提高。
Description
技术领域
本实用新型压裂液性能评价技术领域，尤其涉及一种压裂液性能评价系统。
背景技术
压裂液流变性能，摩阻性能和携砂性能评价等是油田开发实验室最重要的基础分析项目和物理模拟，用于评价入井液对储层的流体性能，摩阻性能及压裂液携砂性能，其测试结果的准确性直接影响油田的开发效果。
然而，现有技术通常是对压裂液的上述某一个性能进行单独评价或测试。例如，中国专利第201320092441.X号，授权公告号为CN203178161U的实用新型专利公开的一种压裂液管路摩阻测定装置用于测量压裂液的摩阻性能；中国专利第201320396940.8号，授权公告号为CN203432956U的实用新型专利公开的动态测定压裂液携砂能力的装置用于评价压裂液的携砂性能。上述采用的对压裂液的单一性能进行评价或测试的方法存在的问题是：实际压裂是个连续的过程，对单一性能评价或测试难以真实反映实际压裂过程，评价或测试结果的准确性不够。
实用新型内容
针对现有技术对压裂液的某一个性能进行测试或评价造成的评价或测试结果的准确性不够的不足，本实用新型提供了一种压裂液性能评价系统，其技术方案如下：
一种压裂液性能评价系统，包括：
用于测试压裂液的流变性能和/或摩阻性能的管式流变装置，所述管式流变装置具有进口端和出口端，压裂液经所述进口端进入所述管式流变装置，再经所述出口端流出，所述管式流变装置的进口端和出口端分别设置有压力测量装置，分别用于测量进入和流出所述管式流变装置的压裂液的压力；
具有进液口和排液口的携砂模拟装置，所述进液口与所述管式流变装置的出口端连接，所述携砂模拟装置包括中空腔室，所述进液口和排液口与所述中空腔室连通，形成所述中空腔室的其中两个相对的侧壁之间的距离可调，经进液口进入到中空腔室中的压裂液可在其中流动，并可经排液口排出，且该两侧壁沿压裂液的流动方向成预定角度的夹角；
数据采集装置，所述数据采集装置用于采集在所述中空腔室中流动的压裂液的携砂信息和/或沉砂铺置信息。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述的两侧壁沿压裂液的流动方向所成的预定角度的夹角为0-10°。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述的两侧壁中的至少一个是透明的，在该透明的侧壁旁设置有录像装置，所述录像装置的镜头正对着该透明的侧壁。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述两侧壁中的至少一个间隔开设有与所述中空腔室连通的取样孔和通孔，所述取样孔中能塞固用于封堵所述取样孔的封堵塞，所述通孔中能安设摄像头。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述携砂模拟装置的进液口连接有压控旁路装置，所述压控旁路装置用于控制进入携砂模拟装置的压裂液的压力。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述携砂模拟装置的排液口设置有废液池，所述废液池用于回收从携砂模拟装置中返排的压裂液和经所述压控旁路装置中排出的压裂液。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述携砂模拟装置设置有与所述废液池连通的溢流管线，所述溢流管线用于控制所述携砂模拟装置中的压裂液液面高度。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述管式流变装置包括2-5根内径不同的管路，所述内径不同的管路依次串联。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述管式流变装置的进口端连接有油浴加热装置，所述油浴加热装置采用的加热介质为硅油。
如上所述的压裂液性能评价系统，所述管式流变装置和所述携砂模拟装置之间连接有冷却装置，经所述管式流变装置的出口端流出的压裂液，经过该冷却装置的冷却后，再经所述进液口进入携砂模拟装置。
借由以上的技术方案，本实用新型的有益效果是：将用于测试压裂液的流变性能和/或摩阻性能的管式流变装置和用于评价压裂液携砂性能的携砂模拟装置串联组合起来，使完成流变性能和/或摩阻性能测试的压裂液，可紧接着进行携砂性能的评价。因此，不仅可一次性完成压裂液的多个性能的测试或评价，而且测试或评价的连续性更加贴近实际压裂过程，测试结果的准确性大大提高；
此外，将形成用于模拟储层裂缝的中空腔室的两相对侧壁设置成预定的角度，用以真实反映实际压裂的裂缝截面，从而可进一步提高评价精度。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例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实用新型的一些实施例，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为本实用新型实施方式的一种压裂液性能评价系统的结构示意图；
图2为图1中两侧壁的俯视图；
图3为图1中所述侧壁的一种实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
请参见图1。本实施方式提供了一种压裂液性能评价系统，包括：用于测试压裂液的流变性能和/或摩阻性能的管式流变装置3，所述管式流变装置3具有进口端和出口端，压裂液经所述进口端进入所述管式流变装置3，再经所述出口端流出，所述管式流变装置3的进口端和出口端分别设置有压力测量装置4，分别用于测量进入和流出所述管式流变装置3的压裂液的压力；
具有进液口和排液口的携砂模拟装置7，所述进液口与所述管式流变装置3的出口端连接，所述携砂模拟装置7包括中空腔室，所述进液口和排液口与所述中空腔室连通，形成所述中空腔室的其中两个相对的侧壁之间的距离可调，经进液口进入到中空腔室中的压裂液可在其中流动，并可经排液口排出，且该两侧壁沿压裂液的流动方向成预定角度的夹角；数据采集装置，所述数据采集装置用于采集在所述中空腔室中流动的压裂液的携砂信息和/或沉砂铺置信息。
本实施方式的压裂液性能评价系统将用于测试压裂液的流变性能和/或摩阻性能的管式流变装置3和用于评价压裂液携砂性能的携砂模拟装置7串联组合起来，使完成流变性能和/或摩阻性能测试的压裂液，可紧接着进行携砂性能的评价。因此，不仅可一次性完成压裂液的多个性能的测试或评价，而且测试或评价的连续性更加贴近实际压裂过程，测试结果的准确性大大提高。
携砂模拟装置7包括的两个距离可调的侧壁9之间形成宽0-0.3in，高0-8.5in的可调缝隙，用于模拟储层裂缝。为防止压裂液溢出，对缝隙进行封堵，从而形成一个中空的腔室，经进液口进入到所述中空腔室中的压裂液可在其中流动。
为了便于装卸，形成中空腔室的两相对设置的侧壁9可采用具有一定耐内压强度的板料，再将板料的四周密封，形成中空的腔室。
请参见图2。由于实际压裂液过程中，压裂前缘与初始压裂时形成的裂缝之间有一定的角度，即沿着压裂液流动的方向，裂缝的截面形状类似于锥形。因此，为了真实反映压裂的这一性质，本实施方式将两侧壁9沿压裂液的流动方向w设置成预定角度的夹角α，α的取值范围是0-10°。
进一步地，实际压裂形成的裂缝长度较长，从很长的压裂裂缝中截取出来的一部分裂缝，其截面近似平行。实际模拟时为了反映这一情况，将α设置为0°，此时两侧壁9即是平行的。
为了测试不同流速下，压裂液的流变性能和/或摩阻性能，本实施方式的管式流变装置3包括预2-5根内径不同的管路2，这些内径不同的管路2依次串联。根据流量守恒定理可知，相同时间通过不同管路2的流量是相等的，因此管路2的内径不同，其内部的压裂液流速也不同，进而导致剪切速率的不同，因此可一次性测试2-5组不同剪切速率下的粘度、压差等数据，从而计算表征压裂液流变性能的流性指数n和稠度系数k，进而可得到压裂液摩阻值。
为了实时动态地获取压裂液在携砂模拟装置7中的携砂信息和沉砂铺置信息，将所述的两侧壁9中的至少一个设置为透明的，在该透明的侧壁旁设置录像装置16，所述录像装置16的镜头正对着该透明的侧壁，录像装置16录制的有关压裂液在携砂模拟装置7中流动的动态视频或图片信息，为评价压裂液的携砂性能以及沉砂铺置状态提供证据。此外，透明的侧壁9形成可视化观察视角，便于肉眼可视化观察，也能实现对压裂液的携砂情况和沉砂铺置情况的直观评价。
请参见图3。所述两侧壁9的至少一个间隔开设有与所述中空腔室连通的取样孔和通孔，所述取样孔中能塞固用于封堵所述取样孔的封堵塞19，所述通孔中能安设摄像头21。通过取样孔采集不同阶段的压裂液进行测试分析，评价处于不同阶段的压裂液的携砂情况；摄像头21的作用与上述的录像装置16相同，不再赘述。
进一步地，携砂模拟装置7的进液口连接有压控旁路装置13，压控旁路装置13用于控制进入携砂模拟装置7的压裂液的压力。一旦入口压力超过压控旁路装置13预设的压力值，压控旁路装置13将自动打开，将压裂液排出，防止入液压力过大对设备造成损坏。
此外，携砂模拟装置7的排液口设置有废液池11，废液池11用于回收从携砂模拟装置7中返排的压裂液和经所述压控旁路装置13中排出的压裂液。
携砂模拟装置7的上方设置有与废液池11连通的溢流管线15，溢流管线15用于控制携砂模拟装置7中的压裂液液面高度，一旦压裂液液面高度高出其预设的高度值，压裂液将经溢流管线15中排出，防止携砂模拟装置7中的压裂液过漫。
为了真实模拟地层温度，需对测试或评价前的压裂液进行温度控制。因此，在管式流变装置3的进口端连接有加热装置1，所述加热装置1用于加热进入管式流变装置3的压裂液。优选地，鉴于油浴加热均匀的特点，本实施方式采用了性能稳定、不易挥发的硅油作为油浴加热的加热介质。
完成压裂后，压裂液进入到储层裂缝中。由于压裂裂缝的温度较井筒的温度低，因此，为了反映这一情况，需对完成流变性能和/或摩阻性能测试后的压裂液进行冷却，以满足后续的压裂液携砂性能评价的温度要求。具体的方案是在管式流变装置3和携砂模拟装置7之间连接冷却装置5，经管式流变装置3的出口端流出的压裂液，经过该冷却装置5的冷却后进入携砂模拟装置7。
本实施方式的一种压裂液性能评价系统不仅可以测试或评价线性胶、减阻水等携砂比较低、粘度较小的压裂液，也可以测试或评价携砂比高、粘度较大的冻胶类压裂液，可测试的范围大大提升。
以上所述仅为本实用新型的几个实施例，本领域的技术人员依据申请文件公开的内容可以对本实用新型实施例进行各种改动或变型而不脱离本实用新型的精神和范围。
Claims (10)
1.一种压裂液性能评价系统，其特征在于，包括：
用于测试压裂液的流变性能和/或摩阻性能的管式流变装置，所述管式流变装置具有进口端和出口端，压裂液经所述进口端进入所述管式流变装置，再经所述出口端流出，所述管式流变装置的进口端和出口端分别设置有压力测量装置，分别用于测量进入和流出所述管式流变装置的压裂液的压力；
具有进液口和排液口的携砂模拟装置，所述进液口与所述管式流变装置的出口端连接，所述携砂模拟装置包括中空腔室，所述进液口和排液口与所述中空腔室连通，形成所述中空腔室的其中两个相对的侧壁之间的距离可调，经进液口进入到中空腔室中的压裂液可在其中流动，并可经排液口排出，且该两侧壁沿压裂液的流动方向成预定角度的夹角；
数据采集装置，所述数据采集装置用于采集在所述中空腔室中流动的压裂液的携砂信息和/或沉砂铺置信息。
2.如权利要求1所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述的两侧壁沿压裂液的流动方向所成的预定角度的夹角为0-10°。
3.如权利要求2所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述的两侧壁中的至少一个是透明的，在该透明的侧壁旁设置有录像装置，所述录像装置的镜头正对着该透明的侧壁。
4.如权利要求2所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述两侧壁中的至少一个间隔开设有与所述中空腔室连通的取样孔和通孔，所述取样孔中能塞固用于封堵所述取样孔的封堵塞，所述通孔中能安设摄像头。
5.如权利要求2所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述携砂模拟装置 的进液口连接有压控旁路装置，所述压控旁路装置用于控制进入携砂模拟装置的压裂液的压力。
6.如权利要求5所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述携砂模拟装置的排液口设置有废液池，所述废液池用于回收从携砂模拟装置中返排的压裂液和经所述压控旁路装置中排出的压裂液。
7.如权利要求6所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述携砂模拟装置设置有与所述废液池连通的溢流管线，所述溢流管线用于控制所述携砂模拟装置中的压裂液液面高度。
8.如权利要求1所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述管式流变装置包括2-5根内径不同的管路，所述内径不同的管路依次串联。
9.如权利要求1所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述管式流变装置的进口端连接有油浴加热装置，所述油浴加热装置采用的加热介质为硅油。
10.如权利要求9所述的压裂液性能评价系统，其特征在于：所述管式流变装置和所述携砂模拟装置之间连接有冷却装置，经所述管式流变装置的出口端流出的压裂液，经过该冷却装置的冷却后，再经所述进液口进入携砂模拟装置。
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