CN204718921U - 一种二氧化碳无水压裂液流变性测试装置 - Google Patents
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Abstract
一种二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，包括第一气瓶和第二气瓶，第一气瓶和第二气瓶分别通过第一阀和第二阀与气体净化器入口连接，气体净化器出口依次连接体积流量计、制冷系统和液态CO2储罐，其中制冷系统和液态CO2储罐中间连接有第三阀，液态CO2储罐出口同时连接有第四阀、第一压力计和第五阀，第五阀出口依次连接CO2泵、单向阀和高压储液罐，之后通过调压阀和质量流量计连接流变仪测量单元；在流变仪测量单元上安装有第二压力计和温度计；同时流变仪测量单元出口处连接第六阀和一台真空泵；本实用新型专门测试不同添加剂配比的二氧化碳无水压裂液在不同温度和不同压力下的流变性能。
Description
技术领域
本实用新型涉及二氧化碳无水压裂技术领域，具体涉及一种二氧化碳无水压裂液流变性测试装置。
背景技术
近几年，二氧化碳无水压裂技术正在成为人们研究的一个热点。CO2无水压裂技术主要是用CO2无水压裂液(主要由液态CO2和极少量化学添加剂混合形成)代替传统水基压裂液，具有“无水压裂”的特性，可明显消除常规压裂液对储层水敏和水锁伤害，提高压裂改造效果，并且压裂液无残渣，能够有效保护储层，同时节约大量的水资源。
然而，现有的常用压裂液流变性能测试的仪器主要针对常规液体压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液的流变特性，对专门测试这种气体压裂液的流变性能的系统与设备，现在市场上还没有成熟的产品销售。
因此，我们发明了本系统。本实用新型—二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，可以模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同添加剂配比、不同温度以及不同压力情况下的流变性能。
发明内容
为了克服上述现有技术存在的设备及仪器配套问题，本实用新型的目的在于提供了一种二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，专门测试不同添加剂配比的二氧化碳无水压裂液在不同温度和不同压力下的流变性能。
为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，包括第一气瓶1和第二气瓶2，第一气瓶1和第二气瓶2分别通过第一阀3和第二阀4与气体净化器5的入口连接，气体净化器5的出口依次连接体积流量计6、制冷系统7和液态CO2储罐8，其中制冷系统7和液态CO2储罐8中间连接有第三阀9，液态CO2储罐8出口同时连接有第四阀10、第一压力计12和第五阀11，第五阀11出口依次连接CO2泵13、单向阀14和高压储液罐15，之后通过调压阀16控制压力和质量流量计17测量流量后连接流变仪测量单元18；在流变仪测量单元18上安装有第二压力计19和温度计20；同时流变仪测量单元18出口处连接有第六阀21和一台真空泵22。
根据需要选择气瓶即第一气瓶1和第二气瓶2的接入数量，同时气瓶口向下倾斜固定放置，便于CO2气体更好的保存并液化输出。
所述气体净化器5是为了除去原始二氧化碳气体中混杂的水蒸气等杂质，提纯获得高精度二氧化碳气体。
所述液态CO2储罐8在制冷系统7内，为制冷系统7一部分，能够储存部分液化后的液态CO2。
所述CO2泵13采用恒速恒压泵，可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量。最大工作压力尽量高，最好70MPa以上，从而可以模拟压裂施工时地层压力条件。
所述单向阀14可以有效防止CO2泵13停泵后高压储液罐15内储存的CO2回流。
所述高压储液罐15主要储存由CO2泵13泵入的高压流体，最大承压载荷越大越好(最好70MPa以上)，且必须具有较好的承压能力；且高压储液罐15的容量最好是流变仪测量单元18容量的5倍以上。
所述调压阀16安装在高压储液罐15出口处，用于调节高压储液罐15与流变仪测量单元18之间的管路压力；且当CO2泵13向高压储液罐15泵入流体时应处于关闭状态，防止高压储液罐15内二氧化碳溢出，同时当向抽空后的流变仪测量单元18输入流体时应处于打开状态，以便于调节管路压力。
所述质量流量计17安装尽量靠近流变仪测量单元18入口处，防止管线储留液态CO2，造成计量误差。
所述流变仪测量单元18，采用哈克公司生产的高温高压流变仪(内含加热系统)。测量压裂液等流体流变性能时，可以根据需要，调节加热加压系统，控制测试温度与测试压力，用于模拟地下储层环境条件。
所述真空泵22用于测试前抽空流变仪测量单元18容器内的空气，同时形成真空，防止测量单元内部存在空气，对测量结果造成误差。
所述系统所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到流变仪测量单元18之间所有管路，可以用保温材料缠绕包裹。
所述体积流量计6、第一压力计12、CO2泵13、第二压力计19和温度计20均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量和泵排量，采集的数据经处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。
和现有技术相比较，本实用新型具备如下优点：
(1)本实用新型是专门模拟并测试二氧化碳无水压裂液在不同温度、不同压力、不同配比情况下的流变性能。
(2)本系统中第一气瓶1和第二气瓶2能够根据需要灵活选择气瓶接入数量，存放时应将气瓶瓶口向下倾斜存放，便于更好地保存和输出液化的二氧化碳。
(3)本系统设计有制冷系统7可以根据实验需要设定制冷温度。它内置液态CO2储罐8可以储存一定量液态CO2。
(4)本系统设计中CO2泵13采用恒速恒压泵，可以根据需要，选择适当规格型号，设定排量，调节泵的流量。最大工作压力尽量高，最好70MPa以上，从而可以模拟压裂施工时地层压力条件。
(5)本系统设计有单向阀14，可以有效防止CO2泵13停泵后高压储液罐15内储存的CO2回流。
(6)本系统设计有高压储液罐15，主要储存由CO2泵13泵入的高压流体。最大承压载荷越大越好，最好70MPa以上；且高压储液罐15的容量宜为流变仪测量单元18容量的5-30倍。
(7)本系统设计有调压阀16，安装在高压储液罐15出口处，用于调节高压储液罐15与流变仪测量单元18之间的管路压力；且当CO2泵13向高压储液罐15泵入流体时应处于关闭状态，防止高压储液罐15内二氧化碳溢出，同时当向抽空后的流变仪测量单元18输入流体时应处于打开状态，调节管路压力。
(8)本系统中，质量流量计17安装靠近流变仪测量单元入口处，可以有效防止管线储留液态CO2，提高计量精度。
(9)本系统设计有流变仪测量单元18，采用哈克公司生产的高温高压流变仪，内含加热系统。测量压裂液等流体流变性能时，可以根据需要，调节加热加压系统，控制测试温度与测试压力，用于模拟地下储层环境条件。
(10)本系统末端设计有真空泵22，用于测试前抽空流变仪测量单元18容器内的空气，同时形成真空，防止测量单元内部存在空气，对测量结果造成误差。
(11)本系统所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统7到流变仪测量单元18之间所有管路，可用保温材料缠绕包裹；便于防止热量传递、散失等引起的测试误差。
(12)本系统中体积流量计6、第一压力计12、CO2泵13、第二压力计19和温度计20均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量和泵排量，采集的数据经处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。
附图说明
附图为本实用新型测试装置结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做详细描述。
如图所示，本实用新型包括第一气瓶1和第二气瓶2，第一气瓶1和第二气瓶2气体分别通过第一阀3和第二阀4后，经过气体净化器5净化后，通过体积流量计6计量流量。然后通过制冷系统7，将二氧化碳制冷液化后，关闭调压阀16，由CO2泵13输入管路中的高压储液罐15，存储一定量的二氧化碳后停泵。然后向流变仪测量单元18中加入配制成份额不等的化学添加剂，并做好记录，紧接着打开第六阀21和真空泵22，首先将流变仪测量单元18内部的空气抽成真空，待观测第二压力机19示数接近零时，先关闭第六阀21再关闭真空泵22。调节流变仪温度和压力，待观测温度计20显示温度为适当数值时，通过调节调压阀16，控制高压储液罐中的液态CO2输出，并经过质量流量计17流入流变仪测量单元18中(在流变仪测量单元内部装有加热加压系统，通过设定流变仪测量单元装置的温度和压力，可以模拟二氧化碳无水压裂液在地下的流体条件)。流变仪测量单元内具体的温度和压力可以通过查看第二压力计19和温度计20获得。
先关闭第六阀21再关闭真空泵22，可以防止空气倒流。质量流量计17便于控制入流流体流量，同时安装在流变仪测量单元18入口位置，提高计量精度。测量的二氧化碳无水压裂液可以通过流变仪测量单元18控制流体温度和压力，温度可以由温度计20来计量，流变仪测量单元压力可以由第二压力计19计量。
其中制冷系统7上面连接有第三阀9、第四阀10可方便排空清洗。第一压力计12可以测量液态CO2储罐内部压力。
此外，本系统利用哈克流变仪自带软件数据采集处理功能，实现计算机操作：数据采集系统包括压力、温度、流量、压差和相应的泵排量，为了保证测量精度和控制的可靠性。
计算机采集的数据经处理可生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。
本实用新型的工作原理为：
第一气瓶1、第二气瓶2中CO2气体经过制冷系统7液化后，关闭调压阀16，由CO2泵13输入液态CO2并储存于高压储液罐15中；然后向流变仪测量单元18中加入配制成份额不等的化学添加剂，并做好记录，紧接着打开第六阀21和真空泵22，待真空泵22使得流变仪测量单元内部形成真空后，调节调压阀16和质量流量计17使高压储液罐15中储存的二氧化碳流入流变仪测量单元18，可以根据需要调节流变仪测量单元18内加热加压系统，测试压裂液的流变性能，测得粘度～温度，粘度～剪切率，粘度～剪切力等流体参数(由数据采集系统收集并处理后获得)。
其中：测试装置压力主要由CO2泵13和调压阀16，流变仪测量单元18以及真空泵22来确定。系统流体温度主要受制冷系统7和流变仪测量单元18控制。第二压力计19测量的压力就是该压裂液测试过程中的压力。温度计20测量的温度就是该压裂液测试过程中的温度。
Claims (9)
1.一种二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：包括第一气瓶(1)和第二气瓶(2)，第一气瓶(1)和第二气瓶(2)分别通过第一阀(3)和第二阀(4)与气体净化器(5)的入口连接，气体净化器(5)的出口依次连接体积流量计(6)、制冷系统(7)和液态CO2储罐(8)，其中制冷系统(7)和液态CO2储罐(8)中间连接有第三阀(9)，液态CO2储罐(8)出口同时连接有第四阀(10)、第一压力计(12)和第五阀(11)，第五阀(11)出口依次连接CO2泵(13)、单向阀(14)和高压储液罐(15)，之后通过调压阀(16)和质量流量计(17)后连接流变仪测量单元(18)；在流变仪测量单元(18)上安装有第二压力计(19)和温度计(20)；同时流变仪测量单元(18)出口处连接有第六阀(21)和一台真空泵(22)。
2.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：根据需要选择气瓶即第一气瓶(1)和第二气瓶(2)的接入数量，同时气瓶口向下倾斜固定放置，便于CO2气体更好的保存并液化输出。
3.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：所述液态CO2储罐(8)在制冷系统(7)内部，为制冷系统(7)一部分，能够储存部分液化后的液态CO2。
4.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：所述CO2泵(13)采用恒速恒压泵，不仅为系统管路起到增压作用，还能够根据需要选择适当规格型号，设定排量。
5.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：所述高压储液罐(15)主要储存由CO2泵(13)泵入的高压流体，最大承压载荷为70MPa以上；且高压储液罐(15)容量为流变仪测量单元(18)容量的5-30倍。
6.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：所述调压阀(16)安装在高压储液罐(15)出口处，用于调节高压储液罐(15)与流变仪测量单元(18)之间的管路压力；且当CO2泵(13)向高压储液罐(15)泵入流体时处于关闭状态，防止高压储液罐(15)内二氧化碳溢出，同时当向抽空后的流变仪测量单元(18)输入流体时处于打开状态，调节管路压力。
7.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：所述流变仪测量单元(18)采用哈克公司生产的高温高压流变仪，内含加热系统，测量压裂液等流体流变性能时，能够根据需要，调节加热加压系统，能够控制测试温度与测试压力，用于模拟地下储层环境条件。
8.根据权利要求1所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：所述体积流量计(6)、第一压力计(12)、CO2泵(13)、第二压力计(18)和温度计(20)均连接有数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量和泵排量，采集的数据经处理生成原始数据报表，分析报表以及曲线图，同时生成数据库文件格式以便用户灵活使用。
9.根据权利要求8所述的二氧化碳无水压裂液流变性测试装置，其特征在于：测试系统中所有连接管线均采用316L管线，以防CO2无水压裂液对管线的酸性腐蚀；且连接制冷系统(7)到流变仪测量单元(18)之间所有管路，采用保温材料缠绕包裹。
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|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN104880385A (zh) * | 2015-06-16 | 2015-09-02 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种二氧化碳无水压裂液流变性测试系统及测试方法 |
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2015
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