CN204789229U - 一种清水压裂液磨阻测试装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种清水压裂液磨阻测试装置，包括内含加热系统的稀释搅拌罐，稀释搅拌罐上端装有密封塞和电动搅拌机，其下端装有放空阀，并且罐内连接有温度传感器；稀释搅拌罐的出口处依次连接有第一阀、蠕动泵、第三阀、内含过滤网的压力缓冲罐以及流量计；在蠕动泵后接有压裂液循环回路，该压裂液循环回路为流体通过第二阀流回稀释搅拌罐中；在流量计后连接有盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路共7条支路，且在支路的流入和流出端安装有压差传感器；然后经由第十八阀流回稀释搅拌罐；专门测试不同添加剂配比形成的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流动通道内的磨阻。

Description

一种清水压裂液磨阻测试装置

技术领域

本实用新型涉及清水压裂技术领域，具体涉及一种清水压裂液磨阻测试装置。

背景技术

清水压裂技术，是目前国内外非常规油气藏储层改造的重要工艺，主要是由清水混合减阻剂、粘土稳定剂、杀菌剂、助排剂等化学添加剂，以不同配比形式混合形成的清水压裂液进行水力压裂作业，具有成本低、无残渣、返排快、造缝能力强、有利于形成复杂缝网的优势，但也存在滤失大和携砂能力差的不足。针对低渗以及超低渗油气储层，例如页岩气储层，由于清水压裂液具有改造成本低、配置简单、吸附量低以及减阻效果明显的优点，清水压裂技术是目前页岩气储层改造作业中应用的最常用的技术。

由于清水压裂液粘度一般不大，为了改善悬沙效果，现场施工一般需要大排量注入，这样也使得管路的摩阻非常大，必须认真研究摩阻特性。为了减小压裂液在管路中的摩阻，减轻地面泵注压力，加入的减阻剂显得十分关键。然而，实际的市场调研发现，现有的施工现场作业或实验室研究常用的清水压裂液磨阻测试装置多是只能测试不同排量下流体的磨阻特性，仪器装置功能较为单一；于是，对于实现清水压裂液在不同条件下全方面流动磨阻特性的整套测试工序便显得繁琐，甚至有些测试泵对添加剂的剪切作用十分明显，不利于准确测量，导致其实际应用受限。因此，我们发明了本实用新型。

本实用新型一种清水压裂液磨阻测试装置可以模拟并测试不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)形成的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流速和不同形状、管径、长度的流动通道内的磨阻。

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清水压裂液磨阻测试装置，专门测试不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)形成的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流动通道内的磨阻。

为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：

一种清水压裂液磨阻测试装置，包括内含加热系统4的稀释搅拌罐1，所述稀释搅拌罐1上端装有密封塞2和电动搅拌机3，下端装有放空阀5，并且罐内连接有温度传感器6；稀释搅拌罐1的出口处依次连接有第一阀7、蠕动泵8、第三阀10、内含过滤网12的压力缓冲罐11以及流量计13；在蠕动泵8后接有压裂液循环支路，该压裂液循环支路为流体经第二阀9流回稀释搅拌罐1；在流量计13后连接有盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路共7条支路，在支路的流入和流出端安装有压差传感器35；然后经由第十八阀36流回稀释搅拌罐1；其中，盘管支路为从流量计13后依次连接第四阀14、盘管15和第五阀16；直角管支路为从流量计13后依次连接第六阀17、直角管18和第七阀19；短管支路为从流量计13后依次连接第八阀20、短管21和第九阀22；细管支路为从流量计13后依次连接第十阀23、细管24和第十一阀25；常规管支路为从流量计13后依次连接第十二阀26、常规管27和第十三阀28；粗管支路为从流量计13后依次连接第十四阀29、粗管30和第十五阀31；长管支路为从流量计13后依次连接第十六阀32、长管33和第十七阀34。

所述电动搅拌机3上端配置有电机，通过电机，在向稀释搅拌罐1中加入添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)后，低速搅拌，溶解固态添加剂，防止粉末状固体粘结在壁面、罐底以及在清水中固结成团。

所述压力缓冲罐11的体积至少应在测试流体体积的5倍以上，以便更好的发挥缓冲，消减压力脉冲作用。

通过控制所述盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路两端的阀门，能够灵活选取7条支路中的任意一条支路，进行不同流动通道下的清水压裂液磨阻测试；其中，7条支路测试通道，以常规管27作为标准，短管21和长管33与其相比仅管长不同；细管24和粗管30与其相比仅管径不同；盘管15和直角管18与其相比仅管的形状不同。通过控制相应支路两端阀门的开关，能够选取常规管支路、粗管支路、细管支路测试管径对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、长管支路、短管支路测试管长对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、盘管支路、直角管支路测试管的形状对压裂液磨阻的影响；7条测试支路，应保持水平，以消除高程差对测得磨阻压降的影响。

所述装置中的温度传感器6、蠕动泵8、流量计13和压差传感器35均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量、压差和泵排量，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。

装置中所有的连接管线均采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。

和现有技术相比较，本实用新型具备如下有益效果：

(1)本实用新型可以专门模拟并测试不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)情况下的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流速和不同形状、管径、长度的流动通道内的磨阻特性。

(2)本实用新型中稀释搅拌罐1下端设计有放空阀5，方便排空和清洗；同时能够根据需要，可以调节内置加热系统4的参数，来适量加热清水压裂液，控制压裂液温度。

(3)本实用新型中电动搅拌机3，上端配置有适当型号电机，通过设定相关参数，用于在向稀释搅拌罐1中加入添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)后，低速搅拌，溶解固态添加剂，防止粉末状固体粘结在壁面、罐底以及在清水中固结成团。

(4)本实用新型中温度传感器6，可以实时监测稀释搅拌罐1中清水压裂液的温度，从而便于控制压裂液流体流动参数。

(5)本实用新型中蠕动泵8，泵机输送的流体只接触泵管，不接触泵体，对压裂液无污染；且其密封性良好，具有良好的自吸能力，可防止管路中压裂液的回流；另外，除可以调节一定范围内压力以及流体排量外，蠕动泵8还具有低剪切力的特点，是输送剪切敏感、侵蚀性强流体的理想工具，从而可以减少或避免工作泵对清水压裂液中高分子添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)的剪切，从而维持有效的压裂液体系。

(6)本实用新型中第二阀9，安装在蠕动泵8和稀释搅拌罐1之间，可以连通压裂液循环支路，从而循环流体，使得清水压裂液中清水与不同配比的添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)充分混合均匀。

(7)本实用新型中压力缓冲罐11，内含过滤网12，不仅可以过滤掉清水压裂液中可能未充分溶解的极少量固体，还可用于减少因蠕动泵8的工作脉冲而造成的输送压力波动，控制管路中流量的稳定。

(8)本实用新型中压差传感器35，安装在支路的流入和流出端，通过控制7条支路两端阀门的打开和关闭，可以测得对应长度、管径和形状的管道两端的压差；且与常规压力传感器相比，具有精度大、稳定性高、测试误差较小的优势。

(9)本实用新型中7条支路测试通道，以常规管27作为标准，短管21和长管33与其相比仅管长不同；细管24和粗管30与其相比仅管径不同；盘管15和直角管18与其相比仅管的形状不同。通过控制相应支路两端阀门的开关，可以选取常规管支路、粗管支路、细管支路测试管径对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、长管支路、短管支路测试管长对压裂液磨阻的影响；还可以选取常规管支路、盘管支路、直角管支路测试管的形状对压裂液磨阻的影响。7条测试支路，应尽量保持水平，以消除高程差对测得磨阻压降的影响。

(10)本实用新型中温度传感器6、蠕动泵8、流量计13、压差传感器35等仪器均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量、压差和泵排量，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；且系统中所有的连接管线均采用保温材料缠绕包裹。

附图说明

附图为本实用新型系统结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做详细描述。

如附图所示，实验前通过调节放空阀5，对稀释搅拌罐1进行清洗，然后向罐中注入定量的清水并选用相应的支路进行清水的磨阻压降测试，再加入事先配置好的不同配比的添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)，使用电动搅拌机3进行适量搅拌(若含有固态添加剂，则搅拌到固态添加剂完全溶解，直至稀释搅拌罐1中明显看不到添加剂的存在)。然后取出电动搅拌机3，关闭稀释搅拌罐1上端的密封塞2，再关闭第三阀10，调节加热系统4的参数，打开第一阀7和第二阀9，连接压裂液循环支路，通过调节蠕动泵8参数，足够时间后，使得清水压裂液各处流体性质一致。然后打开第三阀10和第十八阀36，将混合均匀的清水压裂液经由压力缓冲罐11中过滤网12过滤并稳定流量后，通过控制各条支路两端的阀门，灵活选取盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路等7条支路中的任意一条支路，进行不同流动通道下的清水压裂液磨阻测试。

其中，系统温度主要通过加热系统4控制；系统压力和压裂液流速主要通过蠕动泵8控制；压裂液具体温度可通过温度传感器6查看；清水压裂液在不同长度、管径、形状流体通道内的磨阻压降可以通过压差传感器35获取。

此外，本系统还有数据采集处理功能，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，从而实现数字化采集传输。并且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：

首先在不添加任何添加剂的情况下向稀释搅拌罐1中注入定量的清水并选用相应的支路进行清水的磨阻压降测试，然后使用电动搅拌机3和蠕动泵8等配置不同配比添加剂(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)的清水压裂液并使其混合均匀；通过调整蠕动泵8参数来控制压力，通过调整加热系统4来调节压裂液温度，通过压力缓冲罐11稳定管路流量，通过流量计13监测管路流量；然后通过控制各条支路两端的阀门，灵活选取7条支路中的任意一条支路，进行不同流动通道下的清水压裂液磨阻测试；清水压裂液在不同长度、管径、形状的流体通道内的磨阻压降可以通过压差传感器35获取。

7条支路测试通道，以常规管27作为标准，短管21和长管33与其相比仅管长不同；细管24和粗管30与其相比仅管径不同；盘管15和直角管18与其相比仅管的形状不同。通过控制相应支路两端阀门的开关，可以选取常规管支路、粗管支路、细管支路测试管径对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、长管支路、短管支路测试管长对压裂液磨阻的影响；还可以选取常规管支路、盘管支路、直角管支路测试管的形状对压裂液磨阻的影响。7条测试支路，应尽量保持水平，以消除高程差对测得磨阻压降的影响。

通过数字采集控制卡将数据收集传送至计算机，经过计算机数据处理后，便可以得到不同添加剂配比(其他添加剂类型及用量固定，仅变动减阻剂种类和所占比例)情况下的清水压裂液在不同温度、不同压力、不同流速和不同形状、管径、长度的流动通道内的磨阻特性。

Claims (6)

1.一种清水压裂液磨阻测试装置，其特征在于：包括内含加热系统(4)的稀释搅拌罐(1)，所述稀释搅拌罐(1)上端装有密封塞(2)和电动搅拌机(3)，其下端装有放空阀(5)，并且罐内连接有温度传感器(6)；稀释搅拌罐(1)的出口处依次连接有第一阀(7)、蠕动泵(8)、第三阀(10)、内含过滤网(12)的压力缓冲罐(11)以及流量计(13)；在蠕动泵(8)后接有另一支路，即压裂液循环回路，该压裂液循环回路为流体通过第二阀(9)流回稀释搅拌罐(1)中；在流量计(13)后连接有盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路共7条支路，且在支路的流入和流出端安装有压差传感器(35)；然后经由第十八阀(36)流回稀释搅拌罐(1)；其中，盘管支路为从流量计(13)后依次连接第四阀(14)、盘管(15)和第五阀(16)；直角管支路为从流量计(13)后依次连接第六阀(17)、直角管(18)和第七阀(19)；短管支路为从流量计(13)后依次连接第八阀(20)、短管(21)和第九阀(22)；细管支路为从流量计(13)后依次连接第十阀(23)、细管(24)和第十一阀(25)；常规管支路为从流量计(13)后依次连接第十二阀(26)、常规管(27)和第十三阀(28)；粗管支路为从流量计(13)后依次连接第十四阀(29)、粗管(30)和第十五阀(31)；长管支路为从流量计(13)后依次连接第十六阀(32)、长管(33)和第十七阀(34)。

2.根据权利要求1所述的一种清水压裂液磨阻测试装置，其特征在于：所述电动搅拌机(3)上端配置有电机，通过电机，在向稀释搅拌罐(1)中加入添加剂后，低速搅拌，溶解固态添加剂。

3.根据权利要求1所述的一种清水压裂液磨阻测试装置，其特征在于：所述压力缓冲罐(11)的体积至少应在测试流体体积的5倍以上。

4.根据权利要求1所述的一种清水压裂液磨阻测试装置，其特征在于：通过控制所述盘管支路、直角管支路、短管支路、细管支路、常规管支路、粗管支路和长管支路两端的阀门，能够灵活选取7条支路中的任意一条支路，进行不同流动通道下的清水压裂液磨阻测试；其中，7条支路测试通道，以常规管(27)作为标准，短管(21)和长管(33)与其相比仅管长不同；细管(24)和粗管(30)与其相比仅管径不同；盘管(15)和直角管(18)与其相比仅管的形状不同；通过控制相应支路两端阀门的开关，能够选取常规管支路、粗管支路、细管支路测试管径对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、长管支路、短管支路测试管长对压裂液磨阻的影响；或选取常规管支路、盘管支路、直角管支路测试管的形状对压裂液磨阻的影响；7条测试支路，应保持水平，以消除高程差对测得磨阻压降的影响。

5.根据权利要求1所述的一种清水压裂液磨阻测试装置，其特征在于：所述装置中的温度传感器(6)、蠕动泵(8)、流量计(13)和压差传感器(35)均连接数字采集控制卡，用于采集压力、温度、流量、压差和泵排量，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。

6.根据权利要求1所述的一种清水压裂液磨阻测试装置，其特征在于：装置中所有的连接管线均采用保温材料缠绕包裹。