CN208060509U - 一种多功能反应釜实验系统 - Google Patents
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Abstract
一种多功能反应釜实验系统，包括活塞容器，气瓶、冷却器、阀一和质量流量计依次连接在活塞容器的顶部，恒速恒压泵通过阀二与活塞容器的底部相连接，活塞容器的顶部另有支路，通过阀三后分成三个支路，分别通过阀四、阀五和阀六与反应釜左侧上部、中部和下部相连接，反应釜右侧上部、中部、下部和底部分出四个支路分别通过阀七、阀八、阀九、阀十与取样器相连接、取样器底部连接阀十一；本实用新型用于测试常规水力压裂液或者CO2无水压裂液与储层的相互作用后，取样研究矿物离子浓度变化情况；可以开展静态测试以及动态测试，分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油与天然气开发工程领域，特别涉及一种多功能反应釜实验系统。
背景技术
当前人们测试压裂液与储层相互作用主要针对行业内使用的常用水力压裂液，例如冻胶压裂液，或者清水压裂液等液体压裂液。实际压裂液在地层裂缝中相对于裂缝表面流动时，裂缝的液样单一离子浓度一般主要受到压裂液离子浓度影响，短时间内一般不变。而且当前行业内实验研究一般将岩样和压裂液样品置于一个固定容器中，随着压裂液与储层矿物化学作用的进行，容器内某单一离子浓度很可能会变化，这可能对压裂液与储层相互作用或者反应的速率，强弱有影响，不能精确地模拟研究实际储层物信，及研究矿物离子浓度变化情况。
近年来，一种新的压裂技术—二氧化碳压裂技术逐渐热起来，越来越多的人们开始对他进行研究；其中，二氧化碳压裂液主要由二氧化碳和一定的化学试剂混合组成。针对当前使用的CO2无水压裂液这类气体压裂液，行业内暂无成熟设备产品模拟其与储层动态的相互作用。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本实用新型的目的在于提供了一种多功能反应釜实验系统，用于测试常规水力压裂液或者CO2无水压裂液与储层的相互作用后，取样研究矿物离子浓度变化情况；可以开展静态测试以及动态测试，分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况。
为了达到上述目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种多功能反应釜实验系统，包括活塞容器5，气瓶1、冷却器2、阀一3和质量流量计4依次连接在活塞容器5的顶部，恒速恒压泵6通过阀二7与活塞容器5的底部相连接，活塞容器5的顶部另有支路，通过阀三8后分成三个支路，分别通过阀四9、阀五10和阀六11与反应釜22左侧上部、中部和下部相连接，反应釜22右侧上部、中部、下部和底部分出四个支路分别通过阀七12、阀八13、阀九14、阀十18与取样器19相连接、取样器19底部连接阀十一20。
所述活塞容器5的顶部能够打开，方便注入液样；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(CO2和化学试剂混合物)在不同温度、压力、浓度条件下的相互作用实验。
所述活塞容器5的容积比反应釜22的容积大5‐20倍，为了方便配液依次，开展多次测试操作。
所述反应釜22两侧设计有上、中、下部位多个流入支路以及上、中、下、底部流出支路，根据实验需要选择开启。
所述反应釜22置于控温箱21内部，且反应釜22顶部装有搅拌器15，底部有能够承托岩样16的托盘17，所述托盘17底部为网格结构，以使岩样16底部不能与压裂液样品接触。
所述取样器19的容积小于反应釜22的容积，方便在实验过程中，在反应釜22中反应后，从上、中、下、底部不同层位的随时取出液样测试分析。
所述的多功能反应釜实验系统的实验方法，
1)当测试压裂液为CO2无水压裂液时：
首先，关闭所有阀门，打开活塞容器5，将配压裂液需要的化学试剂注入其中；然后，打开阀一3，气瓶1中的CO2气体一次通过冷却器2，阀一3，质量流量计4流到活塞容器5中，并且通过质量流量计4计量流到活塞容器5中的CO2气体质量，结合注入到活塞容器5中化学试剂的质量，计算出活塞容器5中压裂液中的化学试剂的质量浓度，计算公式为：化学试剂的质量浓度＝化学试剂质量/(化学试剂质量+注入5中CO2气体质量)×100％)，然后关闭阀一3；
打开阀二7和恒速恒压泵6，将活塞容器5中的CO2无水压裂液加压到目标实验压力条件；
打开反应釜22将岩样16置于其内部的托盘11上面，关闭反应釜22；然后调节控温箱21至目标实验温度；
然后关闭阀二7，打开阀三8，选择阀四9、阀五10和阀六11中一个打开，向反应釜22中注满压裂液，确保岩样16表面能够接触到压裂液；根据需要，每间隔预设时间后，选择打开阀七12、阀八13、阀九14和阀十18之一，使得反应釜22内部液样流入取样器19中，进行测试分析；
注入压裂液浓度控制方法：通过质量流量计4计量注入CO2的量和注入活塞容器5的化学试剂量控制；
(1)静态测试时：当压裂液注满反应釜22后，与岩样16反应一段时间后，选择性的从反应釜22的上、中、下和底部取样测试分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况；
(2)动态测试时：当压裂液注满反应釜22后，与岩样16反应一段时间后，选择阀四9、阀五10、阀六11中一个打开，从反应釜22的上、中、下部之一继续输入液氧；同时从反应釜22的上、中、下和底部取样测试分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况，尽而分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况；
改变实验温度、压力、压裂液浓度条件，开展下一实验条件下的测试；实验测试结束后，打开阀十18和阀十一20，样品排出回收处理；
2)当测试压裂液为液体压裂液时：
只需在实验开始前，将液体压裂液注入活塞容器5中，即开始实验测试，只是不需要注入CO2气体，其它方法不变，相对测试CO2压裂液的方法更加简单。
所述16岩样可以为一定大小的颗粒或者一定形状的小柱子岩样或者岩块。所述15搅拌器可以根据需要在岩样与压裂液反应时打开，以促进充分反应。
和现有技术相比较，本实用新型具有以下优点：
(1)可以测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(CO2和少量化学试剂混合物)，在不同温度、压力、压裂液浓度条件下与岩样的相互作用。
(2)CO2压裂液的浓度，可以通过注入CO2的量(用质量流量计4计量)和注入活塞容器5的化学试剂量控制。普通水力压裂液的浓度直接配好后注入5活塞容器一中。
(3)反应釜22设计有三个入口，和四个出口，测试测试压裂液在不同温度、压力、压裂液浓度条件下与岩样的相互作用的时候，可以方便研究不同的层位注入，及不同上下层位取出压裂液样品分析。
(4)设计有取样器19容积远小于反应釜22，方便在实验过程中，在反应釜22中反应后，从上、中、下、底部不同层位的随时取出液样测试分析。
(5)所述托盘17底部为网格结构，确保岩样底部能与压裂液样品充分接触，确保不影响反应以及实验的精度。
附图说明
图1为本实用新型多功能反应釜实验系统图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细说明。
如图1所示，本实用新型一种多功能反应釜实验系统，包括活塞容器5，气瓶1、冷却器2、阀一3和质量流量计4依次连接在活塞容器5的顶部，恒速恒压泵6通过阀二7与活塞容器5的底部相连接，活塞容器5的顶部另有支路，通过阀三8后分成三个支路，分别通过阀四9、阀五10和阀六11与反应釜22左侧上部、中部和下部相连接，反应釜22右侧上部、中部、下部和底部分出四个支路分别通过阀七12、阀八13、阀九14、阀十18与取样器19相连接、取样器19底部连接阀十一20。
所述反应釜22两侧设计有上、中、下部位多个流入支路以及上、中、下、底部流出支路，根据实验需要选择开启。
作为本实用新型的优选实施方式，所述活塞容器5的顶部能够打开，方便注入液样；方便测试常规水力压裂液与二氧化碳压裂液(CO2和化学试剂混合物)在不同温度、压力、浓度条件下的相互作用实验。
作为本实用新型的优选实施方式，所述活塞容器5的容积比反应釜22的容积大5‐20倍，为了方便配液依次，开展多次测试操作。
作为本实用新型的优选实施方式，所述反应釜22置于控温箱21内部，且反应釜22顶部装有搅拌器15，底部有能够承托岩样16的托盘17，所述托盘17底部为网格结构，以使岩样16底部不能与压裂液样品接触。
作为本实用新型的优选实施方式，所述取样器19的容积小于反应釜22的容积，方便在实验过程中，在反应釜22中反应后，从上、中、下、底部不同层位的随时取出液样测试分析。
本实用新型多功能反应釜实验系统的实验方法，
1)当测试压裂液为CO2无水压裂液时：
首先，关闭所有阀门，打开活塞容器5，将配压裂液需要的化学试剂注入其中；然后，打开阀一3，气瓶1中的CO2气体一次通过冷却器2，阀一3，质量流量计4流到活塞容器5中，并且通过质量流量计4计量流到活塞容器5中的CO2气体质量，结合注入到活塞容器5中化学试剂的质量，计算出活塞容器5中压裂液中的化学试剂的质量浓度，计算公式为：化学试剂的质量浓度＝化学试剂质量/(化学试剂质量+注入5中CO2气体质量)×100％)，然后关闭阀一3；
打开阀二7和恒速恒压泵6，将活塞容器5中的CO2无水压裂液加压到目标实验压力条件；
打开反应釜22将岩样16置于其内部的托盘11上面，关闭反应釜22；然后调节控温箱21至目标实验温度；
然后关闭阀二7，打开阀三8，选择阀四9、阀五10和阀六11中一个打开，向反应釜22中注满压裂液，确保岩样16表面能够接触到压裂液；根据需要，每间隔预设时间后，选择打开阀七12、阀八13、阀九14和阀十18之一，使得反应釜22内部液样流入取样器19中，进行测试分析；
注入压裂液浓度控制方法：通过质量流量计4计量注入CO2的量和注入活塞容器5的化学试剂量控制；
(1)静态测试时：当压裂液注满反应釜22后，与岩样16反应一段时间后，选择性的从反应釜22的上、中、下和底部取样测试分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况；
(2)动态测试时：当压裂液注满反应釜22后，与岩样16反应一段时间后，选择阀四9、阀五10、阀六11中一个打开，从反应釜22的上、中、下部之一继续输入液氧；同时从反应釜22的上、中、下和底部取样测试分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况，尽而分析不同层面的反应液内矿物离子变化情况；
改变实验温度、压力、压裂液浓度条件，开展下一实验条件下的测试；实验测试结束后，打开阀十18和阀十一20，样品排出回收处理；
2)当测试压裂液为液体压裂液时：
只需在实验开始前，将液体压裂液注入活塞容器5中，即开始实验测试，只是不需要注入CO2气体，其它方法不变，相对测试CO2压裂液的方法更加简单。
Claims (6)
1.一种多功能反应釜实验系统，其特征在于：包括活塞容器(5)，气瓶(1)、冷却器(2)、阀一(3)和质量流量计(4)依次连接在活塞容器(5)的顶部，恒速恒压泵(6)通过阀二(7)与活塞容器(5)的底部相连接，活塞容器(5)的顶部另有支路，通过阀三(8)后分成三个支路，分别通过阀四(9)、阀五(10)和阀六(11)与反应釜(22)左侧上部、中部和下部相连接，反应釜(22)右侧上部、中部、下部和底部分出四个支路分别通过阀七(12)、阀八(13)、阀九(14)、阀十(18)与取样器(19)相连接、取样器(19)底部连接阀十一(20)。
2.根据权利要求1所述的一种多功能反应釜实验系统，其特征在于：所述活塞容器(5)的顶部能够打开。
3.根据权利要求1所述的一种多功能反应釜实验系统，其特征在于：所述活塞容器(5)的容积比反应釜(22)的容积大5-20倍。
4.根据权利要求1所述的一种多功能反应釜实验系统，其特征在于：所述反应釜(22)两侧设计有上、中、下部位多个流入支路以及上、中、下、底部流出支路，根据实验需要选择开启。
5.根据权利要求1所述的一种多功能反应釜实验系统，其特征在于：所述反应釜(22)置于控温箱(21)内部，且反应釜(22)顶部装有搅拌器(15)，底部有能够承托岩样(16)的托盘(17)，所述托盘(17)底部为网格结构。
6.根据权利要求1所述的一种多功能反应釜实验系统，其特征在于：所述取样器(19)的容积小于反应釜(22)的容积。
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Cited By (2)
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| CN107976529A (zh) * | 2017-12-28 | 2018-05-01 | 中国华能集团公司 | 一种多功能反应釜实验系统及实验方法 |
| WO2021093613A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 中国华能集团有限公司 | 一种模拟评价回灌对地层伤害性的装置 |
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| CN107976529B (zh) * | 2017-12-28 | 2023-09-29 | 中国华能集团公司 | 一种多功能反应釜实验系统及实验方法 |
| WO2021093613A1 (zh) * | 2019-11-15 | 2021-05-20 | 中国华能集团有限公司 | 一种模拟评价回灌对地层伤害性的装置 |
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