CN208476303U - 一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，包括通过管线依次连接形成回路的分离罐、二氧化碳循环泵组和摩阻测试单元和连通装置，所述摩阻测试单元的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端相连通，所述摩阻测试单元的进口端和出口端分别设有压力传感器一和压力传感器二；所述分离罐通过管线连通有转存接口，该管线上设有充装回收单元。本实用新型提供的这种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，可以对二氧化碳密闭混砂装置的气密性进行检测，并使用透明测试管测定流体摩阻，便于模拟现场不同管径下携砂液流动，同时得到最大输砂速度、定排量下的输砂螺旋转速，以及砂比的标定。

Description

一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置

技术领域

本实用新型属于油气田开发技术领域，具体涉及一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置。

背景技术

二氧化碳干法加砂压裂技术作为无水压裂技术的一种，对低渗透、低压油气藏具有较好的适用性。该技术能够实现“无水压裂”，消除储层和水敏和水锁伤害，提高压后效果；压裂液无残渣，能够保护储层和支撑裂缝，实现自主返排。

二氧化碳干法加砂压裂技术在国内属于新兴技术，其核心装备二氧化碳密闭混砂装置也处于不断优化改进的过程中，新研制出的二氧化碳密闭混砂装置投入现场应用前需要对其性能参数进行全尺寸的模拟测试，包括密封性能、最大输砂速度、定排量下的输砂螺旋转速与砂比关系等等，若将二氧化碳密闭混砂装置盲目投入现场应用，会增加施工的不确定性，输砂精度无法准确把控，安全风险增加。

另外携砂液在管线流动中存在流动摩阻，流动摩阻大小直接影响到液态二氧化碳相态，若流动摩阻过大，液态二氧化碳会产生气化，压裂车走空泵，会导致施工排量波动大且难以提高等等，针对于现场二氧化碳干法加砂压裂施工中携砂液在管线里的摩阻特性研究处于理论研究阶段，目前国内还没有一种完全模拟现场施工情况的全尺寸测试流程。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，对二氧化碳密闭混砂装置的性能进行检测。

本实用新型的技术方案如下：

一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，包括通过管线依次连接形成回路的分离罐、二氧化碳循环泵组和摩阻测试单元和连通装置，所述摩阻测试单元的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端相连通，所述摩阻测试单元的进口端和出口端分别设有压力传感器一和压力传感器二；

所述分离罐通过管线连通有转存接口，该管线上设有充装回收单元；所述二氧化碳循环泵组包括至少两个并联的二氧化碳循环泵，所述连通装置与二氧化碳密闭混砂装置连接，所述连通装置和二氧化碳循环泵组之间的管线上设有流量计，所述连通装置和摩阻测试单元之间设有测试入口总阀，所述连通装置和二氧化碳循环泵组之间设有测试出口总阀。

所述摩阻测试单元包括多个测试阀和透明测试管，多个透明测试管并列设置，测试阀与透明测试管通过管线连通且一一对应。

所述充装回收单元包括二氧化碳转存泵、两个充装阀、两个回收阀，两个充装阀分别与二氧化碳转存泵两端通过管线串联，所述两个回收阀的一端通过管线并联在二氧化碳转存泵和靠近分离罐一侧的充装阀之间，所述两个回收阀的另一端分别并联在靠近分离罐一侧的充装阀的两端。

所述摩阻测试单元和分离罐之间设有分离罐入口阀，所述摩阻测试单元的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端之间设有内循环总阀；

所述充装回收单元和分离罐之间设有液相充装阀（和气相充装阀，所述液相充装阀和气相充装阀并列设置，所述测试出口总阀和内循环总阀并列连通流量计。

还包括缓冲罐，所述缓冲罐设于分离罐和二氧化碳循环泵组之间，所述缓冲罐上设有缓冲罐排液阀；

所述缓冲罐两端分别与分离罐和二氧化碳循环泵组通过管线连通，所述缓冲罐与分离罐之间连通管线上设有连通阀，所述二氧化碳循环泵两端分别设有循环泵入口阀和循环泵出口阀。

还包括设于分离罐下部的螺旋输送器，所述螺旋输送器一端与分离罐相通，另一端连通有支撑剂计量箱，所述分离罐内设有滤网。

所述连通装置包括连通弯管一和连通弯管二，所述连通弯管二和连通弯管一分别连接二氧化碳密闭混砂装置的上下端，所述连通弯管二和连通弯管一均为多根且并列设置。

还包括压力传感器三，所述压力传感器三设于摩阻测试单元和二氧化碳循环泵组之间的管线上。

本实用新型的有益效果是：本实用新型提供的这种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，可以对二氧化碳密闭混砂装置的气密性进行检测，并测定流体摩阻，同时得到最大输砂速度、定排量下的输砂螺旋转速，以及砂比的标定。

采用二个或多个二氧化碳循环泵，并联连接，配合流量计，可以模拟现场二氧化碳干法加砂压裂施工时的不同排量大小；使用缓冲罐为二氧化碳循环泵提供稳定持续的液态二氧化碳，保证循环管路中液态二氧化碳的连续性，提高检测的精确度；使用透明测试管，便于模拟现场不同管径下携砂液流动，透明测试管可更换，可实时观测液态二氧化碳的携砂情况。

该装置既可以完成二氧化碳的充装，检测完成之后还能进行液态二氧化碳的回收，这对于重复性试验非常有益，大大降低成本，保护环境的同时提高了液态二氧化碳的利用效率。

下面将结合附图做进一步详细说明。

附图说明

图1是本实用新型的一种实施方式示意图。

图中：1、压力传感器一；2、测试入口总阀；3、测试阀；4、透明测试管；5、放气阀一；6、压力传感器二；7、安全阀一；8、分离罐入口阀；9、分离罐；10、分离罐排气阀；11、连通阀；12、缓冲罐；13、缓冲罐排气阀；14、螺旋输送器；15、支撑剂计量箱；16、循环泵入口阀；17、二氧化碳循环泵；18、循环泵出口阀；19、流量计；20、测试出口总阀；21、放气阀二；22、内循环总阀；23、二氧化碳密闭混砂装置；24、转存接口；25、安全阀二；26、压力传感器三；27、回收阀；28、充装阀；29、二氧化碳转存泵；30、缓冲罐排液阀；31、液相充装阀；32、气相充装阀；33、分离罐排液阀；34、连通弯管一；35、摩阻测试单元；36、充装回收单元；37、连通弯管二。

具体实施方式

实施例1：

本实施例提供了一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，包括通过管线依次连接形成回路的分离罐9、二氧化碳循环泵组和摩阻测试单元35和连通装置，所述摩阻测试单元35的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端相连通，所述摩阻测试单元35的进口端和出口端分别设有压力传感器一1和压力传感器二6；

所述分离罐9通过管线连通有转存接口24，该管线上设有充装回收单元36；所述二氧化碳循环泵组包括至少两个并联的二氧化碳循环泵17，所述连通装置与二氧化碳密闭混砂装置23连接，所述连通装置和二氧化碳循环泵组之间的管线上设有流量计19，所述连通装置和摩阻测试单元35之间设有测试入口总阀2，所述连通装置和二氧化碳循环泵组之间设有测试出口总阀20。

本实用新型提供的这种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，可以对二氧化碳密闭混砂装置23的气密性进行检测，并测定流体摩阻，确保安全生产的同时，避免压裂车走空泵，导致施工排量波动大且难以提高等等问题。

实施例2：

在实施例1的基础上，本实施例提供了一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，所述摩阻测试单元35包括多个测试阀3和透明测试管4，多个透明测试管4并列设置，测试阀3与透明测试管4通过管线连通且一一对应。透明测试管4可根据需求更换不同尺寸，测试过程中可以通过透明测试管4实时观察液态二氧化碳的携砂状况。

所述充装回收单元36包括二氧化碳转存泵29、两个充装阀28、两个回收阀27，两个充装阀28分别与二氧化碳转存泵29两端通过管线串联，所述两个回收阀27的一端通过管线并联在二氧化碳转存泵29和靠近分离罐9一侧的充装阀28之间，所述两个回收阀27的另一端分别并联在靠近分离罐9一侧的充装阀28的两端。通过转存接口24与外界连接，可进行液态二氧化碳的充装与回收。

实施例3：

在实施例2的基础上，本实施例提供了一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，所述摩阻测试单元35和分离罐9之间设有分离罐入口阀8，所述摩阻测试单元35的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端之间设有内循环总阀22；

所述充装回收单元36和分离罐9之间设有液相充装阀31和气相充装阀32，所述液相充装阀31和气相充装阀32并列设置，所述测试出口总阀20和内循环总阀22并列连通流量计19。

如图1所示，还包括缓冲罐12，所述缓冲罐12设于分离罐9和二氧化碳循环泵组之间，所述缓冲罐12上设有缓冲罐排液阀30；

所述缓冲罐12两端分别与分离罐9和二氧化碳循环泵组通过管线连通，所述缓冲罐12与分离罐9之间连通管线上设有连通阀11，所述二氧化碳循环泵17两端分别设有循环泵入口阀16和循环泵出口阀18。

缓冲罐12为二氧化碳循环泵17提供稳定持续的液态二氧化碳，保证循环管路中液态二氧化碳的连续性，提高检测的精确度。缓冲罐12为立式罐，入口与出口分别设置于缓冲罐12的上端与下端。

还包括设于分离罐9下部的螺旋输送器14，所述螺旋输送器14一端与分离罐9相通，另一端连通有支撑剂计量箱15，所述分离罐9内设有滤网。携砂液通过时，分离罐9内部的不锈钢滤网使液态二氧化碳通过，支撑剂留在分离罐9内；连通阀11连接于分离罐9和缓冲罐12之间，螺旋输送器14一端与分离罐99底部连接，另一端与支撑剂计量箱15连接，支撑剂通过螺旋输送器14输送到支撑剂计量箱15中，进行砂比测定。

如图1所示，在本实施例中，所述连通装置包括连通弯管一34和连通弯管二37，所述连通弯管二37和连通弯管一34分别连接二氧化碳密闭混砂装置23的上下端，所述连通弯管二37和连通弯管一34均为多根且并列设置。还包括压力传感器三26，所述压力传感器三26设于摩阻测试单元35和二氧化碳循环泵组之间的管线上。

检测流程：

1）检测装置充压

连接二氧化碳槽车与转存接口24，打开测试入口总阀2、分离罐入口阀8、连通阀11、循环泵入口阀16、循环泵出口阀18、内循环总阀22、两个充装阀28、气相充装阀32，开启二氧化碳转存泵29，对检测装置进行充压，直到压力传感器一1显示数值与外界二氧化碳槽车压力一致，气相充装完毕。

2）分离罐9、缓冲罐12充装液相：关闭循环泵入口阀16、分离罐入口阀8，打开充装回收单元36中的两个充装阀28、液相充装阀31，开启分离罐排气阀10、缓冲罐排气阀13至30%，启动二氧化碳转存泵29，将二氧化碳槽车内液相转存至分离罐9和缓冲罐12内，当分离罐9液位到达1300mm、缓冲罐12液位到达1700mm时，关闭二氧化碳转存泵29、两个充装阀28、液相充装阀31，充液完成。

3）二氧化碳密闭混砂装置23气密性检测

将连通装置与二氧化碳密闭混砂装置23连接，打开两个充装阀28与回收阀27、分离罐9的气相充装阀32，使用分离罐9内的气相为二氧化碳密闭混砂装置23充压，待二氧化碳密闭混砂装置23压力升至0.4MPa，用肥皂水检查各连接部位的密封性，若有泄漏则关闭充装阀28组，放空二氧化碳密闭混砂装置23压力，重新紧固泄漏部位。重复上述步骤，直至所有部位均无泄漏。

4）二氧化碳密闭混砂装置23充压

在上步基础上继续用分离罐9气相为二氧化碳密闭混砂装置23充压，直到二氧化碳密闭混砂装置23与分离罐9内的压力一致，关闭充装阀28组。

5）二氧化碳密闭混砂装置23充液

关闭气相充装阀32，打开液相充装阀31、两个回收阀27、连通阀11，将二氧化碳密闭混砂装置23的排气阀开至30%，启动二氧化碳转存泵29，向二氧化碳密闭混砂装置23内充液，当液位到达1300mm时关闭二氧化碳转存泵29、回收阀27组27、液相充装阀31，充液完成。

6）输砂

① 打开测试入口总阀2、测试阀3、分离罐入口阀8、循环泵入口阀16、循环泵出口阀18、测试出口总阀20；

② 启动二氧化碳循环泵17，模拟现场施工排量，构成测试循环，观察流量计19显示数字，待循环排量稳定后调整输砂螺旋转速至5r/min，运行时间1min，支撑剂通过循环管路输送到分离罐9底部；

③ 停止二氧化碳循环泵17，关闭连通阀11和分离罐入口阀8，将分离罐9与循环管路隔开；打开液相充装阀31、两个回收阀27，回收分离罐9内液态二氧化碳，然后开启分离罐排液阀33，放空分离罐9内压力。

④ 将分离罐9内的支撑剂通过螺旋输送器14输送至支撑剂计量箱15，在支撑剂计量箱15上能直接读出支撑剂重量，做好记录，得出单位时间内固定排量下、5r/min的输砂速度及砂比；

⑤ 重复步骤②～④，将二氧化碳密闭混砂装置23输砂螺旋转速设置以5r/min为间隔单位，逐步增加，直到输砂螺旋转速增至100r/min，输砂时间均为30s，计量出二氧化碳密闭混砂装置23在不同的设定转速下的输砂速度与砂比。

7）转存

打开两个充装阀28、液相充装阀31，开启二氧化碳转存泵29，将二氧化碳密闭混砂装置23的液相转存至分离罐9内；开启连通阀11，适当开启分离罐排气阀10，将缓冲罐12内的液相也转存至分离罐9内，转存完成。

8）回收：将转存接口24与二氧化碳槽车连接，将分离罐9内的液相全部回收至二氧化碳槽车内。

9）泄压：开启分离罐排液阀33、缓冲罐排液阀30、放气阀一5、放气阀二21进行泄压。

检测过程中，如检测装置的压力超过设定值，安全阀一7和安全阀二25会自动打开泄压。

同时，该检测装置模拟携砂液在不同管径下的流动，对携砂液的摩阻进行测定，如图1所示，具体过程如下：

1）打开测试入口总阀2、四个测试阀3当中的第一个（其他的关闭）、分离罐入口阀8、循环泵入口阀16、循环泵出口阀18、测试出口总阀20；

2）启动二氧化碳循环泵17，模拟现场施工排量，构成测试循环，监测流量计19显示数值，调整输砂螺旋转速至现场施工时要求的转速，通过透明测试管4观察液态二氧化碳的携砂情况，待排量稳定后，循环1min，记录压力传感器和压力传感器数值，那么此尺寸管路的携砂液摩阻测试完毕；

3）保持循环状态，打开四个测试阀3当中的第二个（其他的关闭），监测流量计19显示数值，观察该尺寸透明测试管4液态二氧化碳的携砂情况，待排量稳定后，循环1min，记录压力传感器一1和压力传感器二6数值，此尺寸管路的携砂液摩阻测试完毕；

4）重复步骤3），可以测得其他尺寸管径下的携砂液摩阻。

实施例4：

本实施例提供了一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测方法，使用二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，包括以下步骤：

步骤1）二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置充压：通过转存接口24连接二氧化碳槽车，打开测试入口总阀2、分离罐入口阀8、二氧化碳循环泵组、内循环总阀22、充装回收单元36中的二氧化碳转存泵29和两个充装阀28、气相充装阀32进行充压，直到压力传感器显示数值与二氧化碳槽车压力一致；

步骤2）分离罐9充装液相：关闭气相充装阀32、分离罐入口阀8，打开液相充装阀31，部分开启分离罐排气阀10，启动二氧化碳转存泵29，将二氧化碳槽车内液相转存至分离罐9内，当分离罐9液位到达设定液位时，关闭二氧化碳转存泵29、两个充装阀28、液相充装阀31，充液完成；

步骤3）二氧化碳密闭混砂装置23气密性检测：将连通装置与二氧化碳密闭混砂装置23连接，打开充装回收单元36、气相充装阀32，使用分离罐9中的气相为二氧化碳密闭混砂装置23充压，待二氧化碳密闭混砂装置23压力升至0.4MPa，用肥皂水检查各连接部位的密封性，若有泄漏则关闭两个充装阀28，放空二氧化碳密闭混砂装置23压力，重新紧固泄漏部位；重复上述步骤，直至所有部位均无泄漏；

步骤4）二氧化碳密闭混砂装置23充压：在步骤2）的基础上，继续用分离罐9气相为二氧化碳密闭混砂装置23充压，直到二氧化碳密闭混砂装置23与分离罐9内的压力一致，关闭两个充装阀28；

步骤5）二氧化碳密闭混砂装置23充液：关闭气相充装阀32，打开液相充装阀31、充装回收单元36中的两个回收阀27，将二氧化碳密闭混砂装置23的排气阀开至30%，启动二氧化碳转存泵29，向二氧化碳密闭混砂装置23内充液，当液位到达设定液位时关闭二氧化碳转存泵29、两个回收阀27、液相充装阀31，充液完成；

步骤6）携砂液摩阻测定：打开测试入口总阀2、摩阻测试单元35、分离罐入口阀8、测试出口总阀20，启动二氧化碳循环泵组，模拟现场施工排量，监测流量计19的显示数值，调整二氧化碳密闭混砂装置23的输砂螺旋转速至现场施工时要求的转速，通过摩阻测试单元35中的透明测试管4观察液态二氧化碳的携砂情况，待排量稳定后，循环1min，记录压力传感器的数值，得到携砂液摩阻。

还包括携砂液摩阻测定后，将转存接口24与二氧化碳槽车连接，将分离罐9内的液相回收至二氧化碳槽车内。

以上例举仅仅是对本实用新型的举例说明，并不构成对本实用新型的保护范围的限制，凡是与本实用新型相同或相似的设计均属于本实用新型的保护范围之内。实施例没有详细叙述的部件和结构属本行业的公知部件和常用结构或常用手段，这里不一一叙述。

Claims (8)

1.一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：包括通过管线依次连接形成回路的分离罐（9）、二氧化碳循环泵组和摩阻测试单元（35）和连通装置，所述摩阻测试单元（35）的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端相连通，所述摩阻测试单元（35）的进口端和出口端分别设有压力传感器一（1）和压力传感器二（6）；

所述分离罐（9）通过管线连通有转存接口（24），该管线上设有充装回收单元（36）；所述二氧化碳循环泵组包括至少两个并联的二氧化碳循环泵（17），所述连通装置与二氧化碳密闭混砂装置（23）连接，所述连通装置和二氧化碳循环泵组之间的管线上设有流量计（19），所述连通装置和摩阻测试单元（35）之间设有测试入口总阀（2），所述连通装置和二氧化碳循环泵组之间设有测试出口总阀（20）。

2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：所述摩阻测试单元（35）包括多个测试阀（3）和透明测试管（4），多个透明测试管（4）并列设置，测试阀（3）与透明测试管（4）通过管线连通且一一对应。

3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：所述充装回收单元（36）包括二氧化碳转存泵（29）、两个充装阀（28）、两个回收阀（27），两个充装阀（28）分别与二氧化碳转存泵（29）两端通过管线串联，所述两个回收阀（27）的一端通过管线并联在二氧化碳转存泵（29）和靠近分离罐（9）一侧的充装阀（28）之间，所述两个回收阀（27）的另一端分别并联在靠近分离罐（9）一侧的充装阀（28）的两端。

4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：所述摩阻测试单元（35）和分离罐（9）之间设有分离罐入口阀（8），所述摩阻测试单元（35）的进口端与二氧化碳循环泵组的出口端之间设有内循环总阀（22）；

所述充装回收单元（36）和分离罐（9）之间设有液相充装阀（31）和气相充装阀（32），所述液相充装阀（31）和气相充装阀（32）并列设置，所述测试出口总阀（20）和内循环总阀（22）并列连通流量计（19）。

5.根据权利要求4所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：还包括缓冲罐（12），所述缓冲罐（12）设于分离罐（9）和二氧化碳循环泵组之间，所述缓冲罐（12）上设有缓冲罐排液阀（30）；

所述缓冲罐（12）两端分别与分离罐（9）和二氧化碳循环泵组通过管线连通，所述缓冲罐（12）与分离罐（9）之间连通管线上设有连通阀（11），所述二氧化碳循环泵（17）两端分别设有循环泵入口阀（16）和循环泵出口阀（18）。

6.根据权利要求1所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：还包括设于分离罐（9）下部的螺旋输送器（14），所述螺旋输送器（14）一端与分离罐（9）相通，另一端连通有支撑剂计量箱（15），所述分离罐（9）内设有滤网。

7.根据权利要求1所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：所述连通装置包括连通弯管一（34）和连通弯管二（37），所述连通弯管二（37）和连通弯管一（34）分别连接二氧化碳密闭混砂装置（23）的上下端，所述连通弯管二（37）和连通弯管一（34）均为多根且并列设置。

8.根据权利要求4所述的一种二氧化碳密闭混砂装置性能检测装置，其特征在于：还包括压力传感器三（26），所述压力传感器三（26）设于摩阻测试单元（35）和二氧化碳循环泵组之间的管线上。