CN210269509U - 一种多功能减阻剂评价装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能减阻剂评价装置，属油气田开发压裂技术领域。它由环管系统等构成，模拟环管Ha、Hb各自并接有压差变送器△Pa、压差变送器△Pb，电动球阀DQa和DQb各有两只分别连接在模拟环管Ha、Hb左右两端，左管路顺序装有在线加注器、电动球阀DQc和流量计F，右管路顺序装有压力传感器P、双螺杆循环泵；混配罐与加热罐出口端经电动球阀DQe、十字管路与双螺杆循环泵进液端连接，双螺杆循环泵出口端经右管路与右端的电动球阀DQa、DQb的入口端相连，加热罐入口端经左管路、流量计F与左端的电动球阀DQa、DQb出口端连通。振动小，供液稳定，对模拟大排量输出无衰减，可在线加注样品，性能评价精准。

Description

一种多功能减阻剂评价装置

技术领域

本实用新型涉及一种多功能减阻剂评价装置，属油气田开发压裂技术领域。

背景技术

近几年，长输管线原油输送事业及天然气开发项目随着我国经济和科技水平的飞速发展得到快速提升,对减阻剂的需求量不断增加，促使减阻剂国产化生产步伐不断加快，对国产减阻剂的性能和效果评价亦成为异常重要的环节。专利号为201420647825.8，名称为“一种高温高压减阻剂评价装置”的中国专利，尽管可以真实全面的模拟不同温度和不同压力下的实验条件对减阻剂做出评价，但该装置所配备的循环泵为单螺杆泵，其单螺杆泵是通过橡胶套定子和转子啮合来输送介质的，在实际实验过程中，存在供液状态不稳定，振动大的缺陷，且当模拟大排量输出时存在液体流量衰减现象，同时，该装置不具备在线加注样品的功能，影响对减阻剂性能的精准评价。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种振动小，供液状态稳定，且对模拟大排量输出基本无衰减，同时具备在线加注样品功能，有效提高对减阻剂性能评价的精准性，工作稳定可靠的多功能减阻剂评价装置。

本实用新型是通过如下的技术方案来实现上述目的的：

一种多功能减阻剂评价装置，它由环管系统、动力系统、在线加注器、流量计F、压力传感器P构成，环管系统包括模拟环管Ha、压差变送器△Pa、模拟环管Hb、压差变送器△Pb、电动球阀DQa、电动球阀DQb、电动球阀DQc、左管路、右管路；动力系统包括双螺杆循环泵、混配罐、加热罐、电动球阀DQe、十字管路、搅拌器、温控系统、气体排空阀、电动球阀DQd；

其特征在于：模拟环管Ha上并接有压差变送器△Pa，模拟环管Hb上并接有压差变送器△Pb，电动球阀DQa和电动球阀DQb各有两只分别连接在模拟环管Ha和模拟环管Hb的左右两端，左管路上顺序安装有在线加注器、电动球阀DQc和流量计F，右管路上顺序安装有压力传感器P、双螺杆循环泵，混配罐的出口端与加热罐的出口端通过电动球阀DQe、十字管路与双螺杆循环泵的进液端连接，双螺杆循环泵的出口端通过右管路与右端的电动球阀DQa、电动球阀DQb的入口端相连，加热罐的入口端通过左管路、流量计F与左端的电动球阀DQa、电动球阀DQb的出口端连通。

所述的搅拌器安装在混配罐的上部。

所述的加热罐上连接有温控系统，加热罐的上部安装有气体排空阀。

所述的模拟环管Ha和模拟环管Hb采用两种不同公称直径的管路，与模拟环管Ha和模拟环管Hb连接的左管路、右管路、十字管路和加热罐构成整体闭环循环系统。

所述的电动球阀DQc安装在流量计F 入口前端较低的左管路上，电动球阀DQd安装在加热罐底部与双螺杆循环泵之间较低的十字管路上。

本实用新型与现有技术相比的有益效果在于：

该多功能减阻剂评价装置，通过配备在线加注器，可在液体循环过程中加注减阻剂，实现真实模拟现场在线加液状态，同时可模拟井下高温高压环境，保证液体的流动状态和流变参数与现场实际施工环境最接近、最类似，有效提高对减阻剂性能评价的精确性。采用双螺杆循环泵作为流动动力，实现在循环输送过程中无剪切力，避免因破坏减阻剂分子链结构和工况流程中所形成的特定流体性质而影响减阻效果。该多功能减阻剂评价装置运行平稳，振动小，压降少，噪音低，控制精准，操作简便，使用稳定安全，实用性强。模拟环管Ha和模拟环管Hb采用两种不同公称直径的管路，能实现多种不同流量不同管径条件下的减阻剂评价实验，以及不同管道流体在不同剪切速率下的流变性研究。解决了现有技术供液状态不稳定，振动大，对模拟大排量液体流量存在衰减现象，及不具备在线加注样品功能，影响对减阻剂性能精准评价的问题。

附图说明

图1为一种多功能减阻剂评价装置的整体结构示意图。

图中：1、模拟环管Ha， 2、压差变送器△Pa，3、模拟环管Hb，4、压差变送器△Pb，5、电动球阀DQa，6、电动球阀DQb，7、左管路，8、在线加注器，9、电动球阀DQc，10、流量计F，11、右管路，12、压力传感器P，13、双螺杆循环泵，14、混配罐，15、加热罐，16、电动球阀DQe，17、十字管路，18、搅拌器，19、温控系统，20、气体排空阀，21、电动球阀DQd。

具体实施方式

下面结合附图1对该多功能减阻剂评价装置的具体实施方式作进一步详细说明：

一种多功能减阻剂评价装置，它由环管系统、动力系统、在线加注器8、流量计F10、压力传感器P12构成，环管系统包括模拟环管Ha1、压差变送器△Pa2、模拟环管Hb3、压差变送器△Pb4、电动球阀DQa5、电动球阀DQb6、左管路7、电动球阀DQc9、右管路11；动力系统包括双螺杆循环泵13、混配罐14、加热罐15、电动球阀DQe16、十字管路17、搅拌器18、温控系统19、气体排空阀20、电动球阀DQd21；

模拟环管Ha1上并接有压差变送器△Pa2，模拟环管Hb3上并接有压差变送器△Pb4，电动球阀DQa5和电动球阀DQb6各有两只分别连接在模拟环管Ha1和模拟环管Hb3的左右两端，左管路7上顺序安装有在线加注器8、电动球阀DQc9和流量计F10，右管路11上顺序安装有压力传感器P12、双螺杆循环泵13，混配罐14的出口端与加热罐15的出口端通过电动球阀DQe16、十字管路17与双螺杆循环泵13的进液端连接，双螺杆循环泵13的出口端通过右管路11与右端的电动球阀DQa5、电动球阀DQb6的入口端相连，加热罐15的入口端通过左管路7、流量计F10与左端的电动球阀DQa5、电动球阀DQb6的出口端连通。

所述的搅拌器18安装在混配罐14的上部。

所述的加热罐15上连接有温控系统19，加热罐15的上部安装有气体排空阀20。

所述的电动球阀DQc9安装在流量计F10入口前端较低的左管路7上，电动球阀DQd16安装在加热罐15底部与双螺杆循环泵13之间较低的十字管路17上（参见图1）。

该多功能减阻剂评价装置，整体构成一个循环回路。所述的搅拌器18置于混配罐14的上方，当实验所用减阻剂为粉末时，将适量粉末减阻剂加入混配罐14，通过搅拌器18将液体搅匀。加热罐15上连接有温控系统19和气体排空阀20，温控系统19和密闭循环左管路7和右管路11为实验提供温度和压力来模拟现场应用环境，气体排空阀20用于测试准备阶段排出循环系统内的空气。电动球阀DQc9和电动球阀DQd21用于实验结束后排液清洗。

所述模拟环管Ha1和模拟环管Hb2采用两种不同公称直径的管路，能实现多种不同流量、不同管径条件下的减阻剂评价实验，以及不同管道流体在不同剪切速率下的流变性研究。与模拟环管Ha1和模拟环管Hb2连接的左管路7、右管路11、十字管路17和加热罐15构成整体闭环循环系统。

该多功能减阻剂评价装置的工作方式如下所示：

根据减阻剂的物质状态可分为两种样品加注方式，第一种是使用液体减阻剂，先用清水充满循环系统并建立实验温度、压力，待温度及实验流量达到设定值后，将液体减阻剂通过在线加注器8添加至模拟循环系统，再开始测试；第二种是使用粉末减阻剂，实验前开启搅拌器18，将粉末减阻剂加入到混配罐14中与水充分搅拌混合，开启电动球阀Dqe16，开启双螺杆循环泵13，待整个管路：左管路7、右管路11、十字管路17充满实验流体后，建立实验温度、压力，待温度及实验流量达到设定值后，再开始测试，系统记录压力、温度、流量、压差，然后根据模拟环管Ha1或模拟环管Hb2的管径、测试长度，通过计算机自动计算出减阻率、摩阻梯度、剪切速率、剪切应力诸参数。

所述的压差变送器△Pa2、压差变送器△Pb4分别测试模拟环管Ha1和模拟环管Hb3两端之间的压差。

所述的双螺杆循环泵13装有变频调节器，通过变频调节器调节电机的转速可控制流体的流速。

该多功能减阻剂评价装置可模拟两条不同管径的循环回路。当电动球阀DQe16、电动球阀DQd21、电动球阀DQc9、气体排空阀20关闭，电动球阀DQa5或电动球阀DQb6开启时，被测试的液体即可从加热罐15流出，通过双螺杆循环泵13泵送进入模拟环管Ha1或模拟环管Hb3，流经流量计F10后流回到加热罐15，形成闭路循环系统。

该多功能减阻剂评价装置的测试过程及计算如下：

1. 清水压差测定

1.1 打开电源开关，启动操作软件，填写实验基本参数。

1.2 打开电动球阀DQe16，将10L清水倒入混配罐14中，选择模拟环管Ha1或模拟环管Ha2，系统自动打开电动球阀DQa5或电动球阀DQb6，以10L/min的流速开启双螺杆循环泵13，将模拟环管Ha1或模拟环管Ha2的管路中充满清水，关闭气体排空阀20，5min后停止双螺杆循环泵13工作，差压清零。

1.3 设定实验温度实验、流速后启动双螺杆循环泵13。

1.4 待温度和流量达到设定值并稳定后，点击软件记录按钮，软件自动记录压差变送器△Pa2或压差变送器△Pb4的压差△Pa，记录停止后关闭双螺杆循环泵13。

1.5 打开气体排空阀20，开启电动球阀DQc9排出试验用清水。

2. 减阻剂的压差测定

2.1 液体减阻剂样品

2.1.1 将10L清水倒入混配罐14中，选择模拟环管Ha1或模拟环管Ha2，以10L/min的流速开启双螺杆循环泵13，将模拟管路中充满清水，关闭气体排空阀20，设定温度值并启动温控系统19。

2.1.2 当温度达到设定值后，将流速改为实验流速，当流速稳定后开启在线加注器8，注入减阻剂样品进行实验。点击软件记录按钮记录实验参数，记录停止后关闭双螺杆循环泵13。

2.1.3实验完成后，打开气体排空阀20，开启电动球阀DQc9排出试验液体，并用清水循环清洗。

2.2 粉末减阻剂样品

2.2.1关闭电动球阀DQe16，将10L清水倒入混配罐14中，将减阻剂粉末均匀加入到混配罐14中，启动搅拌器18搅拌均匀。

2.2.2 选择模拟环管Ha1或模拟环管Ha2的管路，打开电动球阀DQe16，以10L/min的流速开启双螺杆循环泵13，将模拟管路中充满实验液体，关闭气体排空阀20，设定温度值并启动温控系统19。

2.2.3当温度达到设定值后，将流速改为实验流速，当流速稳定后，点击软件记录按钮记录实验参数，记录停止后关闭双螺杆循环泵13。

2.2.4、实验完成后，打开气体排空阀20，开启电动球阀DQc9排出试验液体，并用清水循环清洗。

三、计算减阻剂的减阻率

其中，η—与清水同一测量条件下减阻剂相对清水的减阻率，%；

△Pa—清水流经管路时的稳定压差，KPa；

△Pb—与清水同一测量条件下加入减阻剂后流经管路时的稳定压差，Kpa。

以上所述只是本实用新型的较佳实施例而已，上述举例说明不对本实用新型的实质内容作任何形式上的限制，所属技术领域的普通技术人员在阅读了本说明书后依据本实用新型的技术实质对以上具体实施方式所作的任何简单修改或变形，以及可能利用上述揭示的技术内容加以变更或修饰为等同变化的等效实施例，均仍属于本实用新型技术方案的范围内，而不背离本实用新型的实质和范围。

Claims (5)

1.一种多功能减阻剂评价装置，它由环管系统、动力系统、在线加注器（8）、流量计F（10）、压力传感器P（12）构成，环管系统包括模拟环管Ha（1）、压差变送器△Pa（2）、模拟环管Hb（3）、压差变送器△Pb（4）、电动球阀DQa（5）、电动球阀DQb（6）、左管路（7）、电动球阀DQc（9）、右管路（11）；动力系统包括双螺杆循环泵（13）、混配罐（14）、加热罐（15）、电动球阀DQe（16）、十字管路（17）、搅拌器（18）、温控系统（19）、气体排空阀（20）、电动球阀DQd（21）；其特征在于：模拟环管Ha（1）上并接有压差变送器△Pa（2），模拟环管Hb（3）上并接有压差变送器△Pb（4），电动球阀DQa（5）和电动球阀DQb（6）各有两只分别连接在模拟环管Ha（1）和模拟环管Hb（3）的左右两端；左管路（7）上顺序安装有在线加注器（8）、电动球阀DQc（9）和流量计F（10），右管路（11）上顺序安装有压力传感器P（12）、双螺杆循环泵（13）；混配罐（14）的出口端与加热罐（15）的出口端通过电动球阀DQe（16）、十字管路（17）与双螺杆循环泵（13）的进液端连接，双螺杆循环泵（13）的出口端通过右管路（11）与右端的电动球阀DQa（5）、电动球阀DQb（6）的入口端相连，加热罐（15）的入口端通过左管路（7）、流量计F（10）与左端的电动球阀DQa（5）、电动球阀DQb（6）的出口端连通。

2.根据权利要求1所述的一种多功能减阻剂评价装置，其特征在于：所述的搅拌器（18）安装在混配罐（14）的上部。

3.根据权利要求1所述的一种多功能减阻剂评价装置，其特征在于：所述的加热罐（15）上连接有温控系统（19），加热罐（15）的上部安装有气体排空阀（20）。

4.根据权利要求1所述的一种多功能减阻剂评价装置，其特征在于：所述的模拟环管Ha（1）和模拟环管Hb（3）采用两种不同公称直径的管路，与模拟环管Ha（1）和模拟环管Hb（3）连接的左管路（7）、右管路（11）、十字管路（17）和加热罐（15）构成整体闭环循环系统。

5.根据权利要求1所述的一种多功能减阻剂评价装置，其特征在于：所述的电动球阀DQc（9）安装在流量计F（10）入口前端较低的左管路（7）上，电动球阀DQd（21）安装在加热罐（15）底部与双螺杆循环泵（13）之间较低的十字管路（17）上。

Images